[发明专利]铁素体易切削不锈钢丝的加工方法

说明书

本发明提供了一种铁素体易切削不锈钢丝的加工方法，包括：(1)按照减面率为10％至20％对原料盘条进行第一次拉拔，随后进行第一次退火；(2)按照减面率为60％至80％对第一次退火后的不锈钢丝进行第二次拉拔，随后进行第二次退火；(3)按照减面率为20％至40％对第二次退火后的不锈钢丝进行第三次拉拔得到成品不锈钢丝。本发明的加工方法能够有效解决铁素体易切削不锈钢丝横截面不均匀和碳化铬析出的问题。

技术领域

本发明涉及不锈钢加工技术领域，具体地，本发明涉及一种铁素体易切削不锈钢丝的加工方法。

背景技术

不锈钢丝在拉拔过程中，金属材料的变形和组织的不均匀性是客观存在的。钢丝拉拔时，材料边部的金属变形量大、晶粒组织细小，材料中部的金属变形量小、晶粒组织较大，晶粒组织的大小又影响了显微硬度的大小，这种边部和中部的差别，对于一般用途的钢丝影响不大，但是对于易切削不锈钢丝这样要打微孔的产品，影响却较大。

以易切削不锈钢丝的其中一种产品—圆珠笔头为例，在加工笔头过程中，其横截面的组织和显微硬度要求均匀性好，其边部和中心的晶粒度级别不超过一级、硬度差不超过5％。笔头加工时微小的钻头在笔头钢丝的断面要钻出壁厚均匀的孔，这样才能保证最终成品笔头的质量。如果笔头钢丝横截面组织和显微硬度不均匀，钻孔时会出现偏心，打穿侧壁，或者中心偏软、切削面粗糙，即为废品。另外，这种不均匀性还会导致钻头受力不均匀而折断，所以这种不锈钢丝性能要求里非常重要的一条是横截面维氏硬度应在240～290范围内，而且中心和边部维氏硬度差不能超过5％。

这种易切削不锈钢丝是含有易切削元素S、Pb和Te的特殊铁素体不锈钢，材料的延伸率在20～30％范围，所以其常规拉拔工艺是中等变形量多道次拉拔、多次退火。由于每道次变形量不足够大、变形不能有效渗透到中部，所以造成边部和中部的微观组织差异性较大，硬度差异也较大。如果硬度差超过5％，在加工笔头时容易发生问题。

这种易切削不锈钢丝容易出现的另外一个问题是碳化物析出。因为碳原子在铁素体组织中的固溶度很小，在600℃以下，碳原子在铁素体中的固溶度小于0.005％，多余碳以碳化物的方式析出，铁素体不锈钢中通常析出铬与碳的化合物Cr₂₃C₆，该碳化物硬度很高，一般呈网状析出，使铁素体不锈钢脆性增加，影响钢的塑性、韧性。此外，铬与碳结合后，其周围基体中铬含量减少，不锈钢中铬为主要的耐腐蚀元素，基体中铬含量减少，使不锈钢容易受到晶间腐蚀。因此，现代铁素体不锈钢的成分特点是超低碳和加入铌或钛。超低碳即是在炼钢时尽量降低碳含量，冶炼出碳小于0.01％的超纯铁素体钢，但是在工业上达到碳小于0.005％的纯度，成本较高，所以通常在钢中加入铌或钛，使铌或钛优先和碳结合，呈弥散析出，从而解决了铁素体不锈钢的脆性和易受晶间腐蚀的问题。

但是，铁素体易切削不锈钢由于要达到超易切削性能，铌或钛的碳化物对切削时刀具的磨损较大，所以铁素体易切削不锈钢中不能加入铌或钛，因此对于铁素体易切削不锈钢要解决碳化铬的析出问题，必须通过其它方法来解决。

申请号为201210337531.0的中国发明专利申请公开了一种圆珠笔头用易切削不锈钢丝的制造方法。该方法包括：(1)皮膜处理，(2)烘干，(3)第一次拉拔和第一次在线光亮退火：第一次拉拔的减面率为40-60％，第一次在线光亮退火温度为700-900℃，退火速度为3-9m/min，(4)第二次拉拔和第二次在线光亮退火：第二次拉拔的减面率为40-60％，第二次在线光亮退火温度为700-900℃，退火速度为5-12m/min，(5)第三次拉拔和第三次在线光亮退火：第三次拉拔的减面率为25-45％。该方法的三次拉拔的减面率比较平均，使钢丝边部和中部晶粒度差值超过一级、边部和中部硬度差值大于5％，而两次退火温度均较低，无法有效阻止退火过程碳化物析出，从而在钢丝后续深加工成制品时不能达到最佳水平。

总体来看，目前还没有能够同时解决铁素体易切削不锈钢丝横截面均匀性问题和碳化铬析出问题的有效方法。

发明内容