钢丝的热处理

钢丝的热处理

热处理盘条或钢丝半成品的热处理方式见钢丝热处理。热处理包括原料热处理、中间热处理和成品热处理3种类型。
(1)原料即盘条的热处理用在部分中高碳钢丝及合金钢丝的生产中，目的主要是改善盘条的组织及其不均匀性并消除内应力以提高盘条的塑性及冷拔性能。
(2)中间热处理是对钢丝半成品即中间线坯进行的热处理，主要目的是消除冷拔过程中产生的加工硬化，恢复线坯的塑性，以利于进一步拉拔。如生产中无成品热处理工序，则成品拉拔前的中问热处理还要求确保成品钢丝应具有的组织和性能。
(3)成品热处理在成品拉拔后进行，作用是使产品达到规定的组织与性能，是否进行决定于交货要求。
拉丝在拉丝机卷筒即绞盘(见拉丝机)的牵引下，盘条或中间线坯通过拉丝模模孔变形，达到减小断面改变形状以获得尺寸、形状、性能和表面质量都合乎要求的钢丝。钢丝的拉拔通常要进行多个道次，道次减面率(见面积减缩率)约在10%～40%之间。拉拔钢丝使用的模具主要有固定模、辊模(见辊模拉拔)、旋转模等，并以固定模为主。固定模即为由整体材料制作的外形呈圆饼状而中心开有孔型的拉丝模，模子在拉拔过程中固定不动。早期曾采用钢板模和冷硬铸铁模，以后由于不耐磨和使用寿命低而被淘汰。目前普遍采用硬质合金模，除了硬质合金外，天然钻石也是制模材料，但由于其资源稀少和价格昂贵，只局限于拉拔合金钢细丝和极细丝时使用。20世纪70年代以来又出现了用聚合多晶体、人造金刚石和刚玉陶瓷等制作的拉丝模。辊模为由2～4个可转动的辊子组成的模子。辊模拉拔通常用于拉制一些异形钢丝和难变形钢丝，但随着辊模装置刚性的提高、精度的改善和调整变得更加容易，其使用范围在不断拓宽。旋转模拉丝时模子的本体结构和固定模相同，但拉拔过程中，它在传动机构的驱动下围绕钢丝轴线旋转。优点是改变了拉拔时钢丝与模壁之间的摩擦力的方向，增加了作用在钢丝上的剪应力，使钢丝容易变形，从而可以减少拉拔力和拉拔功率；降低轴向摩擦力使拉拔时钢丝内外层的不均匀变形随之减少；由于模子高速旋转，模孔磨损变得均匀，钢丝的不圆度和表面粗糙度均有改善。但使用旋转模时钢丝易随模子而旋转甚至发生扭转，因此目前只局限于粗丝的拉拔。在使用固定模拉拔的情况下，若在钢丝的进口端施加后张力则形成反拉力拉拔；若对模子施加超声波振动则形成超声波拉丝；若采用静压或流体动力润滑则称为强制润滑拉拔。
冷拔过程中钢丝的组织与力学性能发生变化，产生加工硬化。随着冷变形程度的增加，一般钢丝的抗拉强度、硬度、弹性极限等增加，而延伸率、断面收缩率等下降。由于存在加工硬化，所以当拉拔的变形程度达到一定值后，由于钢丝冷加工性能的显著下降而不适宜再继续拉拔，需要进行中间热处理以恢复其加工性能，一般一个拔程的减面率约为70%～90%。因此，钢丝生产的工艺流程具有往复循环的特点。
拉丝机的能力一般以其卷筒直径的大小和卷简的数量来表示。拉丝机的拉拔速度与钢丝的钢种、直径、热处理的质量、润滑和冷却条件、变形程度、拉丝机的结构以及盘条的盘重等有关。随着钢丝生产的现代化，拉拔速度在不断提高。
为了减少摩擦，降低拉拔力和模耗以及获得表面光洁、尺寸和形状合乎要求的产品，拉拔时必须使用润滑剂润滑。使用固体润滑剂时称为干式拉丝；使用润滑剂水溶液并在其中完成拉拔过程的称湿式拉丝，所用的设备是水箱拉丝机。
在拉拔过程中，由于摩擦及变形功的转化生热，钢丝和模子的温度升高，特别在高速拉拔时温升更为显著(见拉丝发热)。模子温度的上升会影响其使用寿命，而钢丝温度的上升则会使其韧性(扭转和弯曲性能)下降。为了降低温升，必须对模子和卷筒进行冷却，钢丝的直接水冷也得了开发(见拉丝冷却)。