一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法技术

本发明专利技术公开了一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，将TWIP钢热轧盘条在950～1150℃进行均匀化处理，保温时间0.5～2h，然后进行淬火处理；再对TWIP钢热轧盘条进行酸洗，采用物理方法和/或化学方法使TWIP钢热轧盘条表面形成润滑层；采用直进式连续拉丝机对有润滑层的TWIP钢热轧盘条进行拉拔，拉拔速度为1～3m/s，卷筒温度控制在60℃以下，单道次压缩率控制在5～20％之间，拉拔道次为10～18道次，直至拉拔成规定线径的TWIP钢丝。本发明专利技术不仅实现了高强度、冷拔压缩率高、表面质量良好的TWIP钢丝连续式生产制备，而且去除了传统钢丝拉拔工艺中的中间退火工序，极大提高了TWIP钢丝材生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法
本专利技术涉及TWIP(Twinning-inducedplasticity，孪生诱发塑性)钢丝领域，尤其涉及一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法。
技术介绍
孪生诱发塑性(Twinning-inducedplasticity，TWIP)钢具有很高的强度(Rm：550～1200MPa)和极高的塑性(A：50～110％)，强塑积高达50GPa·％以上，是强韧性最为突出的金属材料之一，在航空航天、轨道交通、石油化工、桥梁建筑等领域具有非常重要的应用价值。TWIP钢的高强韧以及优异的成形性能源于其形变过程中奥氏体晶粒内孪晶的形成。在一定载荷作用下，组织内会产生大量形变孪晶，不断分割细化晶粒，阻碍位错滑移，继而引发动态Hall-Petch效应，使材料强度提高，同时使应变由高应变区向低应变区转移，宏观上显示出均匀的无颈缩伸长，表现出极高的塑性及成形能力。目前，鞍钢、宝钢、韩国浦项制铁等钢企已研制出汽车用TWIP钢板材及防撞吸能部件；中科院合肥物质科学研究院针对我国探月航天器软着陆卡脖子材料难题，基于缓冲元件服役要求，开发出高吸能TWIP钢线材，延伸率达110％以上，成功保障CE-3、CE-4航天器顺利登月；此外，在航天功能产品研制基础上，他们还开发出不同型号高强韧、高吸能TWIP钢棒材，已在桥梁防撞、减振结构等领域实现批量应用。在TWIP钢研究与应用开发方面，当前国内外的关注点主要是TWIP钢成分设计、组织调控以及强韧化机制等，多是针对板材冷轧、热轧以及深冲成形产品，而针对TWIP钢丝材拉拔成形的工艺研究，研究报道较少。鉴于TWIP钢突出的高强韧性能，TWIP钢丝材具有重要工程开发价值，有望在高强韧焊丝、防护网、预应力构件等领域发挥作用。如目前广泛应用于桥梁的系杆、拉索及各类预应力工程中的高强度预应力钢绞线，多是采用高碳钢冷拉拔成丝，再通过绞合工艺制成。然而，预应力钢绞线极高的强度是以牺牲其延伸率(约3％)为代价的，而且屈强比过高，构件安全性不足。福州大学研究团队考察了不同预应变对含铜TWIP钢材料强韧性的影响，发现针对Fe-20Mn-3Cu-1.3CTWIP钢，预应变达81％时，静态拉伸材料屈服强度可达1958MPa，而延伸率仍然超过了15％。钢丝拉拔是一个冷变形过程，伴随着剧烈的加工硬化，一次拉拔难以形成所需的尺寸，往往存在相应的拉拔极限。一般而言，根据钢丝品种不同、状态不同、拉拔道次压缩率多控制在9％～34％之间，合金钢拉拔总压缩率一般不大于58％，碳素钢一般不大于90％。当钢丝拉拔总压缩率要求较高时，拉拔道次之间需进行中间热处理，以提升钢材均匀变形能力。具体操作中，钢丝拉拔变形多分为大拉、中拉、细拉三个阶段，以两次中间热处理为标志：大拉阶段施以较大的冷拔压缩率，可以提升拉拔效率，随后进行退火处理，以消除加工硬化；中拉后继续进行退火处理，以提高丝材进一步变形能力，为最后细拉成形奠定基础。由于TWIP效应，TWIP钢加工硬化率较高，且易产生动态应变时效，一次拉拔难以实现较大断面压缩率。前期，中科院合肥物质科学研究院采用冷拉拔+中间退火工艺，实现了不同型号(压缩率)TWIP钢丝的制备，其中，最高拉拔总压缩率超过99％。然而，这种间断式加工方式增加了能耗，并制约了钢丝生产效率，而要实现连续式生产，则需采用连续式高温加热炉(如铅浴炉)，并配置三连以上的连续拔丝机，以及增加相应的表面处理装置，工艺复杂，成本偏高。因此，如何在保障TWIP钢丝质量的前提下，探索直接冷拉拔成形的工艺方法，获得具有较大冷拔压缩率的TWIP钢丝，实现高效、连续式生产制备，成为了目前TWIP钢丝开发中亟待解决的关键问题。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术合理调控冷拉拔道次以及单道次拉拔压缩率等关键工艺参数提供了一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，不仅实现了高强度、冷拔压缩率高、表面质量良好的TWIP钢丝连续式生产制备，而且去除了传统钢丝拉拔工艺中的中间退火工序，极大提高了TWIP钢丝材生产效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，包括以下步骤：步骤1、热轧盘条均匀化处理：将TWIP钢热轧盘条在950～1150℃范围进行高温均匀化处理，保温时间0.5～2h，然后进行淬火处理；步骤2、表面处理：对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗，然后采用物理方法和/或化学方法使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面形成润滑层；步骤3、拉拔：采用直进式连续拉丝机对经过步骤2处理后的TWIP钢热轧盘条进行拉拔，拉拔速度为1～3m/s，单道次压缩率控制在5～20％之间，拉拔道次为10～18道次，直至拉拔成规定线径的TWIP钢丝。优选地，所述的采用直进式连续拉丝机对经过步骤2处理后的TWIP钢热轧盘条进行拉拔还包括：拉丝模具压缩角为6～10°，定径带长度为2～10mm，该直进式连续拉丝机的卷筒温度控制在60℃以下，卷筒集线高度在2/3，模盒内冷却水水温≤35℃。优选地，所述对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗包括：步骤21、酸洗除锈：采用120～180g/L的盐酸溶液对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗，酸洗温度为50～80℃，酸洗时间为3～5s，然后对酸洗后的TWIP钢热轧盘条进行水洗。优选地，所述的采用物理方法和/或化学方法使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面形成润滑层包括：步骤22、磷化处理：将经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条置入磷化液中进行快速磷化处理，磷化温度为60～90℃，磷化时间为3～5s，然后对磷化处理后的TWIP钢热轧盘条进行水洗，从而使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面形成磷化膜润滑涂层；步骤23、涂硼处理：将经过步骤22处理后的TWIP钢热轧盘条置入硼砂溶液中进行涂硼处理，所述硼砂溶液的浓度为120～200g/L，涂硼处理温度为80～100℃，涂硼处理时间为2～4s，然后对涂硼处理后的TWIP钢热轧盘条进行烘干处理，烘干温度为200～300℃，烘干时间为2～3s，从而使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面的磷化膜润滑涂层表面形成硼砂润滑涂层。优选地，还包括以下步骤：步骤4、去除润滑层：对所述规定线径的TWIP钢丝进行抛光，以去除表面的润滑层，从而得到规定线径的TWIP钢丝产品。优选地，所述的TWIP钢热轧盘条采用TWIP钢线材直径为6～10mm、长度大于200m的TWIP钢热轧盘条。优选地，所述的规定线径为直径2.2～4.0mm。优选地，经过该TWIP钢丝直接拉拔成形的方法处理一次后，一次直接拉拔成形的TWIP钢丝直径为2.2～4.0mm，抗拉强度为1.04～1.65GPa，延伸率为7.2％～14.2％。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所提供的TWIP钢丝直接拉拔成形的方法通过对热轧盘条均匀化处理、表面处理以及单道次压缩比和拉拔速率的精确合理调控，从而不仅实现了高强度、冷拔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、热轧盘条均匀化处理：将TWIP钢热轧盘条在950～1150℃范围进行高温均匀化处理，保温时间0.5～2h，然后进行淬火处理；/n步骤2、表面处理：对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗，然后采用物理方法和/或化学方法使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面形成润滑层；/n步骤3、拉拔：采用直进式连续拉丝机对经过步骤2处理后的TWIP钢热轧盘条进行拉拔，拉拔速度为1～3m/s，单道次压缩率控制在5～20％之间，拉拔道次为10～18道次，直至拉拔成规定线径的TWIP钢丝。/n

【技术特征摘要】
1.一种TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、热轧盘条均匀化处理：将TWIP钢热轧盘条在950～1150℃范围进行高温均匀化处理，保温时间0.5～2h，然后进行淬火处理；
步骤2、表面处理：对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗，然后采用物理方法和/或化学方法使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面形成润滑层；
步骤3、拉拔：采用直进式连续拉丝机对经过步骤2处理后的TWIP钢热轧盘条进行拉拔，拉拔速度为1～3m/s，单道次压缩率控制在5～20％之间，拉拔道次为10～18道次，直至拉拔成规定线径的TWIP钢丝。


2.根据权利要求1所述的TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，其特征在于，所述的采用直进式连续拉丝机对经过步骤2处理后的TWIP钢热轧盘条进行拉拔还包括：拉丝模具压缩角为6～10°，定径带长度为2～10mm，该直进式连续拉丝机的卷筒温度控制在60℃以下，卷筒集线高度在2/3，模盒内冷却水水温≤35℃。


3.根据权利要求1或2所述的TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，其特征在于，所述的对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗包括：
步骤21、酸洗除锈：采用120～180g/L的盐酸溶液对经过步骤1处理后的TWIP钢热轧盘条进行酸洗，酸洗温度为50～80℃，酸洗时间为3～5s，然后对酸洗后的TWIP钢热轧盘条进行水洗。


4.根据权利要求1或2所述的TWIP钢丝直接拉拔成形的方法，其特征在于，所述的采用物理方法和/或化学方法使经过所述酸洗后的TWIP钢热轧盘条表面形成润滑层包括：
步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王幸福，韩福生，史子木，赵莫迪，梁驹华，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34