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摘 要：我国金属针布生产所存主要问题，包括一致性差、使用寿命短以及针尖耐磨度较低等，为全面满足市场需求，还需要在现有基础上进一步进行技术研究。金属针布为重要纺织用梳理器材，其生产质量与针布钢丝热处理效果有直接联系，尤其是针布钢丝球化退火工艺，需要确保工艺实施的规范性，提高其实施效果。本文就金属针布钢丝球化退火工艺进行了简要分析。
关键词：金属针布；钢丝；球化退火
球化退火工艺是金属针布生产的重要环节，也是金属针布耐磨性的保障措施之一。钢丝球化退火处理目的是改善切削性能，避免淬火环节出现变形以及开裂等问题，提高产品力学性能的均匀性。从生产现状来看，无氧化罩式炉球化退火过程中球化温度、冷却速度以及保温时间等参数的控制还存在一定不足，需要采取措施进行优化，争取不断提高产品生产效率。
1 金属针布钢丝球化退火工艺分析
金属针布钢丝球化退火工艺实施原理，即使得钢丝获得弥散分布于铁素体基体上的细粒体碳化物组织，对产品切削性能进行优化，提高钢件性能的均匀性，避免淬火阶段出现变形开裂问题。对金属针布钢丝进行球化退火处理后，可以提高冲齿处理效果，改善针布基部韧性。工艺实施后应检查碳化物球粒度是否圆整以及分布是否均匀，应保证其能够达到针布钢丝球化2.3-3.5级的要求，不得存在过热、过烧或者脱碳等问题[1]。
2 金属针布钢丝球化退火工艺质量影响因素
2.1 钢丝化学成分 为确保针布生产质量，应控制好原材料性能，选择用满足生产要求的优质碳素钢盘条作为原材料，使得材料脆性在允许范围内。应选择用同一批且相同类型材料，一般碳含量偏差会控制在0.02%，一般应尽量选择用同批次原材料，因为其含碳量均匀性明显高于不同批次材料，能够降低含碳量不均匀造成的影响，保证所生产针布的硬度与塑性特征满足要求，同时在轧制阶段也可以减少钢丝单位面积体积纵向延伸或者横向宽展等问题的发生。
2.2 表面氧化脱碳 金属针布钢丝球化退火处理阶段，一般选择会先抽真空后填充氮气、氢气等方法，控制表面氧化与脱碳情况的发生，确保产品处理后满足光亮退火效果。在此环节中，如果存在抽真空不足、温度偏高以及退火罐漏气等问题，再加上操作行为不规范，很容易造成钢丝与坯条外层出现氧化与脱碳现象，产品表面发乌，情况严重的甚至会出现氧化脱碳超标的情况。随着炉内氧化性气氛的增大，则钢丝表层更容易出现脱碳现象，同时脱碳程度也会越深一般会在坯条齿部集中出现脱碳问题，冲齿处理后齿尖碳含量过低，同时淬火阶段后齿尖硬度降低，会导致针布耐磨性过低，在后期使用过程中会缩短其寿命。
2.3 钢丝表面质量 钢丝以及坯条表面质量也会对金属针布质量产生较大影响，其中常见磷化正火钢丝、球化轻拉拔钢丝以及磷化球化钢丝可以有效处理存放过程中存在的锈蚀问题。通过对钢丝材料表面进行磷化与轻拉拔处理，可以有效改善其所存质量问题，提高材料表面光滑性，同时还可以有效避免裂纹、磷化层等问题的发生，有效提高针布冲淬后齿尖质量[2]。但是如果对钢丝进行磷化酸洗过度，会导致材料粗糙度过低，在经过轧制工艺后，造成坯条黑斑点磷化层增加。
3 金属针布钢丝球化退火工艺试验分析
3.1 试验材料与设备 选择50Cr合金钢丝作为试验对象，对其进行酸洗、磷化处理，并通过直进式拉拔机将其拉拔到Φ2.15mm状态。球化退火工艺，所选设备为SRJX249型箱式电阻炉，最高温度可达1000℃，炉膛尺寸为500mm×300mm×200mm[3]。同时，还选择用GX51型金相显微镜。
3.2 试验工艺 对金属针布试验经验进行总结，初步判断影响钢丝双相区球化退火的原因主要包括：加热温度与时间、保温温度与时间以及冷却速度等。本试验最终确定冷却速度为25℃/h，正式试验操作时，确定冷却速度为确定数值，然后调整其余试验参数，分析不同因素对钢丝球化组织的影响，最终通过对比来确定出最佳工艺。
3.3 试验结果 将球状珠光体直径、试样测面维氏硬度以及球化均匀度等设定为试验考查指标。正式试验操作时，选择Cr元素加入到试验对象钢丝中，增大奥氏体化温度，减慢碳元素在奥氏体中扩散速度，同时控制球化速度与时间，实验证明对钢丝组织球化渗碳体影响较大，难以正常增大。对试验结果进行分析时，将球状渗碳体作为分析对象，其越大、球状均匀度越高，且退火后钢丝维氏硬度越低越好。
通过表1极差Ri值来确定各因素对球状珠光体尺寸大小影响效果进行分析，并确定影响顺序为：A>D>C>B。将因素水平作为横坐标，将球状珠光体直径平均值以及球化效果得分平均值作为纵坐标，确定影响因素与指标关系图。
3.4 结果分析
第一，加热温度是影响球状珠光体尺寸大小以及球化均匀度的主要因素，随着加热温度的增加，球状珠光体直径先增大后减小，而球化均匀度会伴随着温度的增加而降低。第二，如果温度过高，或者保温时间长，则会导致残留碳化物进入到基体内部；如果降低加热温度与保温时间，最终试验残留物会以片状形存在，稳定性比较高不容易溶解。第三，随，在增大保温温度时，反应物聚集效果更为明显，并且会得到不同均匀度的粗粒状碳化物。如果降低保温温度达到一定限度，会减缓碳化物聚集速度，并会减小碳化物直径。
4 结束语
金属针布钢丝球化退火工艺实施效果对产品最终质量有着较大影响，因此需要结合工艺原理，结合以往工作经验，确定工艺效果影响因素，有针对性的采取措施进行优化，降低各项因素影响，争取不断提高产品质量。
参考文献：
[1]刘嘎，王伯健.金属针布钢丝的球化退火工艺[J].金属制品，2007，04：9-13.
[2]刘嘎，王伯健.金属针布专用钢丝低温球化退火工艺[J].金属制品，2007，05：10-12.
[3]刘嘎，王伯健.50Cr合金钢丝双相区球化退火工艺研究[J].纺织器材，2008，02：8-10.
作者简介：张伟伟（1985-），男，江苏南通人，学历：本科，工作单位：金轮科创股份有限公司，研究方向：热处理。
关键词：金属针布；钢丝；球化退火
球化退火工艺是金属针布生产的重要环节，也是金属针布耐磨性的保障措施之一。钢丝球化退火处理目的是改善切削性能，避免淬火环节出现变形以及开裂等问题，提高产品力学性能的均匀性。从生产现状来看，无氧化罩式炉球化退火过程中球化温度、冷却速度以及保温时间等参数的控制还存在一定不足，需要采取措施进行优化，争取不断提高产品生产效率。
1 金属针布钢丝球化退火工艺分析
金属针布钢丝球化退火工艺实施原理，即使得钢丝获得弥散分布于铁素体基体上的细粒体碳化物组织，对产品切削性能进行优化，提高钢件性能的均匀性，避免淬火阶段出现变形开裂问题。对金属针布钢丝进行球化退火处理后，可以提高冲齿处理效果，改善针布基部韧性。工艺实施后应检查碳化物球粒度是否圆整以及分布是否均匀，应保证其能够达到针布钢丝球化2.3-3.5级的要求，不得存在过热、过烧或者脱碳等问题[1]。
2 金属针布钢丝球化退火工艺质量影响因素
2.1 钢丝化学成分 为确保针布生产质量，应控制好原材料性能，选择用满足生产要求的优质碳素钢盘条作为原材料，使得材料脆性在允许范围内。应选择用同一批且相同类型材料，一般碳含量偏差会控制在0.02%，一般应尽量选择用同批次原材料，因为其含碳量均匀性明显高于不同批次材料，能够降低含碳量不均匀造成的影响，保证所生产针布的硬度与塑性特征满足要求，同时在轧制阶段也可以减少钢丝单位面积体积纵向延伸或者横向宽展等问题的发生。
2.2 表面氧化脱碳 金属针布钢丝球化退火处理阶段，一般选择会先抽真空后填充氮气、氢气等方法，控制表面氧化与脱碳情况的发生，确保产品处理后满足光亮退火效果。在此环节中，如果存在抽真空不足、温度偏高以及退火罐漏气等问题，再加上操作行为不规范，很容易造成钢丝与坯条外层出现氧化与脱碳现象，产品表面发乌，情况严重的甚至会出现氧化脱碳超标的情况。随着炉内氧化性气氛的增大，则钢丝表层更容易出现脱碳现象，同时脱碳程度也会越深一般会在坯条齿部集中出现脱碳问题，冲齿处理后齿尖碳含量过低，同时淬火阶段后齿尖硬度降低，会导致针布耐磨性过低，在后期使用过程中会缩短其寿命。
2.3 钢丝表面质量 钢丝以及坯条表面质量也会对金属针布质量产生较大影响，其中常见磷化正火钢丝、球化轻拉拔钢丝以及磷化球化钢丝可以有效处理存放过程中存在的锈蚀问题。通过对钢丝材料表面进行磷化与轻拉拔处理，可以有效改善其所存质量问题，提高材料表面光滑性，同时还可以有效避免裂纹、磷化层等问题的发生，有效提高针布冲淬后齿尖质量[2]。但是如果对钢丝进行磷化酸洗过度，会导致材料粗糙度过低，在经过轧制工艺后，造成坯条黑斑点磷化层增加。
3 金属针布钢丝球化退火工艺试验分析
3.1 试验材料与设备 选择50Cr合金钢丝作为试验对象，对其进行酸洗、磷化处理，并通过直进式拉拔机将其拉拔到Φ2.15mm状态。球化退火工艺，所选设备为SRJX249型箱式电阻炉，最高温度可达1000℃，炉膛尺寸为500mm×300mm×200mm[3]。同时，还选择用GX51型金相显微镜。
3.2 试验工艺 对金属针布试验经验进行总结，初步判断影响钢丝双相区球化退火的原因主要包括：加热温度与时间、保温温度与时间以及冷却速度等。本试验最终确定冷却速度为25℃/h，正式试验操作时，确定冷却速度为确定数值，然后调整其余试验参数，分析不同因素对钢丝球化组织的影响，最终通过对比来确定出最佳工艺。
3.3 试验结果 将球状珠光体直径、试样测面维氏硬度以及球化均匀度等设定为试验考查指标。正式试验操作时，选择Cr元素加入到试验对象钢丝中，增大奥氏体化温度，减慢碳元素在奥氏体中扩散速度，同时控制球化速度与时间，实验证明对钢丝组织球化渗碳体影响较大，难以正常增大。对试验结果进行分析时，将球状渗碳体作为分析对象，其越大、球状均匀度越高，且退火后钢丝维氏硬度越低越好。
通过表1极差Ri值来确定各因素对球状珠光体尺寸大小影响效果进行分析，并确定影响顺序为：A>D>C>B。将因素水平作为横坐标，将球状珠光体直径平均值以及球化效果得分平均值作为纵坐标，确定影响因素与指标关系图。
3.4 结果分析
第一，加热温度是影响球状珠光体尺寸大小以及球化均匀度的主要因素，随着加热温度的增加，球状珠光体直径先增大后减小，而球化均匀度会伴随着温度的增加而降低。第二，如果温度过高，或者保温时间长，则会导致残留碳化物进入到基体内部；如果降低加热温度与保温时间，最终试验残留物会以片状形存在，稳定性比较高不容易溶解。第三，随，在增大保温温度时，反应物聚集效果更为明显，并且会得到不同均匀度的粗粒状碳化物。如果降低保温温度达到一定限度，会减缓碳化物聚集速度，并会减小碳化物直径。
4 结束语
金属针布钢丝球化退火工艺实施效果对产品最终质量有着较大影响，因此需要结合工艺原理，结合以往工作经验，确定工艺效果影响因素，有针对性的采取措施进行优化，降低各项因素影响，争取不断提高产品质量。
参考文献：
[1]刘嘎，王伯健.金属针布钢丝的球化退火工艺[J].金属制品，2007，04：9-13.
[2]刘嘎，王伯健.金属针布专用钢丝低温球化退火工艺[J].金属制品，2007，05：10-12.
[3]刘嘎，王伯健.50Cr合金钢丝双相区球化退火工艺研究[J].纺织器材，2008，02：8-10.
作者简介：张伟伟（1985-），男，江苏南通人，学历：本科，工作单位：金轮科创股份有限公司，研究方向：热处理。