一种高强度内六角扳手用合金钢材料的生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及线材处理领域技术，尤其是指一种高强度内六角扳手用合金钢材料的生产工艺。
【背景技术】
[0002]内六角扳手也叫艾伦扳手，常见的英文名称有“Allen key (或Allen wrench)”和“Hex key”(或Hex wrench)。名称中的“wrench”表示“扭”的动作，它体现了内六角扳手和其他常见工具(比如:一字螺丝刀和十字螺丝刀)之间最重要的差别，它通过扭矩施加对螺丝的作用力，大大降低了使用者的用力强度。可以这么说，在现代家具工业所涉及到的安装工具中，内六角扳手虽然不是最常用的，但却是最好用的，内六角扳手能够流传至今，并成为工业制造业中不可或缺的得力工具，关键在于它本身所具有的独特之处和诸多优点:1.它很简单而且轻巧；2.内六角螺丝与扳手之间有六个接触面，受力充分且不容易损坏；
3.可以用来拧深孔中螺丝；4.扳手的直径和长度决定了它的扭转力；5.可以用来拧非常小的螺丝；6.容易制造，成本低廉；7.扳手的两端都可以使用。
[0003]随着紧固件行业的快速发展，其相关附件产业也得到快速发展，同时也对质量要求提出更高的要求，据统计，制作内六角扳手用的材料，包括低碳、中碳和合金钢线材。该扳手使用次数达到一定次数后，容易磨损，直至直径小于正常尺寸，无法再旋紧螺丝，无法正常使用，需更换扳手，所有高频率使用的六角扳手基本上都是高强度线材加工而成，因此，钢铁材料的质量非常重要。
[0004]由于采用合金钢材料制造高强度内六角扳手不但效率高、质量好，而且用料省、成本低，所以合金钢材料材料在家具工业上使用的六角扳手制造得到了广泛应用。对于采用合金钢材料制造高强度内六角扳手，标准件的生产工艺:线材一拉拔一球化退火一酸洗一磷化一皂化一六角拉拔一冲短一折弯成型一热处理(调质处理)一表面电镀一检验入库，其中在折弯成型过程中，钢材的原始组织会直接影响着折弯加工时的成形能力。折弯过程中折弯角度基本上都是90°，折角处弧度也很小，通常小于折弯半径小于0.5mm，因此要求原材料的塑性好，硬度尽可能低。
[0005]球化退火的目的是获得后续加工(拉拔和冷镦等)所需要的组织和力学性能，故球化效果对折弯成型合格率影响很大，同时钢经球化退火后，可得到在铁素体基体上均匀分布的球状或粒状碳化物，一般称这种组织为球状或粒状珠光体。球状珠光体加热时奥氏体形成速度比较慢，淬火加热时奥氏体晶粒不易长大，钢件淬火变形和开裂很少见。原始组织为球状珠光体的钢，淬火后碳化物呈细小颗粒状分布故使淬火钢具有较高的强度和韧性。目前这种球化退火软化处理是紧固件制造过程中最为耗时、耗能的工序，周期约为30小时。
【发明内容】
[0006]鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高强度内六角扳手用合金钢材料的生产工艺，其能有效解决现有之生产工艺耗时耗能并且产品塑性变形能力低，不能满足客户折弯成型要求的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:
一种高强度内六角扳手用合金钢材料的生产工艺，包括以下步骤:
(1)选材:选用牌号为50CrVa材料作为母材；
(2)圆形拉拔:采用拉拔机将母材多次拉拔，以获得所需规格尺寸的圆形线材，每次拉拔的压缩率< 20%，总压缩率多40% ；
(3)球化退火:将圆形线材吊入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，然后将圆形线材升温到奥氏体转变温度以上20?30°C，保温4?6小时，然后再以10°C /小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20?30°C，保温3?4小时，再随炉冷却至出炉，奥氏体转变温度为720 °C ；
(4)酸洗:利用酸溶液去除线材表面上的氧化皮；
(5)磷化:对线材进行磷化处理，使得在线材表面上形成磷化膜；
(6)皂化:对线材进行皂化处理，以提高磷化膜的防护性；
(7)六角拉拔:对线材进行拉拔，以获得所需规格尺寸的六角形线材。
[0008]作为一种优选方案，所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为10ml/min。
[0009]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知:
通过选用特定材料，并配合特定的拉拔工艺和球化处理工艺，使得依据本发明方法制得的线材拥有较高的塑性变形能力，满足客户折弯成型要求，退火组织晶粒均匀，球化率高，无异常组织；产品尺寸稳定，精度高，公差在±0.02mm;材料满足客户使用要求，调质热处理后硬度HRC彡55，耐磨性好，使用寿命长，可更好地应用于汽车行业，提高产品的使用性能及寿命，提高行业加工水平，具有良好的市场前景；同时较大幅度缩短球化退火软化时间工序，达到缩短生产周期、降低能耗、提高劳动生产率、降低生产成本、保护环境等目的，可为公司创造非常可观的经济效益。
[0010]为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
【附图说明】
[0011]图1是本发明之较佳实施例的生产流程示意图。
【具体实施方式】
[0012]请参照图1所示，本发明揭示一种高强度内六角扳手用合金钢材料的生产工艺，包括以下步骤:
(I)选材:钢铁材料的力学性能主要与其化学成分组成及显微组织有关，控制化学成分范围可使机械性能得到较大的提高，因此在对原材料选择就显得尤为重要，而合金元素对钢铁材料的使用性能表现更为严重，相关资料表明，材料中加入铬元素可提高可淬性，改善耐磨性，提高耐腐蚀能力，并有利于高温下保持强度，加入钒元素、能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性，当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性。在本发明中，选用牌号为50CrVa材料作为母材，对材料合金元素Cr、V含量有严格要求，使其满足后续热处理要求，同时在进料检验时特别对S、P含量严格控制，对化学成分偏析，内部组织状况、原始尺寸精度以及各种性能波动的稳定性方面更为严格控制，以满足生产的需要。
[0013](2)圆形拉拔:采用拉拔机将母材多次拉拔，以获得所需规格尺寸的圆形线材，每次拉拔的压缩率< 20%，总压缩率多40%ο总压缩率大，其产生的变形量就越大，钢丝的内部组织被机械的拉细、拉碎，产生应力值越高，为后续球化退火提供更多的能量，使球化率提高，塑性提高，同时采取小的部分压缩率，使加工过程中钢丝表面加工硬化程度大幅度降低，提尚广品性能稳定性。
[0014](3)球化退火:球化退火是改善钢组织与性能的基本途径之一，球化退火的主要目的是使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化，降低材料的硬度，提高材料的塑性，降低材料的变形抗力，使材料易于塑性加工成形，因此要获得理想性能和组织，关键是选择适宜的球化退火工艺。在本发明中，将圆形线材吊入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为10ml/min，然后将圆形线材升温到奥氏体转变温度以上20?30°C，保温4?6小时，然后再以10°C /小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20?30°C，保温3?4小时，再随炉冷却至出炉，以确保其不被脱碳，奥氏体转变温度为720°C。整个球化退火过程关键在于对温度控制，如果保温温度过高，渗碳体就会均匀溶于奥氏体中，从而形成单一均匀的奥氏体组织，按照球化理论，均匀的奥氏体很难转变成球状渗碳体组织，同理，当保温温度较低时，渗碳体没有被充分溶断，也很难得到球化组织。
[0015](4)酸洗:利用酸溶液去除线材表面上的氧化皮，酸洗工艺为现有成熟技术，在此对酸洗工艺不作详细叙述。
[0016](5