专利名称：一种复合不锈钢线材及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合金属材料及其制造工艺，尤其涉及一种复合不锈钢线材及其制造工艺。
背景技术：
目前市场上的优质碳钢丝或不锈钢丝因其具有高的抗拉强度，且价格较低，在各领域广泛被使用，但由于其极易腐蚀，使用中需要采用镀锌、涂油、过塑等防锈手段，但抗锈蚀的效果不是很理想，必须定期更换，使用起来非常麻烦；不锈钢丝耐腐蚀性好但强度不高，并由于资源稀缺，成本太高，影响其使用范围。目前尚没有将碳钢与不锈钢进行复合的工艺。申请号为98233869.4发明名称为“铜包铝双金属导体”及申请号为00124464.7名称为“铜包钢双金属复合导线的生产方法”的两件中国专利分别介绍了铜包钢及铜包铝的工艺。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种复合不锈钢线材；本发明的目的之二在于提供这种复合不锈钢线材的制造工艺。
本发明是通过如下技术方案实现不锈钢与碳钢复合，是一个系列化的产品，不锈钢是低碳奥氏体不锈钢，如304、316L等，碳钢是低、中、高碳钢，其中6#-15#为低碳钢，15#-82#为中高碳钢。
本发明的一种复合不锈钢线材，由碳钢丝芯或合金钢丝芯和纵向包覆在碳钢丝芯外的不锈钢带组成，所述不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶9-4∶6。
其中不锈钢为低碳奥氏体不锈钢，如304、316L等，碳钢丝为6#-82#碳钢丝。
这种复合不锈钢线材的制备工艺包括如下步骤(a)对钢丝和不锈钢带两种原材料进行清洗；(b)不锈钢带通过成型模卷成管状包裹芯丝；(c)焊接不锈钢带的纵向接缝；(d)双金属结合工艺及热处理低碳钢芯的采用扩散工艺，形成冶金结合面。中、高碳钢芯的采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面，可采用下列两种方法1、采用中间层，消除渗碳的影响；2、采用快速加热和快速冷却，高温形变热处理工艺，使结合面形成良好的物理结合或冶金结合，同时，使高碳钢索氏体化，中碳钢具有正火或淬火的效果，表面的不锈钢包覆层具有固熔的效果。加热温度为850-1200℃，加热时间在60秒之内，冷却速度为60-100℃/秒。
(e)拉伸；采用人造钻石模、天然钻石模、压力模、滚拉模等专用模具和技术，多道次拉伸。拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％。
(f)退火采用低温热处理工艺进行热处理，热处理温度为200-450℃以消除应力。
其中所述(a)步骤中钢丝在线清洗，采用机械和水相结合的方式清洗；不锈钢带采用液体去油剂去油污。
其中所述步骤(c)的焊接为气体保护焊，包括氩弧焊、激光焊、等离子焊等。
其中所述步骤(d)中，钢丝与不锈钢带之间所采用中间层为铜、铝、镍、铬或相关合金中的一种或一种以上。
通过上述方法制得的复合不锈钢线材，其抗拉强度可达1800Mpa，其伸长率可达30％，无论怎样破坏，不锈钢与碳钢或合金钢的界面均无分层现象。
本发明采用不锈钢带包碳钢或合金钢丝，纵向焊合而形成复合金属线材，经过工艺处理双金属间形成紧密的结合，本发明制得的复合不锈钢线材，既有不锈钢的耐腐蚀性能，又有碳钢钢丝或合金钢丝的强度，而且制备过程不采用酸洗，因此具有无污染，低能耗、低成本、效率高、制得的产品具有高强度、高耐腐蚀性、质量好等优点。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图1进一步说明本发明是如何实现的实施例1钢丝放线采用专用放线架，放线重量2吨。钢丝直径Ф6，钢号6#的钢丝。
钢丝去油采用在线去油，采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈采用在线去锈，采用机械方法，相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带采用专用放带机，放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带304，带厚0.4mm，带宽30mm。
不锈钢带去油采用液体金属去油剂进行清洗。
包复焊合通过包复模的带卷成管状，管状纵缝用激光焊焊合，成为一根包复管，不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶9，采用304的不锈钢带，6#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理采用扩散工艺，形成冶金结合面。
拉伸(丝)光面不锈钢丝很难拉伸，强度提高后就更难拉伸了，采用人造钻石模或天然钻石模模具，采用压力模、滚拉模技术，多道次拉伸。拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％，实现良好的拉伸(丝)。
退火采用低温热处理，200-450度，以消除应力。
退火后再进行拉伸，最终制得复合不锈钢线材产品。
实施例2钢丝放线采用专用放线架，放线重量2.5吨。钢丝直径Ф10，钢号15#的钢丝。
钢丝去油采用在线去油，采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈采用在线去锈，采用机械方法，相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带采用专用放带机，放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带316L，带厚0.5mm，带宽60mm。
不锈钢带去油采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合通过包复模的带卷成管状，管状纵缝用氩弧焊焊合，成为一根包复管，不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶3，采用316L的不锈钢带，15#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳，降低了不锈的耐蚀性，甚至产生脆性，不能形成良好的结合。采用快速加热和快速冷却，高温形变热处理等工艺，使结合面形成良好的物理结合或冶金结合，同时，使高碳钢索氏体化，中碳钢具有正火或淬火的效果，表面的不锈钢包层具有固熔的效果。加热温度为850℃，加热时间在60秒之内，冷却速度为60℃/秒。
拉伸(丝)光面不锈钢丝很难拉伸，强度提高后就更难拉伸了，采用人造钻石模或天然钻石模模具，采用压力模、滚拉模技术，多道次拉伸。拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％，实现良好的拉伸(丝)。
退火采用低温热处理，200-450度，以消除应力。
退火后再进行拉伸，最终制得复合不锈钢线材产品。
制得的复合不锈钢线材产品抗拉强度为1000Mpa，其伸长率为30％，实施例3钢丝放线采用专用放线架，放线重量3吨。钢丝为合金钢丝，直径Ф18。
钢丝去油采用在线去油，采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈采用在线去锈，采用机械方法，相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带采用专用放带机，放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带304，带厚0.5mm，带宽60mm。
不锈钢带去油采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合通过包复模的带卷成管状，管状纵缝用氩弧焊焊合，成为一根包复管，不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为4∶6，采用304的不锈钢带，优质合金钢丝。
双金属结合工艺及热处理因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳，降低了不锈的耐蚀性，甚至产生脆性，不能形成良好的结合。采用快速加热和快速冷却，高温形变热处理等工艺，使结合面形成良好的物理结合或冶金结合，同时，使高碳钢索氏体化，中碳钢具有正火或淬火的效果，表面的不锈钢包层具有固熔的效果。加热温度为1000℃，加热时间在60秒之内，冷却速度为80℃/秒。
拉伸(丝)光面不锈钢丝很难拉伸，强度提高后就更难拉伸了，采用人造钻石模或天然钻石模模具，采用压力模、滚拉模技术，多道次拉伸。拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％，实现良好的拉伸(丝)。
退火采用低温热处理，200-450度，以消除应力。
退火后再进行拉伸，最终制得复合不锈钢线材产品。
制得复合不锈钢线材产品抗拉强度为1700Mpa，其伸长率为20％，实施例4钢丝放线采用专用放线架，放线重量2.5吨。钢丝直径Ф15，钢号60#的钢丝。
钢丝去油采用在线去油，采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈采用在线去锈，采用机械方法，相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带采用专用放带机，放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带316L，带厚0.5mm，带宽60mm。
不锈钢带去油采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合通过包复模的带卷成管状，管状纵缝用等离子焊焊合，成为一根包复管，不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为4∶9，采用316L的不锈钢带，60#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳，降低了不锈的耐蚀性，甚至产生脆性，不能形成良好的结合。采用快速加热和快速冷却，高温形变热处理等工艺，使结合面形成良好的物理结合或冶金结合，同时，使高碳钢索氏体化，中碳钢具有正火或淬火的效果，表面的不锈钢包层具有固熔的效果。加热温度为1200℃，加热时间在60秒之内，冷却速度为100℃/秒。
拉伸(丝)光面不锈钢丝很难拉伸，强度提高后就更难拉伸了，采用人造钻石模或天然钻石模模具，采用压力模、滚拉模技术，多道次拉伸。拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％，实现良好的拉伸(丝)。
退火采用低温热处理，200-450度，以消除应力。
退火后再进行拉伸，最终制得复合不锈钢线材产品。
制得复合不锈钢线材产品，其抗拉强度为1800Mpa，其伸长率为30％。
实施例5钢丝放线采用专用放线架，放线重量2.5吨。钢丝直径Ф12，钢号80#的钢丝。
钢丝去油采用在线去油，采用机械和液体(碱性或中性去油剂)相结合的方法。在高温(100℃)下高压(2MPa)振动清洗。
钢丝去锈采用在线去锈，采用机械方法，相当于切削式的纯铁面。
不锈钢带放带采用专用放带机，放带重量150公斤。奥氏体不锈钢带316L，带厚0.4mm，带宽50mm。
不锈钢带去油采用碱性去油剂进行清洗。
包复焊合通过包复模的带卷成管状，管状纵缝用氩弧焊焊合，成为一根包复管，不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶3，采用316L的不锈钢带，80#优质碳钢丝。
双金属结合工艺及热处理因中、高碳钢与不锈钢的结合面有可能出现渗碳，降低了不锈钢的耐蚀性，甚至产生脆性，不能形成良好的结合。在双金属结合工艺中采用加入中间层铜，来消除渗碳的影响。
拉伸(丝)光面不锈钢丝很难拉伸，强度提高后就更难拉伸了，采用人造钻石模或天然钻石模模具，采用压力模、滚拉模技术，多道次拉伸。拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％，实现良好的拉伸(丝)。
退火采用低温热处理，200-450度，以消除应力。
退火后再进行拉伸，最终制得复合不锈钢线材产品。
制得复合不锈钢线材产品，其抗拉强度为1800Mpa，其伸长率为30％。
实施例6各步骤与实施例5相同，只是在双金属结合工艺中采用加入中间层镍，来消除渗碳的影响。
实施例7
各步骤与实施例4相同，只是在双金属结合工艺中采用加入中间层铜铝合金，来消除渗碳的影响。
以上所述仅为本发明较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围。即凡依本发明范围所做的均等变化与修饰，均为本发明所涵盖。
权利要求
1.一种复合不锈钢线材，其特征在于由碳钢丝或合金钢丝芯和纵向包覆在碳钢丝芯外的不锈钢带组成。
2.根据权利要求1所述的一种复合不锈钢线材，其特征在于所述包覆层与芯丝的截面积比为1∶9-4∶6。
3.根据权利要求1所述的一种复合不锈钢线材，其特征在于所述不锈钢为低碳奥氏体不锈钢，碳钢丝为6#-82#碳钢丝。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种复合不锈钢线材，其制造工艺包括如下步骤(a)对钢丝和不锈钢带两种原材料进行清洗；(b)不锈钢带通过成型模卷成管状包裹芯丝；(c)焊接不锈钢带的纵向接缝；(d)双金属结合工艺及热处理低碳钢采用扩散工艺，形成冶金结合面；中、高碳钢采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面，具体采用快速加热和快速冷却，高温形变热处理工艺，其中加热温度为850-1200℃，加热时间在60秒之内，冷却速度为60-100℃/秒，使结合面形成良好的物理结合或冶金结合，同时，使高碳钢索氏体化，中碳钢具有正火或淬火的效果，表面的不锈钢包层具有固熔的效果。(e)拉伸；采用人造钻石模、天然钻石模、压力模、滚拉模专用模具和技术，多道次拉伸，拉伸道次变形量在10％-28％。总变形量在50％-95％。(f)退火采用低温热处理工艺进行热处理。
5.根据权利要求4所述的一种复合不锈钢线材的制造工艺，其特征在于所述(a)步骤中钢丝在线清洗，采用机械和水相结合的方式清洗；不锈钢带采用液体去油剂去油污。
6.根据权利要求4所述的一种复合不锈钢线材的制造工艺，其特征在于所述步骤(c)的焊接为气体保护焊。
7.根据权利要求6所述的一种复合不锈钢线材的制造工艺，其特征在于所述的气体保护焊为氩弧焊、激光焊或等离子焊中的一种。
8.根据权利要求4所述的一种复合不锈钢线材的制造工艺，其特征在于所述步骤(d)中，中、高碳钢采用物理的方法形成分子间相互吸附的结合面，具体采用增加中间层工艺，以消除渗碳的影响。
9.根据权利要求8所述的一种复合不锈钢线材的制造工艺，其特征在于所述中间层为铜、铝、镍、铬或相关合金中的一种或一种以上。
10.根据权利要求4所述的一种复合不锈钢线材的制造工艺，其特征在于所述步骤(f)中热处理温度为200-450℃，以消除应力。
全文摘要
本发明公开了一种复合不锈钢线材及其制造工艺，本发明复合不锈钢线材，由碳钢丝芯和纵向包覆在碳钢丝芯外的不锈钢带组成，所述不锈钢包覆层与碳钢丝的截面积比为1∶9－4∶6。其制造工艺包括如下步骤1.钢丝放线、去油、去锈；2.不锈钢放带、去油；3.包覆焊合；4.双金属结合工艺及热处理；5.拉伸；6.退火。本发明具有无污染，低能耗、低成本、效率高、制得的产品具有高强度、高耐腐蚀性、质量好等优点。
文档编号B21C37/00GK1569352SQ20041001812
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者苏华光, 何维浩, 唐卫东, 陈天鹏, 张解国 申请人:上海瓦恩德特种金属材料有限公司