一种运动器材连接轴用线材及其制备方法与流程

本发明涉及冶金
技术领域：
，尤其涉及一种运动器材连接轴用线材及其制备方法。
背景技术：
：高速发展的经济让人们的生活水平越来越好，但过高的生活和工作压力，以及日益严峻的环境问题，使人们的健康状态持续下降。有相关研究表明，全球现在只有不到10％的人是处于健康状态，而有超过70％的人处于亚健康状态，随时可能进入慢性疾病患者行列。随着经济增速的放缓，人们对健康重要性的关注不断加强，观念也由吃药治疗向健身预防不断转变。全民健身运动蓬勃发展，各种运动器材也应运而生。运动器材使用的连接轴主要有两个作用，一是连接紧固作用，二是支撑承力作用。连接轴的特性导致其使用过程中不停的受到变动载荷和应变的作用，长时间使用，损伤积累到一定程度后引起断裂，导致器材失效。现在市面上使用的连接轴主要还是由自动车床生产，成本较高，原材料浪费严重，生产效率低下，使用寿命短。部分采用公母钉形式组装，虽然生产效率能提高，但也因为原材料的原因，在冷镦时不易成型，产生大量不良品，导致浪费。常用车削加工的连接轴材料有Q235、20号钢、35号钢、45号钢、40Cr等，这些材料具有较好的车削性能，能普遍满足一般连接轴的相关要求，但缺少良好的冷镦成型性能。随着人们生活水平的提高，社会资源匮乏问题的不断突出，在节能降耗的大环境下，人们的成本意识和高效意识不断增强，连接轴的加工方式也在向着低成本、高效率、高使用寿命的方向不断发展。然而由于各生产厂家退火工艺参差不齐，其工艺不合理，导致材料成分的均匀度不好，仍有忽软忽硬的现象，在锻造过程中往往尺寸稳定性差，甚至成型困难，造成模具的早期失效，从而提高了锻造的成本，另外成品性能不稳定，导致连接轴使用寿命低下。公母钉形式连接，装配简单，采用冷镦成型加工工艺生产，生产效率高，原材料浪费较低，将是后续运动器材连接轴生产的主要发展趋势。这对原材料的加工成型能力和后续处理、力学性能是个严峻的挑战。国外的钢铁制造企业有专门为冷锻工业开发的钢材，比如日本的SWRCH8A、SWRCH18A、SWRCH22A，这些钢材均具有较好的冷镦特性和热处理性能，变形抗力小、金相组织均匀、表面质量良好。技术实现要素：针对现有连接轴用紧固件线材成分的均匀度不好，尺寸稳定性差，抗疲劳强度不高，使用寿命短等问题，本发明提供一种运动器材连接轴用线材及其制备方法。为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：一种运动器材连接轴用线材的制备方法，包括如下步骤：(1)将铝镇静钢进行多道拉拔处理，使总压缩率≥60％，得到初拉线材；(2)将所述初拉线材进行球化退火处理，升温至735-745℃保温4-5h后，降温至685-690℃保温3-4h，继续降温至450-500℃出炉，得到退火处理的线材；(3)将退火处理的线材进行压缩率为5-10％的精度拉拔处理，得到运动器材连接轴用线材。相对于现有技术，本发明提供的运动器材连接轴用线材的制备方法，工艺简单，操作方便，以铝镇静钢为原料，经过初步的拉拔处理提高材料的应力值，为后续球化退火提供更多的驱动力；经过球化退火处理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；再经拉拔处理得到形状、尺寸、机械及物理性能满足紧固件的要求。进一步地，本发明还提供所述运动器材连接轴用线材，该运动器材连接轴用线材由所述制备方法制备获得。相对于现有技术，本发明提供的运动器材连接轴用线材，组织晶粒细小、均匀，球化率高，珠光体分布均匀，无异常组织，塑性变形能力强，满足后续的冷镦成型要求，性能稳定，满足尺寸公差要求，具有较好的抗疲劳性能，防止运动过程中发生断裂，较长的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例中运动器材连接轴用线材用铝镇静钢的金相图；图2是本发明实施例中运动器材连接轴用线材的金相图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供一种运动器材连接轴用线材的制备方法。该制备方法，包括如下步骤：(1)将铝镇静钢进行多道拉拔处理，使总压缩率≥60％，得到初拉线材；(2)将所述初拉线材进行球化退火处理，升温至735-745℃保温4-5h后，降温至685-690℃保温3-4h，继续降温至450-500℃出炉，得到退火处理的线材；(3)将退火处理的线材进行压缩率为5-10％的精度拉拔处理，得到运动器材连接轴用线材。具体地，铝镇静钢中珠光体数量少，渗碳体量相应很小，且呈层片状。具体地，上述步骤(1)中，拉拔处理，使总压缩率≥60％，压缩率大，钢材产生的变形量就越大，钢材的内部铁素体及珠光体组织被机械的拉长成纤维状，珠光体中渗碳体的位向平行于拉丝轴，并呈破碎状，内部组织被机械的拉细、拉碎，内部组织位错增加，使钢材具有较高的位错能量，为后续热处理提供能量，更好的得到均匀球状的金相组织；铝镇静钢珠光体中的片层渗碳体破碎，这些渗碳体碎块在随后的球化处理中作为球化的核心，同时钢在塑性变形中内部积蓄的储存能作为球化的驱动力，才能通过低温退火的方式进行球化处理。上述步骤(2)中，球化退火处理改善钢组织与性能，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；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，因此，球化退火处理的温度分别控制在奥氏体转变温度以上20-30℃，奥氏体转变温度以下25-30℃，进行保温，得到球化级别≥5级的高球化率紧固件线材。上述步骤(3)中，精度拉拔处理，是采用较小的压缩率进行拉拔处理，使线材变形，从而获得需要的形状、尺寸、机械及物理性能，控制精度拉拔的压缩率为5-10％，使加工过程中线材表面加工硬化程度大幅度降低，减少产品表面微裂纹、麻点等缺陷，提高产品性能稳定性。其中，总压缩率为由钢材盘条拉拔至成品钢丝(线材)的横截面总压缩率。优选地，所述铝镇静钢，以所述铝镇静钢的总重量为100％计，包括如下重量百分比的下列元素组分：0.18％≤C≤0.23％，Si≤0.10％，0.70％≤Mn≤1.00％，P≤0.030％，S≤0.035％，AL≥0.02％，线材的力学性能主要与其化学成分组成及显微组织有关，且上述钢材具有较好的冷镦特性和热处理性能，变形抗力小、金相组织均匀、表面质量良好，为后续热处理加工提供保障。优选地，铝镇静钢非金属夹杂物≤0.5级；S、P含量≤0.025％；且无化学偏析现象，心部组织分布均匀，无铁素体和珠光体及魏氏组织，以确保最终产品的品质需求。优选地，所述铝镇静钢的直径为8.0mm，有助于后续的拉拔、退火处理，使最终产品的品质满足连接轴用紧固件的需求。优选地，所述铝镇静钢的奥氏体转变温度为715℃，有助于球化退火处理中温度的控制，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。优选地，步骤(1)、(3)中，所述拉拔处理的拉拔速度为8-10m/min，使线材达到相应的压缩率。优选地，所述球化退火处理中，升温速度为80-100℃/h，降温速度为10-30℃/h，缓慢达到保温温度，便于控制，使线材的成分均匀。优选地，所述球化退火处理在甲醇气氛中进行，甲醇气流量为2L/min通入球化退火炉，所述甲醇气为甲醇通过裂解产生的气体，甲醇浓度为≥99％，以确保线材不被脱碳。优选地，所述运动器材连接轴用线材直径为4.5mm，平均晶粒度≥11级，球化级别≥5级，抗拉强度470-500MPa，为最终产品的尺寸符合连接轴用高球化率紧固件线材的要求。本发明实施例提供的运动器材连接轴用线材的制备方法，工艺简单，操作方便，以铝镇静钢为原料，经过初步的拉拔处理提高材料的应力值，为后续球化退火提供更多的驱动力；经过球化退火处理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；再经拉拔处理得到形状、尺寸、机械及物理性能满足紧固件的要求，本发明在提供该运动器材连接轴用线材的制备方法的前提下，还进一步提供了该运动器材连接轴用线材。本发明实施例提供的运动器材连接轴用线材，组织晶粒细小、均匀，球化率高，珠光体分布均匀，无异常组织，塑性变形能力强，满足后续的冷镦成型要求，性能稳定，满足尺寸公差要求，具有较好的抗疲劳性能和较长的使用寿命。为了更好的说明本发明实施例提供的运动器材连接轴用线材的制备方法，下面通过实施例做进一步的举例说明。实施例1运动器材连接轴用线材的制备方法，包括如下步骤：(1)将规格为8.0mm的铝镇静钢SWRCH22A根据需要进行5道拉拔处理，总压缩率≥60％，得到初拉线材；(2)将所述初拉线材进行球化退火处理，以100℃/h升温至735℃保温4.5h后，以30℃/h降温至690℃保温3.5h，再降温至500℃出炉，得到退火处理的线材；(3)将所述退火处理的线材进单道精度拉拔处理，使精度拉拔压缩率为5-10％，得到规格为4.5mm的运动器材连接轴用线材。实施例2运动器材连接轴用线材的制备方法，包括如下步骤：(1)将规格为8.0mm的铝镇静钢SWRCH22A根据需要进行6道拉拔处理，总压缩率≥60％，得到初拉线材；(2)将所述初拉线材进行球化退火处理，以80℃/h升温至745℃保温5h后，以10℃/h降温至685℃保温4h，再降温至450℃出炉，得到退火处理的线材；(3)将所述退火处理的线材进单道精度拉拔处理，使精度拉拔压缩率为5-10％，得到规格为4.5mm的运动器材连接轴用线材。实施例3运动器材连接轴用线材的制备方法，包括如下步骤：(1)将规格为8.0mm的铝镇静钢SWRCH22A根据需要进行7道拉拔处理，总压缩率≥60％，得到初拉线材；(2)将所述初拉线材进行球化退火处理，以90℃/h升温至740℃保温4h后，以20℃/h降温至685℃保温3h，再降温至500℃出炉，得到退火处理的线材；(3)将所述退火处理的线材进单道精度拉拔处理，使精度拉拔压缩率为5-10％，得到规格为4.5mm的运动器材连接轴用线材。为了更好的说明本发明实施例提供的运动器材连接轴用线材的制备方法制备的高球化率紧固件线材的特性，下面将实施例1、2、3制备的高球化率紧固件线材进行相应的性能测试，结果如表1所示。表1名称技术参数实施例1实施例2实施例3球化级别≥5级5级6级5级晶粒度≥11级11级12级11级抗拉强度470-500MPa475MPa490MPa495MPa同时检测实施例1中的铝镇静钢和运动器材连接轴用线材的内部组织性能，具体检测结果分别如图1和图2所示。由以上数据可得，本发明实施例中所得到的运动器材连接轴用线材，组织晶粒细小、均匀，球化率高，珠光体分布均匀，无异常组织，符合连接轴用紧固件线材要求。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3