一种套筒扳手精制线材的生产方法与流程

1.本发明属于钢铁线材生产技术领域，具体涉及一种套筒扳手精制线材的生产方法。


背景技术：

2.套筒扳手通常采用冷镦成型生产，使用的原材料为工具钢精制线材。生产高端套筒扳手使用的精制线材为50bv30，因为50bv30含有耐磨抗腐蚀的硼元素，同时具有一定的韧性。目前多数精制线材在生产套筒扳手的过程中存在拉毛划伤、模具损耗大等问题，尤其是规格超过35.00mm的精制线材，成材率很低，生产成本高。这是由于超过35.00mm的精线使用36.00mm以上原料生产，因为规格大，受到现有拉丝机的生产能力限制，通常粗抽减面率比较小，同时原料中存在的魏氏组织在生产精线的过程中难以消除。最终导致生产的精制线材球化率只有3-4级，精线在冷镦时产生异响，损坏模具；另外，大规格精线在冷镦成零件的过程中受到的挤压力更大，对精线磷化质量要求更高。现有工艺生产的精线，其磷化膜质量只有6-10g/m2，精线在冷镦成零件的过程中容易产生划伤。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供一种套筒扳手精制线材的生产方法，本发明采取的技术方案是：一种套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序；所述酸洗磷化工序，使用的热轧线材的魏氏组织应为0级或者1级，直径为38～40mm；所述黄化工序，将退火后的线材在质量分数为8～16%盐酸中浸泡5～10min，然后在室外放置24～48h；所述套筒扳手精制线材的直径为35.10～35.50mm。
4.所述热轧线材的化学成分组成及质量百分含量为：c:0.27～0.32%，si:0.04～0.09%，mn:0.70～1.00%，p≤0.035%，s≤0.035%，cr:0.30～0.50%，v:0.10～0.15%，b≥0.0006%，余量为fe及不可避免的杂质。
5.所述酸洗磷化工序，具体步骤为：将线材在质量分数为16～24%、温度为10～40℃的盐酸中浸泡20～30min，然后用高压水枪冲洗线材，之后再将线材依次置于水槽、表调槽、磷化槽、中和槽、皂化槽中浸泡。
6.所述酸洗磷化工序，高压水枪冲洗1～2min，高压水枪压力为0.2～0.5mpa；线材在水槽中浸泡1～2min，在表调槽中浸泡1～2min，在磷化槽中浸泡10～15min，磷化槽温度为50～60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1～3min，在皂化槽中浸泡2～5min，皂化剂温度为60～70℃。
7.所述粗抽拉拔工序，线材拉拔到35.40～35.90mm，粗抽减面率为10.0～20%。
8.所述退火工序，将线材装入辊底式stc退火炉后以100～150℃/h的速度升温至750～760℃，保温4～5h；然后以16～20℃/h的速度降温至710～730℃，保温3～5h；再以8～15℃/h的速度降温至560～600℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
9.所述二次酸洗磷化工序，将线材在质量分数为8～16%、温度为10～40℃的盐酸中浸泡5～10min，然后用高压水枪冲洗线材，之后再将线材依次置于水槽、表调槽、磷化槽、中和槽、皂化槽中浸泡。
10.所述二次酸洗磷化工序，高压水枪冲洗1～2min，高压水枪压力为0.2～0.5mpa；线材在水槽中浸泡1～2min，在表调槽中浸泡1～2min，在磷化槽中浸泡10～15min，磷化槽温度为50～60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1～3min，在皂化槽中浸泡2～5min，皂化剂温度为60～70℃。
11.所述精抽拉拔工序，将线材拉拔至35.10～35.50mm，精抽减面率为1.0～3%。
12.上述方法生产的套筒扳手精制线材的硬度≤90hrb，抗拉强度520～550mpa，球化级别为4级、5级，磷化膜质量为10～12g/m2。
13.本发明通过严格控制热轧原料的金相显微组织质量，为生产高质量精线提供了基础；针对酸洗处理的效果差，酸洗处理后表面有残留物造成的磷化膜质量低的问题，开发了黄化处理工艺，使精线的磷化膜质量达到10-12g/m2。通过上述措施，消除了精线在冷镦过程中的异响、划伤等不良现象。
14.本发明所生产的套筒扳手精制线材的硬度≤90hrb，抗拉强度520～550mpa，球化级别为4级、5级。
附图说明
15.图1为本发明热轧线材原料的金相组织图；图2为本发明黄化处理后的线材；图3为实施例1生产的套筒扳手精制线材的金相组织图（500倍）；图4为实施例2生产的套筒扳手精制线材的金相组织图（500倍）；图5为实施例3生产的套筒扳手精制线材的金相组织图（500倍）。
具体实施方式
16.实施例1本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为0级，直径为38.00mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
17.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为18%、温度为20℃的盐酸中浸泡20min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.3mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡10min，磷化槽温度为50℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡2min，皂化剂温度为60℃。
18.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.90mm，粗抽减面率
为10.75%。
19.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以150℃/h的速度升温至750℃，保温4h；然后以16℃/h的速度降温至710℃，保温5h；再以8℃/h的速度降温至560℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
20.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为10%盐酸中浸泡8min，然后在室外放置24h。
21.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为10%、温度为20℃的盐酸中浸泡6min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.3mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1.5min，在磷化槽中浸泡12min，磷化槽温度为60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡2min，皂化剂温度为65℃。
22.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.50mm，精抽减面率为2.22%。
23.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。其金相组织图如图3所示，由图中可知，铁素体基体上分布着点状球化体和少量珠光体，球化等级为4级。
24.实施例2本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为0级，直径为38.00mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
25.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为20%、温度为32℃的盐酸中浸泡25min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.4mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡15min，磷化槽温度为50℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡3min，皂化剂温度为60℃。
26.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.40mm，粗抽减面率为13.22%。
27.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以144℃/h的速度升温至755℃，保温4.5h；然后以18℃/h的速度降温至720℃，保温3h；再以10℃/h的速度降温至580℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
28.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为16%盐酸中浸泡5min，然后在室外放置30h。
29.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为11%、温度为24℃的盐酸中浸泡5min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.3mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡13min，磷化槽温度为60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡2min，皂化剂温度为65℃。
30.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.10mm，精抽减
面率为1.69%。
31.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。其金相组织图如图4所示，由图中可知，铁素体基体上分布着点状球化体及少量珠光体，球化等级为4级。
32.实施例3本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为1级，直径为40.00mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
33.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为22%、温度为21℃的盐酸中浸泡23min，然后用高压水枪冲洗线材1.5min，高压水枪压力为0.5mpa；之后在水槽中浸泡1.5min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡13min，磷化槽温度为55℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡2min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡5min，皂化剂温度为65℃。
34.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.80mm，粗抽减面率为19.90%。
35.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以115℃/h的速度升温至760℃，保温5h；然后以16℃/h的速度降温至710℃，保温4h；再以8℃/h的速度降温至560℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
36.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为15%盐酸中浸泡6min，然后在室外放置24h。
37.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为10%、温度为26℃的盐酸中浸泡5min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.5mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡13min，磷化槽温度为60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡2min，皂化剂温度为67℃。
38.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.30mm，精抽减面率为2.77%。
39.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。其金相组织图如图5所示，由图中可知，铁素体基体上分布着点状球化体及球化体，球化等级5级。
40.实施例4本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为0级，直径为40mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
41.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为16%、温度为10℃的盐酸中浸泡20min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.2mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1 min，在磷化槽中浸泡10min，磷化槽温度为50℃，
使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡2min，皂化剂温度为60℃。
42.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.90mm，粗抽减面率为19.45%。
43.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以100℃/h的速度升温至750℃，保温4h；然后以16℃/h的速度降温至710℃，保温3h；再以8℃/h的速度降温至560℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
44.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为8%盐酸中浸泡5min，然后在室外放置 24h。
45.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为8%、温度为10℃的盐酸中浸泡5min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.2mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡10min，磷化槽温度为50℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡2min，皂化剂温度为60℃。
46.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.40mm，精抽减面率为2.77%。
47.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。
48.实施例5本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为1级，直径为38mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
49.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为20%、温度为25℃的盐酸中浸泡25min，然后用高压水枪冲洗线材25min，高压水枪压力为0.35mpa；之后在水槽中浸泡1.5min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1.5min，在磷化槽中浸泡13min，磷化槽温度为55℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡2min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡3min，皂化剂温度为65℃。
50.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.6mm，粗抽减面率为12.23%。
51.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以125℃/h的速度升温至755℃，保温4.5h；然后以18℃/h的速度降温至720℃，保温4h；再以12℃/h的速度降温至580℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
52.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为12%盐酸中浸泡10min，然后在室外放置36h。
53.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为12%、温度为25℃的盐酸中浸泡7min，然后用高压水枪冲洗线材1.5min，高压水枪压力为0.35mpa；之后在水槽中浸泡1.5min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1.5min，在磷化槽中浸泡12min，磷化槽温度为55℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡2min以降
低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡4min，皂化剂温度为65℃。
54.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.40mm，精抽减面率为1.12%。
55.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。
56.实施例6本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为0级，直径为38mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
57.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为24%、温度为40℃的盐酸中浸泡30min，然后用高压水枪冲洗线材2min，高压水枪压力为0.5mpa；之后在水槽中浸泡2min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡2min，在磷化槽中浸泡15min，磷化槽温度为60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡3min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡5min，皂化剂温度为70℃。
58.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.50mm，粗抽减面率为12.73%。
59.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以150℃/h的速度升温至760℃，保温5h；然后以20℃/h的速度降温至730℃，保温5h；再以15℃/h的速度降温至600℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
60.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为16%盐酸中浸泡10min，然后在室外放置48h。
61.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为16%、温度为40℃的盐酸中浸泡10min，然后用高压水枪冲洗线材2min，高压水枪压力为0.5mpa；之后在水槽中浸泡2min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡2min，在磷化槽中浸泡15min，磷化槽温度为60℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡3min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡5min，皂化剂温度为70℃。
62.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.2mm，精抽减面率为1.68%。
63.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。
64.实施例7本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为1级，直径为38mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
65.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为22%、温度为25℃的盐酸中浸泡23min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.4mpa；之后在水槽中浸泡2min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡12min，磷化槽温度为57℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡2min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡4min，皂化剂温度为62℃。
66.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.70mm，粗抽减面率为11.74%。
67.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以130℃/h的速度升温至756℃，保温4h；然后以18℃/h的速度降温至722℃，保温4h；再以13℃/h的速度降温至580℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
68.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为11%盐酸中浸泡7 min，然后在室外放置30h。
69.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为12%、温度为28℃的盐酸中浸泡5min，然后用高压水枪冲洗线材2min，高压水枪压力为0.3mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡13min，磷化槽温度为57℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡4min，皂化剂温度为66℃。
70.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.3mm，精抽减面率为2.23%。
71.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。
72.实施例8本实施例使用的热轧线材的魏氏组织应为0 级，直径为40mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
73.本实施例套筒扳手精制线材的生产方法，包括酸洗磷化、粗抽拉拔、退火、黄化、二次酸洗磷化、精抽拉拔工序，具体工艺步骤如下所述：（1）酸洗磷化工序：将线材在质量分数为20%、温度为32℃的盐酸中浸泡23min，然后用高压水枪冲洗线材2min，高压水枪压力为0.2mpa；之后在水槽中浸泡2min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡1min，在磷化槽中浸泡11min，磷化槽温度为52℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡1min，以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡 4min，皂化剂温度为69℃。
74.（2）粗抽拉拔工序：使用拉丝机将酸洗磷化后的线材拉拔到35.85mm，粗抽减面率为19.67%。
75.（3）退火工序：将线材装入辊底式stc退火炉后以140℃/h的速度升温至752℃，保温4.5h；然后以17℃/h的速度降温至718℃，保温4.5h；再以13℃/h的速度降温至566℃，然后停炉将线材从炉内卸出，在空气中自然冷却至室温。
76.（4）黄化工序：将退火后的线材在质量分数为14%盐酸中浸泡9min，然后在室外放置40h。
77.（5）二次酸洗磷化工序：将黄化后的线材在质量分数为10%、温度为25℃的盐酸中浸泡7min，然后用高压水枪冲洗线材1min，高压水枪压力为0.3mpa；之后在水槽中浸泡1min冲洗掉线材表面残留的盐酸，然后在表调槽中浸泡2min，在磷化槽中浸泡11min，磷化槽温度为51℃，使用的磷化剂为锌系磷化剂；磷化后的线材在中和槽中浸泡2min以降低线材表面的酸性，最后在皂化槽中浸泡3min，皂化剂温度为62℃。
78.（6）精抽拉拔工序：使用拉丝机将二次酸洗磷化后的线材拉拔至35.40mm，精抽减面率为2.49%。
79.本实施生产的套筒扳手精制线材的硬度、抗拉强度、球化级别、磷化膜质量见表2。
80.表1. 各实施例热轧线材的化学成分及含量（wt%）表1中，余量为fe及不可避免的杂质。
81.表2. 各实施例套筒扳手精制线材的力学性能