《超高强度钢丝微结构调控机制及产业化关键技术》

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超高强度精细钢丝的生产水平是一个国家金属制品业强弱的重要标志。子午轮胎钢帘线、硅片切割用钢丝和金刚线母线是其典型代表,被誉为钢丝领域“皇冠上的明珠”,技术水平主要体现为:超高强度,钢丝的抗拉强度高达3700MPa;超细直径,钢丝的直径一般小于150μm,最细达50μm;生产流程紧凑、连续、高效,拉拔断丝率低(<10次/吨)。

钢丝冷拔应变量越大,强度越高。如何突破传统生产流程与工艺技术的局限,使商用钢丝的极限拉拔应变量达到3.8以上,抗拉强度突破3700MPa,是世界金属制品业技术竞争的制高点!

针对这一难题,近二十年来,东南大学研究团队在国家、省的持续支持下,系统研究了超大应变冷拔珠光体钢丝的形变、相变及强化机制,并开发了超高强度钢丝的生产新流程和关键配套技术,主要创新如下:

超高强度钢丝微结构调控机制及生产流程创新:

创新点1-1超大应变珠光体形变与微结构调控机制:在珠光体冷拉拔变形过程中,发现了珠光体团调整、铁素体强<110>织构形成和渗碳体非晶化的三阶段演变规律;通过集成珠光体形变、织构遗传和精细回火处理技术,实现超大形变珠光体微纳结构的精准调控。

创新点1-2超高强度钢丝的生产流程再造:盘条(φ5.5mm)→大拉(5-9道次)→一次织构遗传热处理→中拉(7-14道次)→二次织构遗传热处理→终拉(20-30道次)→钢丝→精细回火处理→超高强度钢丝产品。该流程将尺寸要求与组织演变及最终微结构控制融为一体,实现了制备技术重大突破,为国际首创。

超高强度钢丝生产关键控制技术创新:

创新点2-1低损伤拉拔技术:显著降低了超大形变钢丝的拉拔损伤,拉拔断丝率<2.7次/吨,为国际领先水平。

创新点2-2织构遗传控制技术:通过形变织构、奥氏体化工艺、冷却速度等参数的控制,终拉前钢丝中保留了较高比例的铁素体<110>织构,有效提高了珠光体钢丝的极限拉拔应变量。

创新点2-3精细回火处理技术:该技术可调控纳米晶态渗碳体的析出形态和强织构铁素体的回复程度,获得两者精细匹配的纳米复合微结构,实现了钢丝强韧性双提升。

经此,形成自主知识产权的超高强度钢丝成套生产技术,首次实现商用钢丝极限拉拔应变量由3.8到5.2的巨大跨越,强度高达4900MPa级,为世界之最。

该成果获授权专利24项,发表论文50余篇。主要创新成果已在宝钢精密、盛利维尔、兴达钢帘线等公司实现了大规模工业化应用,分别成为国内最大的金刚线母线、切割钢丝和钢帘线生产基地。近三年,累计实现超高强度钢丝产品销售收入44.7亿元,新增利润4.3亿元,出口创汇611万美元。

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