第十六篇
第一章概 述
第一节 异型钢丝生产现状
异型钢丝亦即非圆断面钢丝，由于其断面形状复杂、尺寸精度高、形状免切削和长度无限长等特性，因而具有广泛的用途，如机械弹簧和垫圈用方形（或梯形）钢丝、汽车及摩托车用高档化油器及活塞环钢丝、玻璃升降器与座椅调角器用大规格扁钢丝、纺织行业用针布钢丝和儿童玩具及钟表用发条钢丝、万吨压力机缠绕用高强度低松弛扁钢丝、航天、军工用其他特殊合金异型钢丝等。国外20世纪60 年代就能生产各种复杂断面异型钢丝，并形成了系列。 我国异型钢丝起步较晚，20世纪70年代末和80年代初，仅有陕西钢厂、首钢特钢厂、江西新余钢厂等几个大厂依靠本单位技术力量组织生产一些简单断面异型钢丝，而且还存在尺寸公
差大、通条性差等问题，材料主要为碳素钢、不锈钢等。年产量多者上千吨，少者不过几百吨、几十吨。由于其量小、生产难度大、质量差、效益不明显，因此，没有引起厂家的重视。进入80年代末，由于国民经济发展的需要和市场经济的逐步形成，异型钢丝生产在我国得到迅猛发展，设备引进步伐也在加快，如某厂引进的意大利三辊冷轧钢丝机组（型号为76/14 型）、郑州金属制品研究院从英国引进的四辊滚拉模SGL65等，都为异型钢丝生产的技术进步做出了贡献。
异型钢丝形状复杂，品种规格多，我国生产企业采取拉拔、轧制和拉轧结合的方式，已能生产多种形状的异型钢丝，如图 16—1—1 所示。材料也从普碳钢发展为碳素结构
钢、碳素弹簧钢、合金工具钢、不锈钢、耐热耐蚀合金钢、高铬轴承钢和有金属等。交货状态有退火状态、冷拉状态和油淬火回火状态，有成盘交货，也有直条交货。规格从0.4～14mm不等，基本满足了市场的需要，但在钢丝形状尺寸、公差、通条性和表面处理上仍与国外发达国家有一定差距。
图16—1—1 钢丝截面示意图
第二节 异型钢丝的特点与分类
一、形状特点
异型钢丝形状有多种多样，既有方形、矩形，也有三角形、六角形，还有扁形和其他多边不规则形等，由于其独特的轮廓形状，因而有以下特性：
边界效应
（1）形状功能性。异型钢丝依形状和用途不同，有密封、定位、导向、稳定、实用等功能，如机械用的键、卡簧、轴承保持架、半圆销用异型钢丝等就起到很好的定位作用；化油器针阀、汽车活塞环就有很好的密封稳定性；六角螺母用钢丝、弹簧用方、矩形钢丝等，很多特殊用途的异型钢丝都有很好的实用性。
（2）免切削和节省材料。现在生产的异型钢丝已能直接用于生产使用，不需要用户再进行机加工，因而能节省材料和减少用户许多麻烦，也降低了成本。
（3）高精度。目前用现代化手段生产的异型钢丝的尺寸精度可达到 ±0.2 mm左右，有些可达到 0.01mm以下，精度高者甚至可达到微米级，如汽车刮片钢丝，椭圆针布钢丝等。
二higgs粒子、性能特点
异型钢丝除了有明显的形状特点外，和圆钢丝一样，还应具有优良的力学性能，如高强度、高韧性、低松弛、耐腐蚀、耐疲劳、耐磨损等。轿车气门簧用卵型钢丝，不仅抗拉强
度要达到1800～2000 MPa，还要求疲劳寿命达到107次；再如万吨压力机缠绕用高强度、低松弛扁钢丝，抗拉强度达到1800 MPa时，松弛值要低于2%。这样对异型钢丝生产提出了更高的要求，只有材料严格把关（如对原料线材表面进行扒皮），油淬火回火要添加无损探伤工序等新的生产工艺，才能保证一些特殊用途异型钢丝的质量。 三、异型钢丝的分类
异型钢丝除可按材质、交货状态来分类外，更确切的还是按断面形状进行分类：
（1）双轴对称类，如矩形（图 16-1-2a）；
（2）单轴对称类，如半圆形（图 16-1-2b）；
（3）不对称类，如直角三角形（图 16-1-2c）。
图16-1-2 异型钢丝分类示意图
第三节 异型钢丝用途及对原材料的要求
（1）异型钢丝用途见表16-1-1。
（2）异型钢丝对原材料的要求：异型钢丝的原材料既可是圆钢丝，也可是盘条，但大多数厂家采用的都是盘条。生产中为了保证异型钢丝的性能，必须严格控制盘条的质量。一般
表16-1-1 异型钢丝用途
序号 | 类别 | 形状 | 常用钢号 | 常用尺寸 /mm | 主要用途 |
到也门钓鲑鱼1 | 机械弹簧类 | 方形、矩形、梯形、扁形、卵形 | 65Mn、70号、60Si2MnA、50CrVA、55CrSi | 1×1、2×2、1.5×3、4×4、8×8、11×14 | 弹簧、弹簧垫圈、钟表发条等 |
2 | 汽车车身附件 | 扁、矩形、梅花形、三角形 | 65Mn、50CrVA、1Cr18Ni9、3Cr13、55CrSi 高考之外 | 2×4、1×3、3×16、4×4、2.5×8、1.5×2.6、0.45×2 | 汽车软轴、玻璃并升降器、雨刷器、座椅调角器、活塞环等 |
3 | 标准件类 | 矩形、六角扁形 | 45号、20Cr、40Cr | | 键、六角螺母、内六方扳手、三角钉等 |
4 | 针布钢丝 | 三角形、椭圆等 | 加壳天体营55号、65Mn | 0.35×0.23、0.405×0.305、0.48×0. 355 | 纺织机械 |
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地，异型钢丝根据用途不同可分为两类：一类是主要要求形状，对性能不要求或要求不高，如弹簧垫圈用方钢丝等；一类是形状、性能都要求，但更强调的是力学性能，如高档轿车气门簧用卵形钢丝等。对盘条的要求除按优质碳素钢热轧盘条GB4354-94 和不锈钢 GB34356-84标准供货外，还要求盘条用钢应尽量采用炉外精炼等先进工艺冶炼，使钢中有害成分P、S 的含量小于0.03%，盘条必须是通过高速轧机、控制冷却生产的大盘重盘条。
但对有些重要部位用异型钢丝，如高档轿车气门簧用卵形钢丝、汽车、摩托车活塞环用矩形钢丝，还必须对盘条用钢采用合金化及超纯净冶炼技术，以保证钢丝制品具有超常的性能。为了获得较细晶粒度与提高钢丝的淬透性，常在碳素钢中加入一些合金元素如Si、Mn、Ni、V、Ti，目的是使铁素体固溶强化并细化晶粒，提高钢丝的淬透性，来保证大规格异型钢丝淬火时获得马氏体组织。
同时，为了使钢丝强度高、塑性韧性好，保证制成品的疲劳寿命，除了采用表面剥皮技术，以去除钢丝表面裂纹、脱碳等缺陷外，还需严格控制钢中夹杂物，因其大小及个数的多少，将直接影响钢丝的塑性；要想获得强度高塑性好的钢丝，必须在炼钢和浇铸时采用
超洁净技术，去除有害元素P、S、O、N 等。超洁净钢经常采用的手段有真空熔炼、真空脱气（O、N等）和电磁搅拌，使钢中含氧量w（O）小于10×10-6的水平，各种非金属夹杂物要达到少、小、匀、圆。
第四节 异型钢丝生产方法
传统生产异型钢丝主要用机加工方式进行，如对方形钢丝采用圆丝四面锻或铣的方法来生产，对扁钢丝则采取带钢先纵剪分条，然后再刨边的方法生产，这样不仅浪费了大量人力、物力，而且还浪费了材料，加大了成本，有些长度无限长的异型钢丝还无法生产。而利用钢丝拉拔方式生产异型钢丝，不仅生产效率高，成材率高；而且为异型钢丝的使用和后序加工如油淬火回火等创造了条件。
根据异型钢丝形状对称性和宽厚比的大小，目前，异型钢丝拉（轧）生产方法主要有如下几种：
（1）模拉法。即用事先加工成一定几何形状的硬质合金模（或聚晶模）从圆丝开始逐道拉拔，直至拉拔成所需尺寸、形状，每道变形率控制在15%～22%，以方钢丝为例，变形过
程示意如图16-1-3所示。该方法的优点是设备一次性投资小、产品形状精确、尺寸公差小、通条性好；缺点是制模难度大、尖角欠充满、表面易划伤、道次变形率和总变形率小、生产周期长，有些断面形状的钢丝甚至无法生产。
图16-1-3 模拉变形示意图
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