CN106903182A

CN106903182A - 高强度不锈钢极细线制造方法

Info

Publication number: CN106903182A
Application number: CN201510978900.8A
Authority: CN
Inventors: 魏子夏
Original assignee: Donglai Precision Metal Co ltd
Current assignee: Donglai Precision Metal Co ltd
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-06-30

Abstract

一种高强度不锈钢极细线制造方法，是对可将既有小于30μm（微米）线径的不锈钢线其抗拉强度提升到3900 Mpa，并使该具有高强度的不锈钢线继续提升强度到最小线径为16μm（微米），而这种具有高强度的不锈钢线在制造上的优势是在真应变大于7时能大幅提高该不锈钢线的强度，并维持一定高数量的制造效率与机械性质的稳定性。

Description

高强度不锈钢极细线制造方法

技术领域

本发明是关于一种高强度不锈钢极细线制造方法，主要是对具备高强度的不锈钢极细线在进行量产时可应用沃期田铁系（Austenite）的不锈钢材作延伸使成小于线径30μm（微米）的高强度不锈钢线，并使这种不锈钢线延伸的线径可达到16μm（微米）。

背景技术

既有的不锈钢细线在延伸成形为获有预期的强度皆会在制造过程施以适切的温度，使成形出的不锈钢线在达到预期的线径，同时保持一定的强韧度，这种不锈钢线在进行延伸处理于相关业者则积极开发并提出申请，如：日本特开2013-047367「高强度不锈钢细线制造方法」，其中该不锈钢线的高温热处理温度大约是介于1100～1000℃，在将前述不锈钢线以介于550～400℃的低温中间热处理温度进行钢线延伸，之后，该不锈钢线会经过重复一次/或更多次的在热处理结束后的大约介于400～550℃，使延伸后的不锈钢线在低温中间热处理其真应变高达4.2或以上，前述最终高温中间热处理的中间伸线其真应变ε1，及在处理完成真应变ε2制订从低温中间热处理的最终精加工其低温热处理是1.4或更多，ε1+ε2是6.8或更大。

日本特开2003-253399其为线径（d）：30μm以下的金属极细线，以质量％计含有：C：0.005～0.3％、Si：≤2.0％、Mn：≤2.0％、Ni：5～38％、Cr：15～28％及Co：35～58％，并且含有Mo：0.4～12％及W：1～16％的任一种，且剩余部分为由Fe及不可避免的杂质构成的Co基合金，抗拉强度（σs）为1000～1500MPa，且伸长率（E）为20％以上。

日本特开平10-121208中高强度不锈钢线其化学成份为C:0.07～0.14%、Si：0.1～3.0%、Mn：0.1～3.0%、Ni:6.0～9.0%、Cr:15～19%、N:0.005～0.15%，在必要的情况下P小于0.015%以下，而Mo为0.2～2.0%，其余为Fe及不纯物。而这件专利中有关强度的提升是利用伸线加工过程中应变的麻田散铁为主要手段，该麻田散铁的体积率可达30～75％，而麻田散铁的发与成之化学成份有直接关系。另，这件专利中揭示的T值也与强度有明显相关，其为0.18～0.3%。使得前述不锈钢线相关T值与麻田散铁的诱发公式是：

T=2C+N

Md30=551-462（C+N）-9.2Si-8.1Mn-29（Ni+Cu）-13.7Cr-18.5Mo

依据这件专利的实施结果该不锈钢线的强度可达1900 Mpa以上。

日本特开2000-248342其中揭示该专利内容是制造高强度不锈钢细线，其线径为0.05mm以下，而其强度可达2900Mpa以上，该专利内容其中使用的不锈钢线材是＃SUS304，而其化学成份为C:＜0.08% 、Si:<1.0%、Mn:<2.0%、P:<0.045%、S:<0.03%、Ni:8～10、Cr:18～20%。

结合前述这些有关高强度不锈钢线的专利其揭露的手段可得知，如针对化学成份所规范则这些专利皆有相互重迭的结果，因此在有关高强度的不锈钢线的专利构成应以伸线加工比率及伸线过程中实施的热处理温度为主要技术阐述。

在依据这些相关的专利揭示内容其延伸钢线在中间段落实施的热处理，是使不锈钢在550～400℃低温中间加工制程与终端线径的形态进行低温退火，来提高该不锈钢线的强度，其最大的伸线真应变可达6.8，但这些专利揭示的方法在制造效率与良率皆较低，仅单一的提高不锈钢线的强度、却同时减少伸线用的模具寿命。

另，利用调整不锈钢的化学成份来达到提升不锈钢线强度的方法，其必须添加特殊原料使得这些不锈钢线即使强度提高，相对的在整个制造成本亦增加，对这种增加的强度通常仍达不到高强度不锈钢极细线可应用在网版印刷制程的网版相关具备的高强度不锈钢线要求；亦即在既有的专利其揭示技术虽具有提升这类不锈钢极细线的目的，但在实质的制造上仍存在诸多缺点，如：制造成本过高、生产效率低落等等。

发明内容

本发明即是依据以上既有的不锈钢极细线在延伸成形过程存有的问题来作解决，而采以：该具备高强度的不锈钢极细线在进行量产时可应用沃期田铁系（Austenite）的不锈钢材作延伸成小于线径30μm（微米）的高强度不锈钢线，并使这种不锈钢线延伸的线径可达到16μm（微米），以更佳的制造效率及可行实施与量产化的制程来提升这类高强度不锈钢线的条件。

本发明的具体解决方案是：

一种高强度不锈钢极细线制造方法，是包含：

以线径约1.0mm的不锈钢线材进行默认温度的固溶化处理；

在将该处理过的线材引入伸线制程以进行至少三道或以上的预期线径延伸，使该线材的真应变依序在ε1+ε2小于0.7时，暂时结束线材的延伸成形，使线径大约0.7mm，其间不需中间退火即进行接续的伸线制程，使前述的ε1+ε2以不大于0.8为原则；接续在线材延伸使其真应变ε2+ε3以小于真应变1.2的伸线制程，使线径大约0.39mm；在将线材延伸使其真应变ε3+ε4小于1.9，使线径大约0.15mm；

沿续前述的线材延伸其真应变ε1+ε2+ε3+ε4后在引入介于600～650℃的热处理，使该γ-Austenite在二次逆相变为α'-Martensite的形态；

继将前述的不锈钢线材引入伸线制程以进行真应变的ε5约1.25的伸线加工，使线径大约0.08mm；

在将该延伸出的不锈钢线材引入介于600～650℃实施低温退火，使该线材的总伸线真应变达到5.05；

最后在将前述总应变量为5.05的不锈钢线材引入伸线制程以进行真应变的ε6约3.2的伸线加工，使线径大约0.016mm，对不锈钢线材的真应变以达到约8.25的范围。

进一步，该不锈钢线材在引入伸线制程为减少线材在进行延伸时产生的剪应变及塑性不均匀性，必须使线材进行至少一次或以上的介于520～680℃时效的退火处理。

进一步，该不锈钢线材在真应变ε1的线径是以0.7mm为设定，使ε1其线径范围是在小于0.6mm～0.8mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

进一步，该不锈钢线材在真应变ε3的线径是以0.39mm为设定，使ε3其线径范围是在小于0.3～0.5mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

进一步，该不锈钢线材在真应变ε4的线径是以0.15mm为设定，使ε4其线径范围是在小于0.1～0.29mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

进一步，该不锈钢线材在真应变ε5的线径是以0.08mm为设定，使ε4其线径范围是在小于0.02～0.09mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

进一步，该不锈钢线材在实施低温退火产生的γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite其温度是以介于500～700℃的范围，该决定温度是取决在时效前的伸线次数与真应变。

采用上述方案后，本发明是对可将既有小于30μm（微米）线径的不锈钢线其抗拉强度提升到3900 Mpa，并使该具有高强度的不锈钢线继续提升延伸到线径大约16μm（微米），而这种具有高强度的不锈钢线在制造上的优势是在真应变大于7时能大幅提高该不锈钢线的强度，并维持一定高数量的制造效率与机械性质及其稳定性。

本发明对高强度不锈钢线是应用伸线制造工程进行量产，其制程内容可大幅降低既有的不锈钢线在伸线过程存有的缺点，及搭配特殊的热处理时效条件，使应用这种技术量产出的高强度不锈钢线可突破既有的不锈钢线强度，以利应用在：网版印刷的网版/或既有必须具有高抗拉强度的高碳钢线，如：精密弹簧/或晶元的切割线。

附图说明

图1为本发明高强度不锈钢极细线制造方法流程方块图；

图2为本发明和既有的中间低热处理温度比对示意图；

图3为本发明和既有的热磁曲线比对示意图；

图4为本发明和既有的真应变曲线比对示意图。

具体实施方式

本发明应用的高强度不锈钢极细线制造方法（如图1），是对不锈钢极细线在作延伸是采以：使用市售的沃斯田铁系不锈钢（Austenite Stainless Steel）进行高强度细线的延伸，该沃斯田铁系不锈钢是以﹟SUS304为实施线材，并以线径1.0mm的线材进行默认温度固溶化处理。

前述的线材在进行到伸线制程当真应变小于0.7时，即暂时结束伸线制程，此时线径大约0.7mm，其间并不需要中间退火即可进行接续的伸线制程，其间的ε1+ε2以不大于0.8为原则，在此制程下能提高抗拉强度且该线材在经X-ray Diffraction （X向衍射）检测下，该α'-Martensite的体积率能达到大于60%以上。而应用ε1+ε2后再接续ε2+ε3以小于真应变1.2的伸线制程，此时线径大约0.39mm，最后ε3+ε4搭配真应变以小于1.9的伸线制程，此时线径大约0.15mm。利用这种方法能大幅降低α'-Martensite晶粒中的微应变，可从表一的数据得知，在相同的伸线真应变1.2的结果，经过多道的伸线制程能大幅降低不锈钢线的塑性变形其剪应变进而降低α'-Martensite晶粒的微应变，但并不影响体积率的变化，使得不锈钢线材的强度不会因本案的制程实施而降低。

表一。

沿续前述的伸线制程ε1+ε2+ε3+ε4后于600～650℃时效条件下，该γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的热处理条件，在抗拉强度与磁化强度（magnetization）提高的情况下，其间的微应变能降低到小于0.7%且γ-Austenite的体积率为30～40%，另α'-Martensite的体积率为70～60%。及在600～650℃时效条件下出现的γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite能让不锈钢线材更有利于线径在后续作继续缩小的形态，其结果如表二所示。

	本案制程	比较例
				ε1+ε2+ε3+ε4=3.8	ε1+ε2+ε3+ε4=3.8
γ- Austenite （%）	36.4	14.4
			α'-Martensite （%）	63.6	85.6
Micro Strain （%）	0.65	1.61

表二。

在图2其中的#2是为既有揭示专利其实施的中间低热处理温度，在图中可明显看出在550～400℃中的热磁曲线其磁化强度明显上升，这种上升的结果代表该顺磁的α'-Martensite其体积率有增加的结果，使得不锈钢线材的强度会有增加，但这种强度的增加同时也会造成后续在延伸不锈钢线径的困难。反观，本发明的伸线制程能够形成独特的γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite的形态，其温度大约在600～630℃热磁曲线有上升的结果，而本案（即#1线条）增加的磁化强度虽不及既有#2的幅度，但相对的能减少α'-Martensite晶粒中的微应变与提高γ- Austenite的体积率，因此在搭配表一的伸线制程能产生独特的γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite的形态，而在相同的伸线真应变为3.8的情况下，同时实施100～650℃的低温热处理也有本案表一所标示的“本案制程”的条件才会产生γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite的形态，而在相同的伸线真应变3.8的制程下其标示”比较例“的制程条件则不会在600～650℃有γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite的形态，而在中间低温退火前的累积伸线真应变为3.8。

继将前述伸线ε4在低温热处理的不锈钢线材再实施伸线真应变的1.25（ε5）的伸线加工，此时线径大约0.08mm。并将延伸出的不锈钢线材在600～650℃实施低温退火，到这个制程时其总伸线真应变已达5.05，如图3其间的热磁曲线中可发现在标示#2是为表三其中的比较例的结果，在550～400℃热磁曲线的磁化强度达到最高，显示在低温热处理的不锈钢线材强度会相对增加，其间标示#1的曲线为表三标示的本案制程在热磁曲线的结果，其结果在曲线中虽不能高于#2的反应，但在600～650℃有γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite的形态，这种可在表三其中也可明显看出在α'-Martensite晶粒中的微应变在本案制程明显低于比较例的制程，也就是既有揭露专利皆高于本案的制程，而在γ- Austenite的体积率中本案制程则明显高于比较例制程。

　　　　　　　　　　　　　表三。

在将表三所得之伸线总应变量为5.02的不锈钢线材进行线径缩小的伸线，在此次伸线的真应变可达3.2（ε6），其线径约0.016mm。于ε6的线径是可降至22～16μm（微米），其抗拉强度则可提升到3900Mpa以上。

在从表四的比较数据显示，可看出本案的制程主要在于真应变大于6.8时能大幅提升不锈钢线材的强度，相对的亦能增加高强度细线的伸线良率与降低整个成本，其原因是在扩散式二次逆相变α'-Martensite的形态，能够大幅提升强度在该α'-Martensite基地中的γ- Austenite会先形成晶核并再持续以晶粒成长的方式来进行，因此γ- Austenite的体积率会增加，而α'-Martensite晶粒中的微应变则会降低。

另外，如图4其中可看出本发明例（即线条#1）与比较例（即线条#2）在真应变4及真应变7时有显著的差异；在比较例中，不锈钢线材的强度是随着真应变的增加而增加，亦即其实施该制程的过程中其热处理的目标是以提高强度为主，而这种方法在真应变7时即无法再显著的提高强度，使得其强度增加呈现趋于缓和，相对的在制造过程其强度的离散也趋于变化剧烈并伴随着较高的断线率与模具的损耗。而本发明例，在比较低的真应变则不着重于提高不锈钢线材的强度，是以具体改善线材的组织均匀性，因此在真应变7的制程后段其强度呈现明显急速的增加并高于比较例的形态，在真应变7的伸线阶段该强度增加也让线材得以均匀的塑性变形，相对降低伸线的断线率与模具的损耗，使得本发明的制程着重的实施技术是与既有的专利应用具有明显的不同。

　　　　　　　　　　　　　表四。

在表五其中延伸到16μm（微米）的数据可得知本案的制程在抗拉强度的测试其离散程度的变化幅度更小于比较例，且平均抗拉强度皆高于比较例的数值，及对伸长率的测试也都高于比较例的展现。

表五。

前述本案在伸线过程中，于ε1+ε2的伸线应用该模具其入口角度为不宜超过全角14度，而ε3+ε4的伸线应用该模具其入口角度为不宜超过全角12度，另ε4+ε5的伸线应用该模具其入口角度为不宜超过全角10度。

沿续上述本案在ε1+ε2+ε3+ε4+ε5的眼模角度配置能具体降低不锈钢线材其表面与中心的强度离散差距，以避免在线径细化到小于30μm（微米）时其抗拉强度的离散太大。

在对本案应用的沃期田铁系（Austenite）不锈钢是以一般商用线材制造，如代号：AISI 304/或SUS 304，其成份C：≤0.08％、Si：≤1％、Mn：≤2.0％、Ni：8～10％、Cr：18～20％、P：≤0.045％，及剩余部分为由Fe及不可避免的杂质。其使用的材料具备取得容易等特性，在生产成本上具备相当竞争力，不需利用添加其它元素的方式即可达到提升强度的目的。

依上数据来看，对本发明例制造的高强度不锈钢线材除了具备在强度上超越比较例外，在耐蚀性也明显较优于比较例。其中，在表六的有关腐蚀测试的数据，在比较例揭示的制造方法皆一直强调提高不锈钢线材该α'-Martensite的体积率，在最后虽有达到预期提高，但同时也让线材的耐蚀性下降。对本发明例在制造过程是针对该α'-Martensite与γ- Austenite的体积率其比例作适宜的控制，使得在不锈钢线材的性能表现除了α'-Martensite的强度外，更保留该γ- Austenite的韧性与耐腐蚀性，相对的在使用寿命可比既有的比较例更为优秀，同时对本发明应用的制造方法可使不锈钢极细线材在伸线真应变达到8.25的范围。

表六。

Claims

1.一种高强度不锈钢极细线制造方法，是包含：

以线径约1.0mm的不锈钢线材进行默认温度的固溶化处理；

2.依据权利要求1所述的高强度不锈钢极细线制造方法，其特征在于：该不锈钢线材在引入伸线制程为减少线材在进行延伸时产生的剪应变及塑性不均匀性，必须使线材进行至少一次或以上的介于520～680℃时效的退火处理。

3.依据权利要求1所述的高强度不锈钢极细线制造方法，其特征在于：该不锈钢线材在真应变ε1的线径是以0.7mm为设定，使ε1其线径范围是在小于0.6mm～0.8mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

4.依据权利要求1所述的高强度不锈钢极细线制造方法，其特征在于：该不锈钢线材在真应变ε3的线径是以0.39mm为设定，使ε3其线径范围是在小于0.3～0.5mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

5.依据权利要求1所述的高强度不锈钢极细线制造方法，其特征在于：该不锈钢线材在真应变ε4的线径是以0.15mm为设定，使ε4其线径范围是在小于0.1～0.29mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

6.依据权利要求1所述的高强度不锈钢极细线制造方法，其特征在于：该不锈钢线材在真应变ε5的线径是以0.08mm为设定，使ε4其线径范围是在小于0.02～0.09mm之间，以利γ-Austenite二次逆相变为α'-Martensite的制程。

7.依据权利要求1所述的高强度不锈钢极细线制造方法，其特征在于：该不锈钢线材在实施低温退火产生的γ- Austenite二次逆相变为α'-Martensite其温度是以介于500～700℃的范围，该决定温度是取决在时效前的伸线次数与真应变。