超塑性纯铁材料的生产加工工艺技术领域
本发明涉及线材生产加工领域技术，尤其是指一种超塑性纯铁材料的生产加工工
艺。
背景技术
近年来金属超塑性已在产业生产领域中获得了较为广泛的应用。一些超塑性的合
金正以它们优异的变形性能和材质均匀等特点，在航空航天以及汽车的零部件生产、工艺
品制造、仪器仪表壳罩件和一些复杂外形构件的生产中起到了不可替换的作用。同时超塑
性金属的品种和数目也有了大幅度的增加。
由于超塑性研究的飞速进展，出现了引人注目的铝合金在汽车工业中的应用。在
第八届超塑性国际会议上, 日本和瑞士等国的汽车公司介绍了用超塑成形方法生产的大
型铝合金覆盖件, 为超塑成形在汽车工业中的应用开辟了前景。超塑成形具有无弹复、只
需单侧模具、单工序、设备载荷低等优点, 但还存在一些问题, 有待于进一步解决。由于在
生产中采用了坯料预热、热开模、机械手取件或多工作台交替等方案, 使超塑成形周期降
到10 min 以下。而普通冲压需要多台设备、多工序, 相比较而言, 目前的超塑成形效率是
可以接受的。但目前细晶的超塑铝合金板材价格在普通板材的10 倍左右, 这使超塑成形
覆盖件成本居高不下, 难以大规模应用。其原因一方面是铝合金细晶板材制备成本较高,
另一方面是其应用面较窄。超塑性在汽车行业中应用尚需要冶金部门、汽车工业应用部门
的共同努力。
如今，对于超塑性的研究取得了进一步的发展，各种精细零部件材料及加工技术
是国际上研究的热点, 并已成为21 世纪塑性成形技术的发展方向之一。通过微成形制造
的零件(外形尺寸为毫米级甚至亚微米级)一般用于微型机械或微电机系统,应用于国防、
空间科学及其他高技术研究领域。与常规塑性成形方法相比较, 超塑成形可在低应力下获
得大的变形, 在微成形方面有着独特的优越性。我国的研究者已在这方面进行了有益的尝
试, 研究了1420Al-Li 合金的超塑特性, 并采用表面带有微槽和微孔两种形式的模具研
究了该合金的微成形性。另外, 应当引起重视的是非晶合金精细零部件的超塑成形技术。
采用非晶合金和超塑成形技术, 可制备高性能、高精度的微细机械零部件。国外已能用超
塑挤压和锻造方法制造非晶合金精密光学仪器部件和超微齿轮。
超塑性在我国和世界上主要的发展方向主要有如下三个方面：
1. 先进材料超塑性的研究，由于超塑性材料具有若干优异的性能，在高技术领域具有
广泛的应用远景。然而这些材料一般加工性能较差，开发这些材料的超塑性对于其应用具
有重要意义；
2. 高速超塑性的研究：即超塑变形的速率，目的在于提升超塑成形的生产率；
3. 研究非理想超塑性材料的超塑性变形规律，探讨降低对超塑变形材料的苛刻要求，
而进步成形件的质量，目的在于扩大超塑性技术的应用范围，使其发挥更大的效益。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种超塑性纯铁
材料的生产加工工艺，其生产加工出来的产品具有塑性高、伸长率高、硬度低的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种超塑性纯铁材料的生产加工工艺，包括有以下步骤：
（1）选材：选用国内生产的型号为CH1T材料作为母材，其合金元素Ti含量的控制在
0.06-0.12%，S、P含量均在0.020%以下，内部无非金属夹杂物；
（2）拉拔：采用辊模拉拔技术对材料进行拉拔得到钢丝；
（3）退火：采用等温再结晶退火工艺，将钢丝材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰
性气体，再将炉内的温度升至660-680℃，保温 1-2h ；然后，以15-20℃/h的冷却速度冷却
至580-600℃，并保温2-3h，接着，以30-50℃/h的冷却速度到常温。
作为一种优选方案，所述惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案
可知：
通过本发明工艺处理后，得到的线材塑性高，经1/4以上变形冷镦试验不开裂，线材拥
有较高的伸长率：≥90%，超低的硬度：HV≤90，晶粒细化：平均晶粒度级别≥11级，晶粒度均
匀，成等轴晶粒，晶粒面积差≤5%。由以上指标可以看出，其各项性能明显优越于目前市场
类似产品，可更好的应用于铆钉加工行业，提高铆钉行业生产的产品的使用性能及成材率，
具有良好的市场前景，为公司创造非常可观的经济效益。
附图说明
图1是本发明中辊拉模的主视图。
具体实施方式
本发明揭示了一种超塑性纯铁材料的生产加工工艺，包括有以下步骤：
（1）选材：选用国内生产的型号为CH1T材料作为母材，其合金元素Ti含量的控制在
0.06-0.12%，S、P含量均在0.020%以下，内部无非金属夹杂物；以确保其材料具有较高的塑
性。选择优良的原材料尤其重要，由于材料的塑性主要与其化学成分组成及显微组织相关，
控制化学成分以及优良的显微组织都是非常必要的，要求材料必须有较高的纯净度，极少
的非金属夹杂物。
（2）拉拔：采用辊模拉拔技术对材料进行拉拔得到钢丝，辊模拉拔采用的辊拉模如
图1所示；在拉拔过程中，因线材本身塑性好，在正常拉拔过程中，不能使用太大的拉拔力，
易导致其断裂，因此通常采用小压缩比进行拉拔，而小压缩比拉拔后的材料不利于后续退
火加工工序，因此本发明拉拔工序采取辊模拉拔技术，在拉拔过程中，使用较小的拉拔力，
就能实现较大的压缩比拉拔，这样产生的变形量就越大，钢丝的内部组织更细，更碎，产生
应力值越高，为后续退火提供更多的能量，使球化率提高，晶粒越细小，塑性进一步提高。
（3）退火：采用等温再结晶退火工艺，将钢丝材置于热处理炉中，向热处理炉中充
入惰性气体，再将炉内的温度升至660-680℃，保温 1-2h ；然后，以15-20℃/h的冷却速度
冷却至580-600℃，并保温2-3h，接着，以30-50℃/h的冷却速度到常温。所述惰性气体为甲
醇，甲醇气流量为2L/min。退火工艺至关重要，采用等温再结晶退火工艺，其关键点：①对温
度的控制，保温温度不能太高，否则统一形成单一的奥氏体组织，导致晶粒粗大，自然就不
会有好的塑性，②控制好温度下降的速度，采用分阶段冷却，即在冷却到一定温度时，进行
保温一段时间后进行冷却，使材料的温度均匀化，保证形成细小且均匀的晶粒，同时呈规则
的球状排列，
下面以多个实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
（1）选材：选用国内生产的型号为CH1T材料作为母材，其合金元素Ti含量的控制在
0.06%，S、P含量均在0.019%，内部无非金属夹杂物；
（2）拉拔：采用辊模拉拔技术对材料进行拉拔得到钢丝；
（3）退火：采用等温再结晶退火工艺，将钢丝材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰
性气体，再将炉内的温度升至680℃，保温 1.5h ；然后，以18℃/h的冷却速度冷却至580℃，
并保温2h，接着，以40℃/h的冷却速度到常温。所述惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
实施例2：
（1）选材：选用国内生产的型号为CH1T材料作为母材，其合金元素Ti含量的控制在
0.12%，S、P含量均在0.018%以下，内部无非金属夹杂物；
（2）拉拔：采用辊模拉拔技术对材料进行拉拔得到钢丝；
（3）退火：采用等温再结晶退火工艺，将钢丝材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰
性气体，再将炉内的温度升至670℃，保温 1h ；然后，以15℃/h的冷却速度冷却至600℃，并
保温2.5h，接着，以50℃/h的冷却速度到常温。所述惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
实施例3：
（1）选材：选用国内生产的型号为CH1T材料作为母材，其合金元素Ti含量的控制在
0.10%，S、P含量均在0.015%，内部无非金属夹杂物；
（2）拉拔：采用辊模拉拔技术对材料进行拉拔得到钢丝；
（3）退火：采用等温再结晶退火工艺，将钢丝材置于热处理炉中，向热处理炉中充入惰
性气体，再将炉内的温度升至660℃，保温 2h ；然后，以20℃/h的冷却速度冷却至590℃，并
保温3h，接着，以30℃/h的冷却速度到常温。所述惰性气体为甲醇，甲醇气流量为2L/min。
将经过上述各个实施例处理后得到的产品进行球化体级别、晶粒度、脱碳层深度、
芯部硬度（HV0.3）、金相组织和热处理后产品级别检验，球化体级别、晶粒度、脱碳层深度、
芯部硬度（HV0.3）、金相组织和热处理后产品级别的检验方法为现有成熟技术，在此对球化
体级别、晶粒度、脱碳层深度、芯部硬度（HV0.3）、金相组织和热处理后产品级别的检验方法
不作详细叙述，检验得到的数据如下表所示：
通过本发明工艺处理后，得到的线材塑性高，经1/4以上变形冷镦试验不开裂，线材拥
有较高的伸长率：≥90%，超低的硬度：HV≤90，晶粒细化：平均晶粒度级别≥11级，晶粒度均
匀，成等轴晶粒，晶粒面积差≤5%。由以上指标可以看出，其各项性能明显优越于目前市场
类似产品，可更好的应用于铆钉加工行业，提高铆钉行业生产的产品的使用性能及成材率，
具有良好的市场前景，为公司创造非常可观的经济效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，
故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍
属于本发明技术方案的范围内。