（冶金工程专业论文）高强度钢丝热处理、表面处理工艺研究.pdf

贵州大学工程碗：j ：研究生毕业论文 详细摘要 针对国内主要线材生产厂家的原料取样进行理化性能分析，借助拉力试验 机、扭转试验机、弯曲试验机、光学显微镜、电子显微镜、疲劳试验机对钢丝拉 力值、扭转值、疲劳冲击次数、金相组织进行大量试验研究。最终确定生产 0 1 8 0 r a m 以下规格的1 6 7 0 1 9 6 0 m p a 制绳用钢丝时，用7 0 “重钢原料能获得最佳 的成品综合机械性能；生产0 1 8 0 m m 0 3 o o m m l 6 7 0 1 9 6 0 m p a 制绳用钢丝时，用 8 0 8 首钢原料能获得最佳的成品综合机械性能；生产0 3 o o m m 以上1 6 7 0 1 9 6 0 m p a 制绳用钢丝时，用8 2 b 宝钢原料能获得最佳的成品综合机械性能。对6 5 m n 机械 碳素弹簧钢丝用不同厂家的原料组织生产，利用冲击疲劳试验机进行反复冲击 试验，最终得出用沙钢6 5 m n 盘条生产出的机械弹簧钢丝抗冲击疲劳次数最高， 可达1 8 0 万次以上，满足国内汽车行业减振弹簧的反复冲击疲劳次1 5 0 万次以 上指标要求。对电解磷化与传统浸渍磷化和连续磷化处理后的钢丝经拉拔对比 试验，得出经电解磷化处理的钢丝拉拔后比传统磷化工艺处理的韧性值提高、 表面硬度降低、拉丝模耗量减少。同时对国内钢丝生产中尚未普及的超声清洗 技术进行探讨，为钢丝生产生产的环保问题指明了发展方向。相信在不久的将 来，超声波清洗必将取代传统的化学一电化学酸、碱洗生产工艺而被国内大多 数钢丝生产厂家采用。 关键词钢丝热处理表面处理理化性能电解磷化，超声波 卧三-。； 贵州大学工程硕：t ：g f 究生毕业论文 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ee v o l u t i o np e r f o r m a n c ea n a l y s i so nt h er a wm a t e r i a ls a m p l ef r o m m a i nw i r er o ds u p p l i e r si nc h i n a ，s t u d y i n ga n da n a l y s i st h em e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e f o rs a m ed i a m e t e rf i n a lw i r ed r a w nf r o ms a m es p e c i f i c a t i o nh a l f s e m ip r o d u c ta f t e r ，t h es a m et e c h n o l o g yo fh e a tt r e a t m e n t ( p a t e n t i n g ) f r o mt h ew i r er o dw i t hd i f f e r e n t c a r b o nc o n t e n tf r o md i f f e r e n ts u p p l i e r s ，w i t ht h e a i do ft h et e n s i l et e s t i n gm a c h i n e 。 0 t h et o r s i o nt e s t i n gm a c h i n e ，t h eb e n d i n gt e s t i n gm a c h i n e ，t h e1 i g h tm i c r o s c o p e ，t h e e l e c t r o n i cm i c r o s c o p e ，t h ef a t i g u e t e s t i n gm a c h i n et oc o n d u c tt h em a s s i v e e x p e r i m e n t a ls t u d yo nt h et e n s i l es t r e n g t hv a l u e ，t h et w i s t sv a l u e ，t h ef a t i g u e r e s i s t a n c et i m e sa n dt h em e t a l l o g r a p h yo r g a n i z a t i o n t os t u d yt h en e wt e c h n o l o g yo f e l e c t r o n i cp h o s p h a t i n g ，t h eu l t r a s o n i cc l e a n i n gt e c h n o l o g yt ot h es t e e lw i r es u r f a c e t r e a t m e n to nt h et r y i n gt of i n do u td i s c u s s i o n ，c o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a ls o a k i n g p h o s p h o r i n ga n d t h ec o n t i n u a lp h o s p h a t i n g ，t h e m e m b r a n i n gs p e e do fe l e c t r o n i c p h o s p h a t i n gi sm o r eq u i c k l ya n di ti sm o r e ，t h es t e e lw i r es u r f a c ep h o s p h a t ec o a t i n g i sm o r eu n i f o r m i t ya n dc o m p a c t w i t hc o n t r a s te x p e r i m e n tf o rt h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n ds u r f a c eh a r d n e s so ft h ef i n a ld r a w nw i r e ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s b e t t e r ，t h es u r f a c eh a r d n e s sl o w e ra n dt h ed i e sc o n s u m p t i o nl e s sf o re l e c t r o n i c p h o s p h a t i n gd r a w nw i r ec o m p a r e dw i t ht h e t r a d i t i o n a l p h o s p h a t i n gd r a w nw i r e m e a n w h i l et h es u p e r s o n i cc l e a nw h i c hn o ty e tp o p u l a r i z e st ot h ed o m e s t i cs t e e lw i r e p r o d u c t i o ni nc a r r i e so nt h ed i s c u s s i o n ，b e c a u s ei t sg o o dc l e a ne f f e c ta n dt h eh i g h l y e f f e c t v e p r o d u c t i o ne f f i c i e n c y ，t h e l o w p o l l u t i o nc h a r a c t e r i s t i ca l s ow a s i n t e r n a t i o n a l l yr e c o g n i z e d ，b e l i e v e di nt h en e a rf u t u r e ，t h eu l t r a s o n i cc l e a n i n gw i i i c e r t a i n l yt ob ea p p l i e dt os u b s t i t u t ef o rt r a d i t i o n a lc h e m i s t r ye l e c t r i c i t ya c i d i f y ， t h es o d aw a s hp r o d u c t i o nt e c h n o l o g yb yt h ed o m e s t i cm a j o rs t e e lw i r ef a c t o r i e s k e yw o r d s ：s t e e lw i r e ，h e a tt r e a t m e n t ，s u r f a c et r e a t m e n t ，m e c h n i c a l p r o p e r t i e s l e l e c t r o n i cp h o s p h a t i n g ，u l t r a s o n i cw a v e 6 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 1 1 1 课题来源 第一章前言 1 1 课题来源及意义 钢丝生产是以热轧线材( 也称盘条) 为原料，经冷加工而制成的线材制品。以钢丝为原 v 料再加工而成的钢铁制品，如制钢丝、钢丝绳等称为二次制品。钢丝生产与其它钢铁生产相 比，具有工艺和装备技术较为复杂，产品质量要求较高，生产管理要求严格，生产周期较长 等特点，属于技术密集和劳动密集型的钢材生产。因此，钢丝生产的水平，在一定程度上也 反映出一个国家的工业规模和制造技术水平。金属制品中的钢丝、钢丝绳是国民经济建设重 要的基础材料，在国民经济中占着重要地位，其产品广泛应用于冶金、煤炭、石油、交通、 通讯、化工、林业、渔业、机械、轻工、建筑等各个部门，因为钢丝具在其它钢材无与伦比 的优点，其规格可小达0 0 0 1 m m ，比头发丝还细l o 倍，且尺寸精度高，断面形状多样化，应 用范围广阔，是国家重点扶持并鼓励发展的行业。我国金属制品材料行业经过五十年的发展 已逐步形成了多种经济成分共存、竞相发展的局面“1 。 随着国民经济产业的转型，对金属制 品材料行业也提出了新的要求，在中低档次产品供过于求的同时，那些投资大、科技含量高、 生产难度大、质量要求严的高档次产品出现了较大缺1 2 1 ，如钢帘线在我国问世已3 0 年，但至 今其规模、质量、数量都还不能满足市场的需求，缺口很大：又如汽车专用高级弹簧钢丝、 ： 高强度耐疲劳的石油专用钢绳、矿山提升用绳、电梯钢绳等，尽管我国均能生产，但由于品 种质量规格等问题，目前仍需进口。挑战的背后就是机遇，军工、通讯、航空等尖端行业的 发展，带动了一批金属制品材料企业的发展，他 f g n 大投入，致力于产品科技含量和工艺、 设备水平的提高。 国内主要金属线材制品产量2 0 0 3 年达4 9 1 9 万吨，为世界之最。其中高速线材己达到 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 6 7 5 。工艺装备水平已达到国际先进水平，线材的尺寸以巾5 o - - 1 3 ，o m m 为主。低碳钢丝 制品企业约4 5 0 家，约占制品行业的6 5 。中高碳线材制品企业1 5 0 家，约占金属制品行业 的2 2 。特殊钢丝企业约5 0 家，占金属制品行业的8 。3 。2 1 世纪的今天我国已跨入线材生产 与制品的生产大国，但与线材生产和制品的强国相比，还有距离。主要存在几个方面问题 ( 1 ) 线材生产、金属制品的企业多，经济规模小，经济效益不理想。线材生产企业除宝钢、 。 首钢、湘钢、重钢、鞍钢等少数企业外，在国内每年线材年产量上万吨的企业屈指可数；在 v 钢丝制品行业中，除贵州钢绳股份、江阴法尔胜股份、宁夏恒力股份、福星科技外，国内几 乎再无年产上万吨的此类企业，更谈不上每年上百万吨跨国公司的运作。 ( 2 ) 产品数量多，档次低，达到国际先进水平的少。绝大多数企业以高能耗、低产出的方式 运营，牺牲大量的能源动力换取微薄的利润空间，只能以“薄利多销”的传统经营理念苟且 生存，不具备可持续发展长远战略规划。 ( 3 ) 生产工序复杂，连续化、自动化生产线少。大多数国有企业都是国家“三线”建设时引 进的欧洲、日本上个世纪五、六十年代的生产设备，和现在国外自动化程度高的生产线相比， 技术力量相对比较落后。 ( 4 ) 重复引进工艺技术装备的多，自己消化吸收设计的少。 ( 5 ) 企业职工队伍技术素质偏底，劳动生产率低，工程技术人员流失严重。 我国加入w t o 后，国内众多企业面临国际国内双重竞争，所以企业发展规划时，应着眼 于市场竞争能力的提高，特别是参与国际市场竞争的能力。引进国际先进技术装备，加速我 。 国制品行业的发展是非常必要的“1 。 ( 6 ) 国内最大金属制品生产基地简介 贵绳股份公司是目前国内最大的金属制品生产基地，钢丝绳和商品钢丝年产能力1 5 万 吨。该公司拥有高水平的整体装备、先进的生产工艺和完善的质量保证体系，主体生产设备 由德国和同本引进。拥有目前国内最大的8 1 6 0 0 成绳机和同行业最大的4 0 0 0 k n 整绳破断拉 r 贵州大学工程硕：l 研究生毕业论文 力试验设备，能生产直径0 6 - 1l o m m 各种规格的钢丝绳和直径0 1 5 9 o m m 各种用途的商品钢 丝，具有生产高强度、高韧性、特粗、特长、特殊机构和特殊用途钢丝绳的突出优势。在全 国率先研制和采用高性能的聚丙烯绳芯材料。按国家标准、国际标准及国外先进标准生产的 “巨龙”牌圆股、异型股、线接触、面接触等光面、镀锌和涂塑钢丝绳，胎圈用钢丝、弹簧 钢丝、预应力混凝土甩钢丝、伞骨钢丝、钢芯铝绞线用镀锌钢丝、光缆用磷化碳素钢丝等产 品享誉国内外市场。广泛使用于煤炭、石油、冶金、化工、船舶、桥梁、电力、橡胶、军工、 旅游、水利、轻工等行业。 该公司是我国钢丝、钢丝绳产品最大的专业生产企业之，主要从事钢丝、钢绳产品及 相关设备、材料、技术的研究、生产、加工、销售及进出口业务；科技产品的研制、开发与 技术服务。主要产品包括：矿用钢丝绳、船舶用钢丝绳、桥梁用钢丝绳、起重用钢丝绳、石油 用钢丝绳、索道用钢丝绳、特大直径钢丝绳、镀紫铜回火胎圈钢丝、碳素弹簧钢丝、钢芯铝 绞线用镀锌钢丝、光缆用磷化碳素钢丝、伞具用槽骨钢丝、中低高碳高延伸率镀锌打包钢丝、 高碳琴钢丝、特高强度钢丝等。2 0 0 6 年，共计生产钢丝、钢丝绳产品1 3 余万吨，根据中国 钢结构协会线材制品行业协会统计和金属制品统计，该公司2 0 0 6 年钢丝和钢绳的国内市 场占有率分别为2 2 7 0 和1 8 7 7 ，该公司的钢丝、钢绳产品市场占有率在行业内排名第 一。我国金属制品年产量超过1 0 万吨规模仅有两家( 一为贵绳股份公司，另一家为江阴法尔 胜公司) ，该公司产品品种、结构规格齐全，是目前国内生产钢丝、钢丝绳品种最全的厂家。 该公司拥有高水平的整体装备，先进的生产工艺和完善的质量保证体系。具有生产高强 。 度、高韧性、特粗、特长、特殊结构和特殊用途钢丝绳的突出优势。”以质量求生存”是该公 司的一贯方针，产品的高质量多年来为顾客所公认，在中质协评比中多次荣获“产品质量和 服务质量双满意”荣誉称号，在2 0 0 4 年里“巨龙”牌钢丝绳产品被评为全国名牌产品。 该公司产品在质量证明书上用了激光防伪标志，钢丝绳产品绳芯采用专用防伪技术，在 产品实物上加了“巨龙”牌标志，让用户_ 眼可以看出是该公司的产品，并且放心使用。避 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 免被一些假冒伪劣产品给予代替，避免给用户带来一些不必要的损失，从而也影响了该公司 产品在用户心目中的形象。 贵绳股份公司科技先进，技术领先。公司技术力量雄厚，产品开发基础手段齐全，具有 4 0 多年行业经验，拥有省级技术中心，承担并完成国家重点技术创新项目两项、国家级新产 品试制计划一项等，涂塑钢丝绳被国家经贸委确定为国家级新产品。该公司在大直径、超长、 。 高强度、特殊结构和特殊用途钢丝绳生产方面具有突出优势，是国内唯一一家能够生产直径 。 6 0 m 以上钢丝绳产品的厂家。该公司生产的巨龙牌钢丝绳和回火胎圈钢丝为名牌产品，1 9 8 8 年在全国同行业中率先通过英国劳埃德船级社工厂认可，1 9 9 7 年通过中国船级社质量认证公 司g b t 1 9 0 0 2 一i s 0 9 0 0 2 质量体系认证，1 9 9 8 年通过美国石油学会( a p i ) 认证，同年成立省级 技术中心，逐步规划创建国家级技术中心； 2 0 0 0 年矿用钢丝绳、床具用钢丝等多项产品又 获得了冶金产品实物质量金杯奖证书，2 0 0 2 年获得挪威船级社质量认证和全国质量稳定合格 产品，顺利通过中国船级社质量认证公司g b t 1 9 0 0 1 2 0 0 0 一i s 0 9 0 0 1 ：2 0 0 0 质量体系换证，2 0 0 3 年获得质量管理体系( u k a s ) 认证。公司生产的一批高难度钢丝绳产品先后用于葛洲坝水利枢 纽工程、龙羊峡水电站、广州虎门大桥、汕头海湾大桥、长江西陵大桥、厦门海沧大桥、江 苏润场大桥、武汉阳逻大桥、重庆蔡园坝大桥、浙江舟山西喉门大桥以及海上石油钻井、著 名旅游区载人索道等国家重点工程上，获得了国内外广泛的好评。 产品质量是经过生产的全过程产生的、形成和实现的。好的产品质量，首先是设计和生 。 产出来的，不是凭检验出来的。一般来说，产品质量产生和形成的过程，大致经过市场调查 。 研究、新产品设计和开发、工艺策划和开发、采购、生产制造、检验、包装和储存、产品销 售以及售后服务等重要环节，产品质量在产生、形成和实现的过程中，各个环节之间存在着 相互依存、相互制约、相互促进的关系，并不断循环，周而复始。每经过一次循环，产品以 最大限度地满足顾客的需求，在与顾客的真诚合作中求得共同发展，质量就提高一步。 该公司注重产品供应行业战略性布局的研究，近年来在逐年加大产品结构调整步伐，钢 1 0 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 丝绳生产从以前特粗、特长为优势逐步走向三角股钢丝绳、密封钢丝绳、椭圆股钢丝绳、港 口机械用钢丝绳、f p f 和p p c 涂塑钢丝绳等国内同行业的前端；钢丝生产从以前的普通床具 用钢丝逐步过渡为中低碳延伸率打包用镀锌钢丝、伞具用槽骨钢丝、特高碳机械用弹簧钢丝、 高碳琴钢丝等每年出口东南亚、非洲、澳洲、欧洲、美国、日本等地的产品份额在逐年增大。 公司长期注重营销工作，产销率达1 0 0 。 本课题正是借助于贵绳股份公司多年来的金属制品生产经验及该公司各种先进的检测 。 仪器、设备等来对钢丝的理化性能进行检验分析，同时还借助该公司的各种生产设备及定单 合同来完成本课题的研究。 i i 2 研究的目的及意义 目前国内热轧线材与国外线材在质量方面尚存在一定的差距，国外( 如日本、英国、美 国) 的盘条通条性能均匀、钢质纯净、索氏体化程度高、外观质量好，同一卷盘条在允许拉 拔的压缩率范围内断丝不会超过两次“1 。国外盘条运输成本太高；长期采用国外盘条不利于 国内经济的发展：长期引进国外盘条制约国内线材生产厂家的发展。由于我国线材深加工程 度不高( 约为线材总量的2 0 ) ，要实现民族工业的振新，就需要在新的科技领域内不断摸 索创新，研制出能适应高强度、高韧性的可深加工化程度高的优质盘条来适应国内外各行各 业的需要。本课题主要研究国内不同原料厂家、不同钢号的盘条拉制成相同规格半成品后经 相同热处理( 铅淬火) 工艺后，拉制成相同规格成品钢丝理化性能进行分析。本课题借助拉 力试验机、扭转试验机、弯曲试验机、光学显微镜、疲劳试验机、硬度试验仪等设备对钢丝拉 。 力值、扭转值、疲劳冲击次数、金相组织进行大量试验研究。得出生产0 1 8 0 m m 以下规格的 1 6 7 0 1 9 6 0 m p a 制绳用钢丝时，用7 0 # 重钢原料能获得最佳的成品综合机械性能：生产 0 1 8 0 r n m 0 3 0 0 m m l 6 7 0 1 9 6 0 m p a 制绳用钢丝时，用8 0 “首钢原料能获得最佳的成品综合机械 性能；生产0 3 o o m m 以上1 6 7 0 1 9 6 0 m p a 制绳用钢丝时，用8 2 b 宝钢原料能获得最佳的成品 综合机械性能。同时对钢丝表面处理的新工艺电解磷化、超声波清洗技术进行摸索性探讨。 1 1 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 1 2课题研究的主要内容及步骤 课题研究国内钢丝常用的生产原料8 2 b 宝钢、8 0 4 首钢、8 2 a 宝钢、7 0 4 重钢、7 0 4 湘钢、7 0 。 新余、7 0 。酒钢、7 0 。首钢等进行理化性能分析。 t ( 1 ) 、针对不同原料厂家盘条，制订生产工艺，找出不同原料厂家盘条( 钢号相同、规格相 v同) 生产的半成品经淬火处理后，为获得最好成品力学性能的热处理工艺。 ( 2 ) 、分析成品钢丝理化性能及微观组织，确定不同强度级的钢丝的生产用料，从而稳定成品 钢丝机械性能。 ( 3 ) 、跟踪研究热处理后的电解磷化、电解酸洗、超声波清洗后的钢丝表面及拉拔出的成品 钢丝表面并对钢丝机械性能进行分析，为企业下一步在表面处理工序的发展思路提供依据。 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 第二章钢丝工艺流程介绍 2 1 钢丝生产工艺流程 图2 1 锯丝生产工艺流程图 2 1 1 钢丝生产各工序主要简介 ( 1 ) 表面处理：该工序的主要作用有两个：一是清除钢丝表面的氧化铁皮( 去除氧化铁皮的 方法有机械法和化学法两种) ；二是通过物理或化学方法给钢丝表面预涂一层便于后序拉拔时 便于吸附拉拔润滑剂，且涂层自身带有一定润滑性能的涂层。表面处理工序在钢丝生产中是 过程控制的起源，该工序处理质量的好坏，直接影响并制约着钢丝的表面质量。根据生产作 业率情况分为连续生产线和间歇式生产线两种，目前该公司在0 6 5 0 r a m 规格以下且表面质量 要求不高的半成品在表面处理过程中通常采用机械剥壳一硫酸酸洗一磷化处理：对表面要求 高的在制品通常采用间歇式硫酸酸洗一磷化处理嘲。 ( 2 ) 拉丝：在外力的作用下，借助金属的塑性，将线坯强行通过拉丝模孔，从而获得所需的 。 断面形状、尺寸、表面光洁度的一种金属压力加工方法。为保证钢丝的性能和拉拔的顺利进 行，必须要有相应的拉丝机、润滑剂、冷却条件、模具、对焊机等和熟练的操作技能相配合。 由于钢丝种类繁多，这就要根据钢丝的不同要求，合理选择拉拔道次和防止各类拉丝失陷 以保证钢丝的质量。钢丝拉拔过程是金属材料的“加工硬化”过程，除与“形变硬化”“形变 量”有关外，还存在着“时效硬化”现象，它主要与冷却有关。因而冷却、润滑、模具被称 贵州大学工程硕一j ：研究生毕业论文 为拉丝过程三大要素。该公司主体拉丝设备由德国、日本、意大利引进并吸收，已成功研制 开发出无扭转直进式连续变频调速拉丝机并投入使用。 ( 3 ) 热处理：钢丝热处理的目的主要有三个：一是消除冷加工造成的加工硬化现象，以利于 进一步冷加工：二是为了确保成品钢丝的最终机械性能或物理性能( 预处理和最终热处理) 三是为了提高热轧线材的塑性及消除组织的不均匀性。常见的钢丝热处理种类有以下四种 、索氏体化处理：把钢丝或线材加热到a c ，以上的温度( 8 5 0 1 0 0 0 。c ) ，随后在熔融的铅、 。 盐等介质中进行冷却转变，以获得索氏体组织。最早采用铅淬火的是英国人j e a m s 州o r s f o l l ( 詹姆斯豪斯福尔) ，他在1 8 5 4 年发明这种线材热处理方法，从而使高碳钢丝便于拉拔并 取得专利，后来把这一热处理方法称为“p a t e n t i n g ”，汉译英为“派脱登”，英文实际意思为 “专利”，今天的“专利”一词也因此而来“3 。 、退火处理：按钢丝的不同性能需要，退火通常用球化退火和再结晶退火两种”。 a 、球化退火：将钢丝加热到a c ，以上3 0 5 0 。c 保持一定时间再以一定的冷却速度随炉冷却到 6 0 0 c ，出炉冷却使片状碳化物变成颗粒状得到所谓的球化组织。 b 、冉结晶退火：将钢丝加热到再结晶温度以上，通常略低于a c 保温，然后根据钢种不同 进行缓慢或急冷使冷拉钢丝组织生成新的等轴晶粒即再结晶退火。 一 、调质处理：将钢丝加热到a c 。或a 。以上的适合温度，在油内淬火并在熔铅、熔盐或其它 介质内加热到低于a c 的某一温度下进行回火，称为调质处理。调质处理总是作为成品钢丝的 最终热处理，其目的在于使成品钢丝获得强度与韧性的良好结合，提高其综合机械性能。”1 。 、回火处理：将冷拉钢丝加热到2 5 0 3 7 0 c ( 预应力钢丝拉拔后回火，通常用铅浴加热， 温度4 0 0 4 4 0 c ) ，保温短时间后冷却，称为回火处理。回火处理在于消除残余应力，使钢 丝的抗拉强度、屈服极限和伸长率增加，并增大其蠕变性能。1 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 第三章影响盘条质量和性能的因素 3 1 盘条元素成分的影响 3 1 1 碳的影响 碳是钢中最重要的组成元素。碳也是决定碳钢在凝固后金相组织和性能的主要元素。碳 是通过影响盘条的显微组织中各金相组织相对量及其分布特点进而影响盘条的力学性能的。 因为铁素体、渗碳体的力学性能( 强度、塑性、韧性) 是不同的。随着盘条中碳含量的增加 其在热轧状态下的硬度上升，塑性、韧性降低。而在冷拉状态下，在亚共析钢范围能，随着 碳含量的增加，钢丝的抗拉强度上升，在过共析钢范围内，随着碳含量的增加，钢丝抗拉强 度提高减慢，以至于最后抗拉强度随着含碳量的增加而降低“。因为在亚共析钢范围内，抗 拉强度是随索氏体相对量增加而提高。而在过共析钢范围内，抗拉强度的变化是因为先析出 渗碳体增加并沿奥氏体晶界析出，形成网状，使钢丝的脆性增加，容易发生早期断裂，从而 降低了钢丝的抗拉强度。1 3 1 2 锰的影响 由于锰与硫、氧的亲和力大于铁，因而是盘条的良好脱氧和脱硫剂。冶炼反应中生成的 硫化锰、氧化锰对钢丝的拉拔性能不产生有害的影响：相反，它可以消除或减弱因硫、氧而 引起的f e s 和f e o 对钢丝质量的坏影响。同时，锰与铁形成固溶体，从而提高钢丝的强度和 硬度。当含锰量在0 9 0 以下时，锰含量的增加会提高钢丝抗拉强度，但几乎不降低钢丝的 韧性与塑性。因为锰在钢中也可以形成碳化物，而取代一部分渗碳中铁原子，形成合金渗碳 体，从而提高钢丝的强度和韧性。碳钢中锰的加入可使奥氏体等温转变曲线“t i m e t e m p e r a t u r e t r a n s f o r m a t i o n ”( 缩写t t t 图或c - 曲线) “向“右下方”移“1 ( 图3 1 2 1 ) 但不能改变形状，这样就增大了奥氏体的稳定性。锰的增加还能显著增大钢丝冷加工硬化后 的弹性极限，故在机械碳素弹簧钢丝中加入较多的锰。如6 5 m n 弹簧钢丝中锰含量达0 9 0 - - 贵州大学工程硕一l ：研究生毕业论文 1 2 0 。 7 0 0 6 0 0 p 5 0 0 圳 羹4 0 0 3 0 0 2 0 0 t 0 0 奥氏你7 2 3 、 t 、 、 氏俗十残留舆氏体 但是当某些含锰量高的细钢丝在铅淬火时冷 却速度太快，不能获得理想的铅浴显微组织 一索氏体，并且出现脆性相。所以在国家标 准中规定用“铅淬火”的优质钢的锰含量限制 在0 3 o 6 。因为锰含量的增加对钢的淬透 性影响很大，马氏体m s 转变点随着锰含量的 增加显著降低。此外，随着含锰量的增加，钢 o 5 l248 1 5 3 0j248 1 5 3 0 l2 48 1 5 1 1 13 l2 i 蝴舆低缌湿转变曲女如晌丝屈服强度和断面收缩率增加；随着拉拔总压 缩率的增加，钢丝的伸长率下降，然而含锰量高的钢丝始终比含锰量低的钢丝延伸率高。”3 3 1 3 硅的影响 、 硅是盘条中的脱氧剂，能消除f e o 对钢线的不良影响。硅以固溶体的形态固溶于铁索体 中，提高钢线的强度和硬度，并能较大地提高冷加工硬化率。同时硅还提高钢丝的弹性极限、 ) i 1 1 1 4 强度和曲强比，因而弹簧钢丝多选用硅或硅锰钢。与此同时，硅含量的上升会使钢丝的 塑性、韧性和延展性相应降低。且硅与硅酸盐的形式出现在钢线中时，对拉拔不利，使拉丝 模具容易磨损，或形成夹杂物，而造成拉丝断裂。“” 3 1 4 硫的影响 硫在铁中几乎不能溶解，而与铁形成f e s ，而f e s 又与f e 生成低熔点的共晶体( 熔点为 9 8 5 c ) ，它低于钢线的热加工开始温度( 1 2 5 0 1 2 0 0 ) 且分布于晶界，使共晶熔化导致加 ” 工时开裂，即所谓的“热脆性”。硫在铁中的溶解度很小，故在钢锭凝固过程中，随着钢液的 凝固，硫将向尚未凝固的部分富集，而停留在钢锭最后凝固部位( 钢锭中心部，上部或树枝 组织之间) 形成硫化物夹杂，造成钢丝的宏观组织级不均匀( 树枝状偏析、区域偏析) ，属于 钢线中的有害元素。含硫量是区别普通碳素结构钢和优质碳素结构钢的标准之一，普通钢含 硫量o 5 ，而优质钢含硫量o 0 3 5 。只有生产易切削钢丝，硫有断屑性，可允许有较高 的含硫量( 0 0 8 0 2 0 ) 。m ” 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 3 1 5 磷的影响 磷在室温下，在a - f e 中的溶解度很低，在组织中会析出f e 3 p ，使钢丝在室温下强度增 加，低温时将造成钢的冷脆现象。磷在钢的结晶过程中容易偏析。当线材中含磷量很高，很 难用热处理方法消除它，因为磷在。一f e 和6 一f e 中的扩散速度都很小，磷也属于钢线中的有 害元素。因此，磷的含量也是衡量普通碳素结构钢和优质碳素结构钢的标准之一。普通钢含 磷量o 4 5 ，而优质钢含磷量0 0 3 5 。过高的含磷量将会使钢丝的冷拔性能恶化，并会造 成钢丝的最终产品在低温条件下使用的不良好性，所以要求含磷量越低越好。我公司在生产 制绳用钢丝时，对线材的s 、p 含量的要求均要求0 0 2 5 0 5 。“7 ” 3 1 6 铬的影响 铬加入钢中能增加钢线的淬透性，使“c ”曲线向右移，并且分成两个鼻子，使奥氏体稳 定性增加，在钢丝等温淬火时可产生部分马氏体，使钢丝发脆，因此铬在钢丝中的含量要求 0 1 5 。铬能增加钢丝的抗腐蚀性和抗氧化性，因而被广泛运用于不锈耐酸、耐热的合金钢 丝中。 3 1 7 镍的影响 能提高钢的强度和韧性，提高淬透性含量高时，一可显著改变钢和合金的一些物理性能， 提高钢的抗腐蚀能力。啪3 3 1 8 铜的影响 铜可起到固溶强化钢线的作用，并约强于硅，故能提高钢丝的屈服点，使“c ”曲线右移， 鼻尖温度下降，并不改变形状。当铜含量很低时，对钢丝质量无不良影响，但当同含量超过 0 5 0 6 时，会引起铜质点的沉淀强化，使钢丝的塑性、韧性显著恶化，因而中、高碳钢中 铜含量应控制在0 2 以下。另外还发现在生产中钢丝含铜量高时焊接困难，这是由于铜的熔 点较钢的熔点低的缘故。从作脆性转折的冲击试验中可看出，其中影响最坏的就有铜。”她1 3 1 9 钒的影响 能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性当它在高温熔入奥氏体时，可增 加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性。3 1 3 1 1 0 钨的影响 能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性。” 3 1 1 1 钛的影响 1 7 贵州大学工程硕j ：研究生毕业论文 能细化钢的晶粒组织，从丽提高钢的强度和韧性在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶 间腐蚀现象。1 3 1 1 2 钼的影响 可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力。 3 1 1 3 硼的影响 当钢中含有微量的( 0 0 0 1 一o 0 0 5 ) 硼时，钢的淬透性可以成倍的提高。”4 。 3 1 1 4 铝的影响 能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧 化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等。啪1 3 2 组织的影响 根据轧后控制冷却所得钢的组织的不同，线材控制冷却可分为珠光体型和马氏体型啪1 。 珠光体控制冷却是在连续冷却过程中使钢材获得索氏体组织，而马氏体型控制冷却是通过轧 后淬火一回火处理，得到中心索氏体、表面为马氏体的组织。高速拉拔线材为珠光体型控制 冷却，要求索氏体化程度高。工具钢要求工件表面具有很高的硬度及耐磨性，因而工具钢为 马氏体型控制冷却。索氏体组织中的渗碳体相和铁素体相的弥散度较高、片层较细、渗碳体 层较薄，组织均匀，能保证盘条具有良好的强度和韧性。拉拔对总压缩率可达9 0 左右”。3 ( 图 3 2 1 、图3 2 2 ) 。 贵州大学工程硕士研究生毕业论文 第四章 盘条理化性能测试 4 1 不同厂家盘条八元素检测 4 1 1 重钢7 0 4 0 6 5 0 r a m 盘条 重钢由6 5 0 m m 7 0 # 原料进行取样，各取5 棵进行8 元素分析，同一炉号的重钢料，碳偏 差在0 0 3 内，s i 的偏差为0 0 3 ，m n 的偏差为0 0 4 ，p 的偏差为0 0 0 6 ，s 的偏差为o 0 0 2 ， c r 的偏差为o 0 1 1 ，n i 的偏差为o 0 0 5 ，c u 的偏差为o 0 0 6 。见表4 1 1 。 表4 1 1重钢7 0 4 钢化学元素分析结果 线径原料 化学成 分 钢种 l i i l厂家c s i m n p s c r n i c u 6 5 0 重钢 7 0 #0 6 90 2 9 0 6 80 0 1 30 0 0 9 0 0 1 50 0 1 00 0 3 6 65 0 重钢 7 0 t t0 ，6 80 2 7 0 6 5o 0 1 4 0 0 0 80 0 0 40 0 1 00 0 3 0 6 5 0 重钢 7 0 i t0 6 9 o 2 80 6 80 0 1 90 0 0 80 0 0 60 0 1 00 0 3 4 65 0重钢 7 0 80 6 80 3 00 6 4o 0 1 40 0 0 90 0 0 90 0 1 10 0 3 2 6 5 0 重钢 7 0 t t0 7 10 2 70 6 70 0 1 8o 0 1 00 0 1 0o 0 1 50 0 3 0 4 1 2 新余7 0 4 0 6 5 0 m m 盘条 新余中6 5 m m 7 0 # 原料进行取样，各取5 棵进行8 元素分析，同一炉号的新余料，碳偏 差在0 0 3 内，s i 的偏差为0 0 6 ，m n 的偏差为o 0 7 ，p 的偏差为0 0 0 7 ，s 的偏差为0 0 0 4 ， c f 的偏差为0 0 1 5 ，n i 的偏差为o 0 0 5 ，c u 的偏差为o 0 1 2 。见表4 1 2 。 表4 1 2 新余7 0 # 钢化学元素分析结果 线径原料 化学成分 钢种 厂家c s i m n p s c r n i c u 6 5 0新余7 0 8 0 7 lo 2 00 6 80 0 1 80 0 0 70 0 3 30 0 2 00 0 4 4 6 5 0新余 7 0 9 t0 7 3o 2 60 6 80 0 1 60 0 0 50 0 2 00 0 2 00 0 5 6 6 5 0 新余 7 0 80 7 0o 2 30 6 5o 0 1 70 0 0 80 0 3 50 0 2 20 0 5 3 6 5 0新余7 0 t t 0 7 l0 2 20 6 10 0 2 l0 0 0 90 0 2 70 0 2 500 4 6 6 5 0 新余 7 0 # o 7 20 2 50 6 70 0 2 30 0 0 60 0 2 l0 0 2 l0 0 4 5 4 1 3 酒钢7 0 4 0 8 0 0 m m 盘条 酒钢由8 0 m m 7 0 # 原料进行取样，各取5 棵进行8 元素分析，同一炉号的酒料，碳偏差 在o 0 2 内，s i 的偏差为o 0 4 ，m n 的偏差为0 0 3 0 , 4 ，p 的偏差为0 0 0 5 0 , 4 ，s 的偏差为00 0 4 ， 贵州大学丁程硕士研究生毕业论文 c r 的偏差为o 0 l l ， n i 的偏差为0 0 0 7 ，c u 的偏差为o 0 1 7 。见表4 1 3 。 表4 1 3酒钢7 0 1 # 钢化学元素分析结果 线径原料 化学成分 钢种 m m 厂家 c s i m n p s c r n i c u 8 0 0酒钢7 0 # 0 7 20 3 00 6 40 0 1 40 0 0 70 0 4 2o 0 1 50 0 3 8 8 0 0 酒钢 7 0 8 0 7 10 3 20 6 30 0 1 60 0 0 80 0 5 30 0 1 80 0 2 1 8 0 0酒钢 7 0 #o 7 0 0 2 9o 6 30 0 1 30 0 1 00 0 4 7o 0 1 70 0 2 3 8 o o酒钢 7 0 #0 7 2 o 3 00 6 20 0 1 10 0 0 90 0 5 2o 0 1 80 0 2 6 8 0 0酒钢 7 0 8o 7 10 3 30 6 50 0 1 20 0 1 l0 0 4 3 o 0 1 1 0 0 3 3 4 i 4 湘钢7 0 。0 6 5 0 m m 盘条 湘钢巾6 5 衄7 0 群原料进行取样，各取5 棵进行8 元素分析，同一炉号的湘料，碳偏差 在0 0 3 1 勾，s i 的偏差为o 0 9 ，m n 的偏差为0 0 5 ，p 的偏差为0 0 0 3 ，s 的偏差为0 0 0 4 ， c r 的偏差为0 0 1 3 ， n i 的偏差为0 0 1 0 ，c u 的偏差为o 0 0 8 。情况见表4 1 4 。 表4 1 4湘钢7 0 # 钢化学元素分析结果 线径 原料 化学成分 钢种 m m 厂家 c s i m n p 9 6s c r n i c u 6 5 0湘钢 7 0 g0 7 0o 3 20 7 lo 0 1 40 0 0 80 0 3 8 0 0 1 000 3 6 6 5 0湘钢 7 0 g0 7 l0 3 5o 7 20 0 1 50 0 0 9 0 0 3 20 0 1 10 0 3 6 6 5 0湘钢 7 0 g0 7 20 3 7o 6 80 0 1 20 0 1 00 0 2 90 0 1 7 0 0 3 5 65 0 湘钢 7 0 g o 7 30 4 10 7 30 0 1 20 0 1 20 0 4 2 0 0 1 90 0 3 3 6 5 0湘钢 7 0 go 7 20 3 30 6 9 0 0 1 50 0 1 l0 0 3 80 0 2 00 0 4 1 4 1 5 首钢7 0 。0 6 5 0 r a m 盘条 首钢由6 5 m m 7 0 # 原料进行取样，各取5 棵进行8 元素分析，同一炉号的首料，碳偏差 在0 0 3 1 为，s i 的偏差为0 0 7 ，m n 的偏差为o 1 7 ，p 的偏差为0 0 0 3 ，s 的偏差为0 0 0 8 ， c r 的偏差为0 0 0 9 ， n i 的偏差为0 0 1l ，c u 的偏差为o 0 1 3 。情况见表4 1 5 。 表4 1 5首钢7 0 # 钢化学元素分析结果 线径原料 化学成分 钢种 m i l l 厂家 c s i m n p s +c 6 n i c u 6 5 0首钢 7 0 #0 7 00 4 1 0 5 30 0 1 30 0 0 80 0 4 2 o 0 1 20 0 3 2 6 5 0首钢 7 0 并0 6 8o 3 90 6 2o 0 1 20 0 1 6 0 0 3 3o 0 1 00 0 2 8 6 5 0首钢 7 0 #0 6 80 4 60 5 80 0 1 5o 0 1 5 00 3 40 0 1 90 0 2 3 6 5 0首钢 7 0 #0 6 90 4 3 0 6 l0 0 1 30 0 1 30 0 3 6 o0 1 70 0 3 2 6 5 0 首钢 7 0 并0 7 10 4 20 4 50 0 1 5 o 0 1 50 0 3 30 0 2 l0 0 3 5 贵州大学工程硕一卜研究生毕业论文 4 1 6 宝钢8 2 a 巾8 0 0 r a m 盘条 宝钢巾8 0 m m 8 2 a 原料进行取样，各取5 棵进行8 元素分析，同一炉号的8 2 a 宝料，碳 偏差在o 0 l 内，s i 的偏差为0 0 3 ，m n 的偏差为o 0 8 ，p 的偏差为o 0 0 3 ，s 的偏差为 0 0 0 4 ，c r 的偏差为0 0 0 9 ，n i 的偏差为0 0 1 8 ，c u 的偏差为0 0 0 7 。详细情况见表 4 1 6 。 表4 1 6宝钢8 2 a 钢化学元素分析结果 线径原料化学 成 分 钢种 m m 厂家 c s i m n p s c