82B钢盘条拉拔脆断的原因分析.doc

82B钢盘条拉拔脆断的原因分析1. 前言82B钢盘条是高级硬线钢中的精品，主要用于航空钢丝绳、预应力高强度钢丝和轮胎帘线钢丝等。因此对82B盘条提出纯净度高、夹杂物少、偏析小，表面质量好的要求。但在实际生产与应用中，82B钢盘条在拉伸、拉拔过程中容易产生脆断，本文主要对82B的脆断试样进行检验和分析，并探索其断裂的原因。试验方法选取11mm以及8.0mm的盘条在WE300万能液压拉伸试验机上进行下线盘条的拉伸试验。对拉伸脆性断口进行宏观断口形貌观察，并采用扫描电镜和电子探针对拉拔脆性断口进行微观断口形貌观察和微区成分分析，运用ZEISS Axioplan2 imaging图像分析仪对拉伸、拉拔脆断断口进行金相组织和夹杂物检验。同时采用1：1盐酸水溶液热酸浸方法对连铸坯和盘条进行低倍检验。2. 试验结果（1）夹杂物检验结果对下线高碳盘条进行力学性能检验，结果显示其强度和延伸率符合要求，但其断面收缩率偏低，且在盘条拉伸断口上出现一个黑色斑点（下面简称黑区）。我们分别对样品的黑区及其周围其它部分（相对简称为白区）进行能谱分析以及金相检验。结果显示：两区域内其他元素含量相差不大，但黑区中的钙和硅含量比白区相应高一些外；黑区与白区金相组织均为索氏体+珠光体+少量铁素体，但白区铁素体相对多些，形态较粗且集中；黑区存在粗大的硅酸盐夹杂物，其长度为0.2mm、宽度为0.05mm。白区夹杂物相对少一些，呈硅酸盐C1.5级。图1 82B盘条中的夹杂物(未腐蚀，X100)（2）金相组织对拉拔性能的影响分析选取规格为11 mm的82B下线盘条试样4件，在WE300万能液压拉伸试验机上作拉伸试验，其力学性能列于表1中。表1 82B盘条的力学性能抗拉强度/MPa延伸率/%断面收缩率/%11903.53.511503.54.011904.56.512303.54.5在试样的断口处截取横断面和纵断面，对其进行金相组织和夹杂物检验。其金相组织为：索氏体+少量珠光体+中心网状渗碳体，索氏体质量分数为3级(75)。结果发现，存在为20m，且呈球状的夹杂物(如图2所示)；为了进一步验证金相组织对拉拔性能的影响，我们选取规格为8.0mm的82B盘条进行拉拔至5.48mm，拉拔过程发生了抽心脆断现象，其断口形状为杯锥断口。对断口进金相组织与夹杂物检验分析，检验结果与11 mm规格盘条类似的实验结果，夹杂物为C1.5；金相组织为索氏体+珠光体+中心网状碳化物。图2 夹杂物形貌(未腐蚀，X100)从检验结果可看出，盘条中夹杂物级别不高，且全为球状氧化物，对盘条塑性影响不大，不是导致塑性低的主要原因。但试样中心部位出现了网状渗碳体，索氏体质量分数约为75，且形成了粗片状的珠光体和较粗大的珠光体团，这些网状碳化物起着分割晶粒、削弱晶粒与品粒之间的结合力的作用，从而使得盘条的强度和塑性均显著下降。索氏体质量分数低以及网状碳化物的攒在均不利于提高钢的塑性。并且试样中心形成了少量的马氏体，马氏体是一种硬而脆的相，会显著降低钢的塑性，因而材料的延伸率和而缩率均较低。（3）盘条表面微裂纹导致断裂的断口检验分析把尺寸由11mm的82B盘条进行8道次拉拔至5.06 mm，在拉拔过程中，多次出现断裂，其断口形貌见图3，由图可见，断口表面较光滑，无粗大晶粒。在断口处取样作夹杂物和金相组织检验，发现夹杂物级别较低。从金相检验结果看，钢中夹杂物不是产生脆断的主要原因。取断口试样在扫描电镜下进行观察，其断口微观形貌如图4所示。由图知，断面均为韧窝特征，且断口上未发现异常冶金缺陷。图3 断口形貌实物图图4 断口微观形貌（X1000）对此把该炉号的盘条（直径分别为11 mm和6.5 mm），在1：1盐酸水溶液进行热酸浸，结果发现，连铸坯存在较明显的中心裂纹、角部裂纹和缩孔，同时盘条表面形成细小的微裂纹。因此，所对应断裂起源部位的钢丝表面均存在不同程度的表面微裂纹，该表面微裂纹可能与拉拔前盘条表面状态某种缺陷相对应，从而导致了钢丝拉拔过程中的断裂。3. 结论（1）82B高碳钢盘条中碳、硅、铬和锰的偏析，易形成网状渗碳体，加上组织中索氏体含量偏低，形