82b盘条断裂原因分析

82b盘条断裂原因分析

82b八板具有很高的强度和抗疲劳动性。它是生产钢绞线、高强度、低松树预测钢丝的主要原料。广泛应用于铁路、公路、桥梁等重要工程。在严格的使用条件下，82b板的金相组织均匀，化学成分稳定，较好的法律素质能力和较高的索氏体化率。现代化装备下的钢丝生产是高速的连续过程,断丝的发生降低了生产的连续性和生产效率,如能快速准确地判断钢丝断裂的原因,及时进行合理有效地调整,可降低生产成本。笔者针对82B盘条常见的笔尖状、平齐状、斜茬状和菊花状断裂形式,分析可能产生该类断口的原因。1盘条拉拔力的影响常见笔尖状断口宏观形貌如图1所示,断口的一端呈锥尖状,锥尖对应着盘条的轴心,可认为整个锥面都是剪切唇。盘条在拉拔过程中,表层金属的受力状态要比心部复杂,表层的变形速度大于心部,当盘条的心部存在缺陷或变形能力较差的组织时,将为笔尖状断口的形成创造有利的条件。研究表明,盘条中的非金属夹杂物、缩孔、疏松以及中心偏析是造成笔尖状断口的主要原因。1.1盘条拉拔断裂随夹线的变化盘条中非金属夹杂物一般包括硫化物、硅酸盐、氧化铝等。夹杂物的周围是裂纹萌生概率较大的地方,尤其是变形能力较差的脆性夹杂物,在盘条拉拔过程中,围绕夹杂物的基体受到过大的拉应力,极易在夹杂物表面萌生裂纹源,致使局部应力过高、裂纹继续扩展,从而形成笔尖状断裂。杜立超等在盘条检测中发现夹杂物级别超标,其夹杂物(铝酸盐)周围的局部形貌如图2所示。1.2金相组织缩孔盘条在前期的冶炼或轧制过程中如存在缩孔缺陷,则在盘条的加工过程中无法消除。严春莲等将笔尖状断口的横向金相试样抛光后,在样品的中心发现肉眼可见的暗点状缩孔;试样再经体积分数4%硝酸酒精溶液腐蚀后,发现中心部位有不规则的裂纹和空洞,且空洞内有夹渣,如图3所示。1.3金相断裂分析盘条由于成分偏析,在轧制控冷过程中容易形成网状渗碳体或心部马氏体等不良组织。当心部局部增碳时,共析渗碳体优先析出,沿着晶界生长成网状渗碳体;而心部马氏体的产生跟锰、铬等元素在盘条心部的偏析有关,铬、锰元素的偏析改变了等温转变曲线,为心部马氏体形成创造了有利条件。网状渗碳体和马氏体都属于硬脆相,在拉拔过程中,无法与周围的基体保持协调变形,将在局部萌生微裂纹,随着加工的深入,裂纹扩展并最终导致断裂。陈方玉等对断裂试样进行磨制、抛光后,纵向试样观察到“V”形微裂纹,在裂纹底部则为倒“V”字形,“V”字顶端在轴线上,两侧裂纹与轴心线相交约45°,如图4所示,横向试样在轴心部位观察到微孔,大致呈网络状。将笔尖一端的纵向试样抛光并用硝酸酒精溶液腐蚀后,其组织如图5所示,上下正常部位为并排的形变流线,轴心部位为一条白亮带且存在串状缩孔,说明白亮带区的变形能力差,难以与正常区域协调变形而成为孔隙源。成分分析表明,白亮带中铬、锰含量偏高;组织分析表明,白亮带中存在少量隐晶马氏体。横向金相试样的轴心部位存在网状碳化物,如图6所示,并有晶界微裂纹,说明轴心部位存在碳偏析。李海刚等也观察到笔尖状断裂试样轴心部位的“V”字形微裂纹和轴心部位变形能力差的白亮带。断裂样品心部的马氏体和网状渗碳体的显微组织分别如图7，图8所示。2拉拔前平齐状断口平齐状断口的宏观形貌如图9所示。断裂位置主要发生在第1道拉拔前,以及盘条放线架上或盘条装卸时,也有发生在钢绞线的捻股过程中。产生平齐状断口的主要原因是盘条中的夹杂物和碳富集。张全刚等分析了在拉拔前经过导向轮即发生平齐状断裂的试样,如图10所示,断口中存在圆形黑区,以黑区为中心呈放射状条纹向四周扩展,黑区中心的白点为脆性夹杂物。郭泽尧分析了吊运过程中产生的平齐状断口,断口晶粒相对粗糙但表面无缺陷。在盘条的边缘发现大量的颗粒状或网状碳化物,如图11所示,表明该处含碳量偏高,呈脆性的碳化物尤其是网状碳化物,大大降低了盘条的强度和韧性,因此在受到撞击或摩擦等异常状态时即发生脆断。若终轧后的冷却速度过快,导致盘条表层产生马氏体组织,也会导致平齐状断口。盘条未经拉拔在放线架上发生平齐状断裂的频率与季节有关,在冬季和初春等气温较低的时段内出现频率较高。3拉拔断裂试验斜茬状断口的宏观形貌如图12所示。李斌认为盘条心部存在马氏体和铸坯存在中心缩孔,缩孔附近的成分偏析产生的异常金相组织在拉拔过程中不发生变形,从而引起拉拔断裂。马鹏等在斜茬状断口处截取横向试样进行金相分析,其钢丝表面存在轻微脱碳,试样中心的空洞附近存在白亮组织,经过硬度检测,该部位为马氏体组织。文献和文献的研究表明,在斜茬状断口附近发现表面损伤和微裂纹等缺陷,如图13所示,表面微裂纹可能是与拉拔前盘条表面状态的某种缺陷相对应,从而导致了钢丝拉拔过程中的断裂。4钢盘有良或盘条表面硬度过高菊花状断口的宏观形貌如图14所示。当拉拔过程中润滑不良或盘条表面硬度过高,将会导致钢丝拉拔过程中摩擦力增加,表面温度升高,钢丝表面的热量无法及时散出,在局部萌生裂纹。随着加工的深入,裂纹扩展呈菊花状断裂。5产生平齐状断口的因素根据断口的宏观形貌,82B盘条常见的断裂形式分为笔尖状、平齐状、斜茬状和