SWRCH22A冷鐓鋼拉拔斷裂原因分析

馮 寶， 楊其敏， 農(nóng)之江， 邱衛(wèi)鋒

（寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司， 廣東 韶關(guān) 512123）

SWRCH22A是在標(biāo)準(zhǔn)JIS G3507-1∶2005中規(guī)定的冷鐓鋼線材。冷鐓鋼SWRCH22A冷成型性能很好，被廣泛用于生產(chǎn)螺釘、螺母等冷成型的標(biāo)準(zhǔn)件[1]。由于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)變形很快，變形不均勻，因此對(duì)原材料冷鐓鋼SWRCH22A的質(zhì)量要求很高。采用冷成型生產(chǎn)工藝能夠節(jié)省大量生產(chǎn)時(shí)間和降低10%～30%金屬消耗，并且產(chǎn)品尺寸精度高，表面質(zhì)量好，因此市場(chǎng)對(duì)冷鐓鋼的需求量也在逐年上漲[2]。

廣東某公司在使用韶鋼生產(chǎn)的SWRCH22A冷鐓鋼時(shí)出現(xiàn)了拉拔斷裂的問(wèn)題。

1 生產(chǎn)工藝流程和存在問(wèn)題

1.1 生產(chǎn)工藝流程

韶鋼冷鐓鋼SWRCH22A的生產(chǎn)工藝流程為：鐵水脫硫預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→方坯連鑄→鑄坯驗(yàn)收→加熱爐→高線控軋控冷→精整→檢驗(yàn)→打包→稱重→入庫(kù)。

1.2 存在的問(wèn)題

客戶反映使用直徑為6.5 mm的SWRCH22A進(jìn)行機(jī)械剝殼后拉拔至直徑3.2 mm時(shí)出現(xiàn)斷裂情況，影響工廠生產(chǎn)效率。

2 斷裂樣品檢驗(yàn)和分析

2.1 化學(xué)成分

對(duì)斷裂樣品進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，SWRCH22A的化學(xué)成分滿足技術(shù)條件要求。

2.2 鋼材力學(xué)性能分析

鋼材力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表1 SWRCH22A冷鐓鋼化學(xué)成分 %

表2 SWRCH22A冷鐓鋼力學(xué)性能

從表2可以看出，SWRCH22A的力學(xué)性能滿足技術(shù)條件要求，其中伸長(zhǎng)率和斷面收縮率分別為33%和66%，說(shuō)明鋼材韌性較好。

2.3 宏觀分析

對(duì)拉拔鋼材在體視顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)鋼絲斷裂處斷口一端形如筆尖，尖端處有圓形白色物質(zhì)，斷口另一端形如漏斗，底部處有圓形白色物質(zhì)。

2.4 金相分析

在斷裂試樣上取縱向樣做金相分析，發(fā)現(xiàn)鋼材組織為鐵素體+珠光體，筆尖狀斷口尖端部位有直徑約173 μm的大尺寸圓形夾雜（見(jiàn)下頁(yè)圖1、圖2），漏斗狀斷口底部有長(zhǎng)約86 μm、寬約70 μm的大尺寸夾雜物，基體組織在夾雜物處撕裂流變（見(jiàn)下頁(yè)圖 3、圖 4）。

2.5 電鏡能譜分析

對(duì)金相發(fā)現(xiàn)的夾雜物做掃描電鏡能譜檢測(cè)分析，在電鏡下白色物質(zhì)表現(xiàn)為直徑約163 μm的大尺寸圓形夾雜物，電鏡下筆尖狀斷口尖端處夾雜物形貌見(jiàn)下頁(yè)圖5，夾雜物微區(qū)成分見(jiàn)下頁(yè)表3。從表3 可知，筆尖處夾雜物主要成分為 O、Al、Ca、Zr、Mg。

3 討論與分析

圖1 筆尖狀斷口組織形貌（×100）

圖2 筆尖狀斷口組織形貌（×500）

圖3 漏斗狀斷口組織形貌（×100）

圖4 漏斗狀斷口組織形貌（×500）

圖5 尖端處夾雜物形貌

表3 斷口尖端處夾雜物能譜微區(qū)成分比 %

1）鋼材斷裂處斷口為筆尖狀斷口，斷口一端形如筆尖，另一端形如漏斗，由此可知鋼材斷裂起源于鋼材心部。

2）筆尖狀斷口尖端部位存在直徑約163 μm大尺寸圓形夾雜物，能譜檢測(cè)夾雜物成分主要為O、Al、Ca、Zr、Mg、S，基體組織在夾雜物處撕裂流變。

3）大尺寸圓形夾雜物嚴(yán)重破壞了材料基體的連續(xù)性，降低材料的韌塑性。在鋼材拉拔過(guò)程中，夾雜物部位應(yīng)力集中，組織不均勻變形最終導(dǎo)致拉拔斷裂并形成筆尖狀斷口。

4 改善措施

1）鋼水精煉時(shí)適當(dāng)加大鋼包底吹A(chǔ)r氣流量和延長(zhǎng)吹A(chǔ)r時(shí)間，提高夾雜物上浮效果[3]。

2）增大鋼渣的流動(dòng)性，增強(qiáng)鋼渣吸附夾雜物的作用。

3）精煉造渣時(shí)增大造渣量，增加鋼渣吸附夾雜物的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

冷鐓鋼SWRCH22A拉拔斷裂是由于鋼材心部存在大尺寸圓形夾雜物導(dǎo)致的，通過(guò)優(yōu)化造渣工藝和提高軟吹效果能夠最大程度去除鋼中夾雜物，有效防止冷鐓鋼斷裂的發(fā)生。

[1]丁貝.SWRCH22A冷鐓鋼的熱變形行為和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶[J].特殊鋼，2013，34（1）：1.

[2]先越蓉.冷鐓鋼的生產(chǎn)和發(fā)展[J].特殊鋼，2005，26（3）：1.

[3]唐修昌.SWRCH22A冷鐓鋼的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)[J].江西冶金，2009，29（1）：3.