82B硬線尖杯狀斷口試驗(yàn)分析

李進(jìn)海

摘 要：82B作為宣鋼的高端硬線產(chǎn)品主要是用來(lái)生產(chǎn)高強(qiáng)鋼絞線，并廣泛應(yīng)用于高架橋梁、碼頭、高速公路及高層建筑等工程上，因此對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有著很高的要求。本文利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡能譜儀等設(shè)備分析了φ12.5mm 82B鋼尖杯狀斷口形成的原因和斷裂機(jī)理，得出中心碳偏析和網(wǎng)狀滲碳體是產(chǎn)生筆尖狀斷口的主要原因。

關(guān)鍵詞：82B盤條 筆尖狀斷口 試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TG356.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（c）-0093-02

82B盤條不僅有優(yōu)良的力學(xué)性能，還要有好的冷拔變形能力?？蛻舴磻?yīng)在82B盤條使用中，某些批號(hào)發(fā)生脆斷現(xiàn)象，且斷口呈尖杯狀，用戶提出質(zhì)量異議。為此，本文對(duì)82B尖杯狀斷口進(jìn)行宏觀和微觀試驗(yàn)，分析形成原因，以期達(dá)到改善、提高82B盤條質(zhì)量的目的，使產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量滿足用戶要求。

1 試樣制備與試驗(yàn)方法

在客戶進(jìn)行拉拔絞線時(shí)發(fā)生筆尖狀斷裂，沿鋼絲斷口縱、橫截面切取金相試樣。使用120、200、320、500、800、1000目砂紙對(duì)試樣由粗到細(xì)進(jìn)行打磨，打磨至上一道磨痕完全消失時(shí)再進(jìn)行下一道次的磨制，接著使用拋光機(jī)將試樣拋光至光亮鏡面后采用4%硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕。侵蝕后的試樣采用LEICA DM5000M型金相顯微鏡、ZEISS CL6000型體視鏡、日立S-3000N掃描電子顯微鏡對(duì)尖杯狀斷絲觀察、測(cè)試和分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

尖杯狀斷口屬脆性斷口，斷口邊緣無(wú)縮頸，呈尖杯狀，見(jiàn)圖1。

將尖杯一端的縱向試樣拋光并用2%硝酸酒精溶液侵蝕后，置于ZEISS CL6000型體視鏡下觀察發(fā)現(xiàn)在縱剖面中裂紋沿中心軸線近似呈V形、規(guī)律分布，其尖部均指向拉絲的運(yùn)行方向，如圖2所示?？v剖面中心有一條很窄的深色線條，其上下正常部位為并排的形變流線，軸心部位為一條寬度約100μm的深色條帶且存在V形裂紋，說(shuō)明深色條帶區(qū)的變形能力差，很難與正常區(qū)域協(xié)調(diào)變形而成為裂紋源。而試樣其他部位為均勻的形變流線組織，未發(fā)現(xiàn)有深色條帶區(qū)域，根據(jù)金相檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)這種深色線條帶通常為中心偏析區(qū)域。

2.1 金相組織

用4%硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕后，顯微鏡下觀察尖杯狀斷口試樣的金相組織為正常的索氏體+珠光體組織，晶粒度9級(jí)，索氏體組織占83%左右。在試樣直徑1/2處發(fā)現(xiàn)有較嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物，這種組織的存在，破壞了基體的連續(xù)性，使試樣拉拔時(shí)變形不均勻易形成尖杯狀斷口。

2.2 中心偏析試驗(yàn)

將金相試樣重新磨光、拋光后，用2%硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕，利用ZEISS CL6000型體視鏡，在小角度下照亮，放大10倍，在中心發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的約1mm的黑白相間的斑點(diǎn)此處為中心偏析區(qū)域，情況如圖3，并發(fā)現(xiàn)試樣中心有黑色縮孔。

將試樣放置于金相顯微鏡下觀察中心縮孔明顯，約為0.5mm，而在偏析區(qū)域則發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體。

狀尖狀斷口試樣用紅外碳硫儀測(cè)定尖狀斷口筆尖處（內(nèi)層）及附近（外層）的碳含量，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1所列結(jié)果看出，尖杯狀斷口處（直徑4mm范圍）與外層的碳含量存在偏差，內(nèi)外層相差0.048%。

盤條中心碳偏析的存在，加劇了網(wǎng)狀滲碳體的形成。在拉拔過(guò)程鋼絞線受拉絲模壓應(yīng)力向心部變形滲透時(shí)遇到網(wǎng)狀滲碳體組織，連續(xù)性受破壞，在拉拔應(yīng)力作用下，網(wǎng)狀滲碳體區(qū)域的邊沿首先滑移形成顯微孔洞，變形無(wú)法深入，隨著拉拔變形量增加，裂紋擴(kuò)展造成斷裂，形成尖狀斷口。

2.3 電鏡試驗(yàn)

使用日立S-3000N掃描電子顯微鏡觀察試樣縱截面。可見(jiàn)V型孔洞內(nèi)壁光滑，并未發(fā)現(xiàn)有夾雜物。

3 結(jié)語(yǔ)

82B盤條制成鋼絞線的過(guò)程中，尖杯狀斷口形成的主要原因是盤條芯部存在網(wǎng)狀滲碳體，而網(wǎng)狀滲碳體的形成主要是由于中心碳偏析和軋制冷卻工藝不當(dāng)造成的。因此為減少82B盤條尖杯狀斷裂的措施是：碳控制在標(biāo)準(zhǔn)的中下限，并嚴(yán)格控制在0.79%～0.81%；改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，減少C、Mn、Cr元素偏析；嚴(yán)格控制控冷過(guò)程中冷卻速度，表面冷卻速度較快、中心冷速偏慢，便會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體。

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