冷拔钢丝表面裂纹形态及成因

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1、冷拔钢丝表面裂纹形态及成因邢献强(冶金部金属制品研究院)摘　要　根据生产实践和研究表明，对钢丝表面质量影响最大的缺陷是裂纹。文中给出了钢丝表面裂纹的各种形态，并分析了它们的成因。关键词　表面裂纹　折叠　划伤MORPHOLOGYANDORIGINOFSURFACECRACKINGOFCOLDDRAWNWIREXINGXianqiang(TheResearchInstituteofSteelWireProductsofMinistryofMetallurgicalIndustry)ABSTRACT　Basedonproductio

2、npracticeandresearch,itisconcludedthatthedefectwhichhasthemostinjuriouseffectonsurfacequalityofsteelwireiscracking.Inthearticlethemorphologyofseveralkindsofsurfacecrackingandtheiroriginaregivenandanalyzed.KEYWORDS　surfacecrack,lap,scratch　　钢丝表面裂纹对钢丝随后的冷镦或在交变应力下服役的疲劳

3、寿命影响很大。如轴承钢丝表面裂纹造成冲球时产生大量废品，多年来一直是我国钢丝行业未能彻底解决的难题。由弹簧钢丝制成的螺旋形弹簧主要的破坏形式是疲劳断裂，而表面裂纹又极易成为疲劳裂纹的萌生源，从而降低弹簧的疲劳寿命。由此可见，为了防止轴承钢丝冲球时造成镦裂和弹簧在服役中出现早期破断，避免或减轻钢丝表面出现裂纹是十分必要的，　　冶金部金属制品研究院中试二厂的主导产品是轴承钢丝和弹簧钢丝，但是自投产以来，表面裂纹一直是困扰其合格率提高的主要因素(表1)。为了弄清这两种钢丝表面裂纹形态、分布及成因，于1994年初开始，进行了为期两年的

4、跟踪研究。1　试验方法　　试验材料选用GCr15、65Mn、60Si2Mn、70号钢四种材质的钢丝，在1∶1盐酸水溶液中热酸浸，通过宏观、高倍金相和扫描电镜等观察，检测钢丝表面裂纹形态、分布。2　试验结果与分析表1　1994～1995年钢丝表面缺陷(盘数)统计结果Table1　Statisticsresultsonsurfacedefectofsteelwireatthesecondpilotplantfrom1994to1995钢种统计盘数裂纹划伤麻点折叠GCr1510　0892　077(20.6%)514(5.1%)250

5、(2.5%)53(0.5%)65Mn3　759331(8.8%)11(0.3%)9(0.2%)9(0.2%)60Si2Mn52687(16.5%)—　　2(0.4%)—　　709　322813(8.7%)4(0.04%)78(0.8%)33(0.4%)　　注：括号中的数字为缺陷盘数占总盘数的百分数。2.1　表面裂纹形态　　图1是钢丝的几种典型的表面裂纹宏观形貌。在实际生产中，钢丝表面可能有两种或两种以上的缺陷存在于同一根钢丝上，在同一根钢丝上也可能存在若干条深浅不一的裂纹。图1　钢丝表面裂纹形态Fig.1　Morphology

6、ofsurfacecrackofsteelwire(a)龟裂；(b)搓衣板状横裂；(c)舌状横裂；(d)舌状横裂；(e)垂直于钢丝轴向的横裂；(f)直线型纵裂；(g)曲线型纵裂2.2　龟裂的形态及成因　　由图1(a)可见，龟裂形状不太规则，类似龟背纹，裂口较大，深度一般不超过1.0mm，严重的区域甚至造成钢材碎裂脱落。它并不通条产生，呈断续分布，裂区长度一般不超过200mm。龟裂的出现比较罕见，在10多年的低倍酸浸检验中仅发现南方某特殊钢厂出的一批φ8.0mm65Mn热轧盘条冷拉至φ6.5mm后有这种情况发生。对裂纹区取样

7、制成横向金相试样，观察发现钢材横截面上组织存在明显的5个区域(图2)。非裂区(1区和2区)均属正常组织。1区为铁素体含量较多的脱碳层，2区为珠光体+索氏体+沿晶界分布的半网状铁素体。裂区3、4、5为异常组织区域。3区为共析组织，即珠光体+索氏体，4区为珠光体+索氏体+沿晶界分布的网状渗碳体(图3(a))，5区为粒状贝氏体+少量珠光体(图3(b))。由此可见，龟裂的产生原因是因为盘条碳成分局部存在严重偏析，使组织产生明显的区域性差异，最终导致盘条在拉拔时因形变不协调而产生裂纹。图2　组织分布示意图Fig.2　Sketchofst

8、ructuredistribution2.3　横裂的形态及成因　　横裂主要有三种形态：第一种是与钢丝轴向成一定交角，裂口呈搓衣板状的裂纹(图1(b))；第二种是舌状裂纹(图1(c)、(d))；第三种是垂直于钢丝轴向的横纹(图1(e))。　　产生横裂的原因主要有以下几点：①冷拉