合金元素对大规格高碳钢线材组织性能的影响

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1、合金元素对大规格高碳钢线材组织性能的影响王恩琦　　摘要：通过合金线材轧制及拉丝捻制试验研究，证实添加一定量合金元素Cr可获得组织性能良好的大规格高碳钢线材，且能作为满足后序拉拔要求的高强度低松弛预应力钢绞线的原料线材。　　关键词：高碳钢；线材；组织性能；合金元素TheinfluenceofalloyingelementsonthestructureandpropertiesoflargegaugehighcarbonsteelwireWANGEn-qi（TianGangSteelGroupCo.,Ltd.,Tianjin300180,Chin

2、a）　　Abstract:Basedonthetestsofrollinganddrawingalloyingwire,thegoodstructureandpropertiesoflargegaugehighcarbonsteelwireareobtainedbyaddingacertainamountofCrtosteel.Thewiresarehighqualityoriginalmaterialforlow-relaxationpre-stressstranded,andcanmeettheneedofsucceedingdrawin

3、g.　　Keywords:highcarbonsteel;wire;structureandproperties;alloyingelement1　前言　　近20年，国际上预应力钢丝，钢绞线广泛用于高速公路、大跨度桥梁、高层建筑等工程上，其发展方向是大规格、高刚度、低松弛、耐腐蚀、大盘重。大规格高碳钢线材作为生产高强度、低松弛大规格预应力钢丝及钢绞线的主要原料，国内外需求量很大，很有市场和竞争力。因此，各国线材生产厂正极力强化热轧大规格高碳钢线材的性能。在国外，强化的途径除了利用轧后余热处理外，合金化是较好的方法。在钢中添加少量Cr、V、Mo

4、等，以提高其奥氏体稳定化程度，提高大规格线材冷却时的淬透性，确保充分的索氏体化，使线材的组织均匀。　　（1）铬的加入对组织性能的影响　　铬具有细化晶粒、提高淬透性的特点，因此添加铬成为强化大规格高碳钢线材的主要措施。意大利大于Φ10mm的高碳钢线材采用3CD80K（相当于T8MnA加0.20%～0.30%Cr）作为预应力钢丝原料，σb=1250MPa,ψ>30%；日本神户制钢公司开发了KKP高碳钢线材，在SWRS-82B基础上添加0.2%～0.3%的Cr，经斯太尔摩冷却后，Φ11mm高碳钢线材σb=1180MPa，△σ=72MPa，ψ>35%

5、。　　（2）铬、钒的加入对组织性能的影响　　钒能与碳、氮强烈结合成碳化物、氮化物及碳氮化合物。这些化合物在高温下溶解，在低温下析出，而且可通过不同工艺控制得到所要求尺寸的质点。这些质点可在加热时阻止原始奥氏体晶粒长大；在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后晶粒长大；在低温时起到析出强化作用。　　日本神户制钢加古川制铁所，在KKP基础上又添加约0.08%的V，并改善冷却处理，从而生产出强度更高、离散性更小的被称为超级KKP的线材，其强度和离散性与铅浴淬火线材同等。对于含0.80%C、0.18%Cr、0.06%～0.08%V的高碳钢线材，其抗拉强度为1

6、280MPa，一圈内的强度离散程度小于15MPa，拉拔后钢丝的性能与铅浴淬火线材相当。法国泰森钢铁公司预应力钢丝用的大规格高碳钢线材，也相当于超级KKP，其钒含量控制在0.04%～0.08%。德国某线材厂生产的Φ13mm高碳钢线材，含0.25%～0.30%Cr，0.04%～0.07%V。比利时某线材厂生产的高碳钢线材，含0.13%～0.20%Cr，同时加入0.03%Mo。　　目前我国一些金属制品厂进口国外添加合金元素的大规格高碳钢线材，用于预应力钢丝及钢绞线生产。其各项力学性能均高于未加入合金元素的同规格高碳钢线材。由此可知，添加Cr、V、M

7、o等元素可提高大规格高碳钢线材的组织性能。2　合金化试验研究　　天钢公司引进了具有90年代初世界先进水平的摩根高速线材轧机、ABB技术及关键装备，年设计能力35万t。产品规格为Φ5～Φ20mmq
目前主要生产高碳82B线材q
最大规格为Φ13mm。对于大规格高碳钢线材，由于尺寸加大，因而在轧后水冷和风冷过程中线材冷却的均匀性及淬透性受到影响，导致线材组织不均匀，力学性能尤其是塑性指标降低。为了改善线材冷却的均匀性，充分发挥斯太尔摩冷却线的作用，采用添加少量Cr的办法。3　试验方案　　将8根82C钢锭开坯、修磨用于轧制试验，其成分：0.80%C

8、、0.68%Mn、0.20%Cr、0.27%Si,P、S均为0.028%。　　轧制及控冷工艺采用Φ13mm82B正常生产工艺，轧制速度25m/s。将试验轧制的8卷Φ