帘线钢微合金化组织与性能研究

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1、世界金属导报/2011年/7月/12日/第018版制品加工帘线钢微合金化组织与性能研究王洪利刘宏玉王瑞敏周鹏黄彧帘线钢是子午线轮胎骨架用钢的主要原料，为了减轻轮胎的质量和提高使用寿命，对帘线钢的强度要求越来越高。帘线钢在后续的加工过程中要拉拔成00.15-0.38mm的细丝再捻绞成绳，所以对过共析80级帘线钢在要求高强度的同时，还须严格控制渗碳体(GBC)的含量。已有的研究表明:PC钢丝和钢绞线用高碳钢中加入微量合金元素Cr，能使整个CCT曲线右移，细化珠光体片间距，提高钢丝索氏体化率和抗拉强度及塑性等力学性能。笔者在80级帘线钢中添加微量Cr，研究G

2、BC的变化情况，拉拔后的钢丝性能。1实验材料及方法在实验室采用由10kg真空感应熔炼炉冶炼出的6组不同Cr含量钢水，浇注成小钢锭，其化学成分见表1。钢锭直接锻造(未控制冷却)成φ6.0mm线材，对比6组试样(编号1为未加Cr的对比样)的金相组织、索氏体率、珠光体片间距、GBC及力学性能。硝酸酒精溶液腐蚀试样横截面后，采用Olympus-BX51M光学显微镜观察金相组织，根据索氏体含量检测的国家标准，选用网格数点法测量索氏体率；利用Nova400NanoSEM测量平均珠光体片间距；苦味酸钠溶液60℃恒温水浴腐蚀试样的GBC，并观察其形貌。在CMT-510

3、5万能拉伸机上做拉伸试验，测得抗拉强度、屈服强度、面缩率和伸长率。将试样拉拔至05.5mm，以此为原始状态，将6组试样在1150℃电阻炉中奥氏体化10nin，然后迅速置于550℃盐浴炉保温5min后取出空冷，各组试样经过14道次拉拔成01.01mm。金相组织在Nova400NanoSEM上观察。用GDX-100数显钢绞线拉力机测量各组试样经过不同道次拉拔后的抗拉强度，绘制出试样加工硬化率随Cr含量的变化曲线，并限据拟合的加工硬化曲线估算出拉拔至φ0.2mm时的抗拉强度。2实验结果及分析2.1热锻后的全相组织热锻后(未控冷)不同Cr含量试样的金相组织可以

4、看出:6组试样均由索氏体+珠光体组成。而且由图1可以看出，钢丝索氏体含量随着Cr含量的增加变大，当W(Cr)=0.463%时，索氏体率提高至81%。2.2热锻后珠光体团尺寸和片间距热锻后的珠光体团尺寸和珠光体片间距与Cr含量关系曲线如图2所示。Cr质量分数在0.073%-0.386%，珠光体团尺寸随Cr的增加而减小；当Cr的质量分数高于0.386%时，变化不大。加Cr钢丝的珠光体片间距要小于未加的，且随着Cr含量的增加而减小；但当Cr的质量分数为0.463%时，出现少量片间距在屈氏体范围(片间距30-80nm)的片层结构。Cr能阻碍奥氏体晶粒长大，细化

5、奥氏体晶粒；推迟珠光体转变时碳化物形核和长大、细化碳化物，所以Cr能细化珠光体团尺寸和珠光体片间距。2.3热锻后的GBC变化热锻后不同Cr含量试样的GBC形貌如图3所示。可看出，Cr的加入可降低GBC的连续性，当Cr的质量分数0.386%和0.463%时，GBC连续性最低。由于奥氏体晶粒细意味着在单位体积内有更多的晶界可以供GBC分布，所以GBC的连续性降低。2.4热锻后的力学性能热锻后试样力学性能与Cr含量的关系如图4所示，Cr微合金化后的抗拉强度、屈服强度、面缩率和伸长率均较未加Cr时提高当W(Cr)=0.386%和0.463%时，抗拉强度由未加C

6、r的889MPa第1页共4页分别增到1030MPa和1094MPa，但面缩率由未加Cr的42%分别变到44%和41%。过共析钢的强度主要由珠光体片间距决定，而塑性主要取决于珠光体团尺寸；W(Cr)=0.463%试样中出现的少量屈氏体片层结构会降低塑性，所以W(Cr)=0.463%的面缩率降至未加Cr时数值。W(Cr)=0.386%时，钢丝的强度和塑性都相对较高，综合力学性能最佳。2.5盐浴处理后的显微组织不同Cr含量盐浴处理后的试样显微组织如图5所示。经过盐浴处理后的珠光体片间距较处理前细化，GBC的抑制也好于盐浴处理前；盐浴处理后，随着Cr含量增加珠

7、光体团尺寸减小，当W(Cr)=0.386%和0.463%时，珠光体团有碎化现象。2.6冷拉后的力学性能冷拉后不同Cr含量试样的抗拉强度与真应变ε的关系如图6所示。真应变ε=21n(do/d)；do、d分别表示原始和拉拔后的试样直径。随着ε增加各组试样的抗拉强度均呈提高趋势。当W(Cr)=0.386%时，抗拉强度上升趋势较其他试样大，即其加工硬化率高。将曲线拟合延伸可得出拉拔至002mm时各组试样的抗拉强度值，见表2。从表2中可以看出:经过冷拉后的试样在W(Cr)≤0.386%时，拉拔至002mm的抗拉强度随Cr含量的增加而提高；但是当W(Cr)=0.4

8、63%时，其抗拉强度降低。从图6可知，经过相同盐浴处理后，随着Cr含量的增加，珠光体团尺寸和片