高碳钢脆断原因分析

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1、高碳硬线拉拔脆断原因分析于同仁刘开升张步海（马钢技术中心）摘要高碳硬线盘条作为金属制品的原料，在深加工过程中容易出现脆断现象，这其中一条原因是盘条本身存在缺陷，另一原因是拉拔工艺存在缺陷，本文对脆断原因进行了分析，提出了改进措施。关键词硬线脆断原因AnalyseofDrawingBrittleBreakingforHighCarbonWireRodYuTongrenLiuKaishengZhangBuhaiTechnologyCenterofMa’anshanIron&SteelCo.LtdAbstract:Asthematerialofthemetalproduct,hig

2、hcarbonwirerodiseasytobebrokenindeepdrawingprocess,oneofthereasonsisitdefectsonwirerod,theotherisdrawingisn’tproper.Thisarticleanalysesthecauseofthebrittlebroken,andsomerelativeimprovementsaregivenout.KeyWords:hardwirerod,brittle,cause1.前言高碳硬线盘条作为金属制品的原料，通过深加工用于制造钢丝绳、预应力钢丝及钢绞线、电力用镀锌（铝包）钢丝及钢

3、绞线、轮胎钢丝、弹簧钢丝等，其拉拔性能好坏直接影响着制品厂的使用和产品的性能，多年来国内外线材厂在研制优硬线产品时，一直在追求高的线材加工性能，也取得了不少的成果，使线材的拉拔性能得到了很大的提高，但生产的优硬线总会出现这样那样的问题，影响了制品厂的使用；另外，有些制品厂在加工过程中也存在一些问题，造成了拉拔脆断。盘条本身缺陷主要是中心偏析、组织异常、裂纹（或折叠），深加工缺陷主要是润滑不良、拉丝模角度不对、前处理存在缺陷等。这些缺陷通过改进生产工艺，严格工艺操作，都是可以避免的。2.拉拔脆断形态2.1杯锥状高碳硬线盘条在深加工过程中，如果出现组织偏析、异常、氮含量超标及拉丝

4、模角度偏大等等，常常出现杯锥状脆断。2.1.1高碳盘条中心偏析组织形态偏析在线材内部局部出现，钢的局部成份与正常不同。碳偏析使局部含碳量超过共析点成分，连续冷却时会产生厚的网状渗碳体；锰偏析在冷却时易出现马氏体；硫对钢的热裂纹敏感性有突出的影响，当它大于0.025%时，钢的延性有明显下降；磷会使钢的晶界脆性增加，裂纹敏感性增强。图1为65钢盘条纵向截面金相组织，中心区域为细珠光体+网状渗碳体，中心碳偏析。图2为80钢盘条金相组织，中心存在条带马氏体组织。6图165钢组织，硝酸酒精腐蚀，放大100倍图280钢组织，硝酸酒精腐蚀，500倍2.1.2中心偏析盘条拉拔后人字形裂纹形态

5、中心偏析明显的线材在进行拉拔时，整体承受外力极不均匀，首先在心部形成多条裂纹，作为缺口很快导致杯锥状断裂。图3为70钢钢丝金相组织，中心组织为纯珠光体，中心碳偏析，拉拔后出现人字型裂纹。图370钢金相组织，3%硝酸酒精腐蚀，100倍2.1.3拉丝模入口角度不对造成钢丝芯部产生人字形裂纹图4为拉拔角度变化与可能引起锥断的界限值。线材在酸洗后进行磷化处理，采用甘油硬脂酸钙润滑，前部分实验为通常规定的条件，拉拔以拉断为限，后部分拉拔为多道次拉拔，道次拉拔量在大约10%，拉拔速度7m/min。在大角度拉拔时前几道有锥断发生，当拉拔角在14°以下时未出现锥断现象，图4中A为在30°拉拔

6、角下进行多道次拉拔致断裂的结果。图5为14°拉拔角时钢材的机械性能。一般在起始拉拔时钢材面缩率、延伸率都有恶化倾向，而当总的减面率达到60%左右时降低的延伸率得到恢复并趋于稳定。图中①～⑧是不同拉拔角时的拉拔结果。当采用拉拔角2α=32°时，即便总减面率小于60%拉拔，钢丝在2～4道也发生锥断。另一方面如⑦所示，当总减面率小于60%时，采用2α=14°拉拔角，当总减面率大于60%时，采用大拉拔角2α=30°拉拔，不会出现拉断现象，可以继续拉拔。6图4加速拉断试验拉拔角与极限拉拔值的关系[1]（0.8%C，φ5.5mm，拉拔角2α=14°～32°）图5拉拔初期拉拔角与断线的关系

7、[1]（0.8%C，φ5.5mm，拉拔角2α=14°～32°）62.2表面裂纹2.2.1盘条缺陷裂纹在线材中的分布是不连续的，它是以垂直于线材表面或与其表面呈一角度陷入线材,裂纹长度不一，通常呈直线形，偶尔，也与纵轴方向成一个角度或横跨纵轴,倾斜的纵向裂纹在靠近表面区内充满氧化皮，并且靠近心部焊合，裂纹的侧面伴随着脱碳。该类裂纹在深加工过程中，由于应力集中，线材将沿裂纹方向发生断裂。2.2.2拉拔横裂横裂形态：第一种与钢丝轴向成一定角度，裂口呈搓衣板状裂纹；第二种是垂直于钢丝轴向的横裂，第三种是龟裂。6