高碳硬线拉拔脆断产生原因及改进措施

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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，一直追求高的线材加工性能，并取得了不少成果，使线材的拉拔性能得到了很大提高，但目前优硬线仍存在一些问题，影响了制品厂的使用；另外，有些制品厂在加工中也存在一些问题，造成了其拉拔脆断。 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。这些缺陷可以通过改进生产工艺和严格工艺操作来避免。 1.拉拔脆断形态 (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、氮含量超标及拉丝模角度偏大等等，常常出现杯锥状脆断。 (2)高碳盘条中心偏析组织形态 偏析在线材内部局部出现，钢的局部成分与正常不同。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。 2.产生原因及改进措施 (1)中心偏析 偏析实质上是结晶过程中局部成分不均造成的，为抑制偏析，应以提高钢水结晶过程的冷却速度为核心手段，使结晶尽快完成，不使柱状晶发展。应该说，减少偏析有力的手段是实行连铸，借助结晶器的间接水冷和二冷段的直接水冷，使冷却速度大大提高，加之铸坯端面小，结晶能很快完成，使偏析程度减至小。在连铸机上增设电磁搅拌装置，不但能进一步减轻偏析，还能阻碍疏松产生。 (2)拉丝模角度 拉拔角是影响拉拔过程杯锥状脆断的重要因素，锥断是由于表层与近芯部金属在拉拔方向上流动的不一致而在芯部产生拉应力所造成的。一次拉拔总减面率在60%左右时，钢丝的延伸率低且不稳定，此时选择正确的拉拔角非常重要，否则该阶段很可能出现拉断或形成锥断裂纹源。 此外，拉拔角越大，钢丝可能歪斜的程度就越大，会使表层发热，表层的面缩增加，相对与之接触处的芯部塑性下降，也就是说，横截面中心与表层的硬度增大，造成锥断。 (3)控制轧制 控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、温度制度和变形制度的合理控制使热塑性变形与固态相变结合，获得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制工艺。对中、高碳钢和低合金钢来说，采用控制轧制工艺主要是通过控制轧制工艺参数(合金元素、碳元素、微量元素、开轧和终轧温度等)、细化变形奥氏体晶粒，经过奥氏体向铁素体和珠光体的转变，形成细化的铁素体晶粒和较为细小的珠光体球团，从而达到提高钢的强度、韧性和焊接性能的目的。 对于高碳硬线，不仅要求不能有网状渗碳体，而且制品企业均要求大规格线材能不经热处理，直接进行高速连续大压缩比拉拔。因此，除了钢质外，还要求大规格高碳线材应是索氏体化组织。索氏体片层间距小(0.15—0.25um)且规整。 (4)裂纹 从炼钢到产品轧制出厂，任何一环节都有可能发现产生热轧线材裂纹的原因。在熔炼车间，这些原因包括在浇注和钢锭凝固过程中出现的缺陷如应力裂纹、钢锭皮下气泡、铸模缺陷造成钢锭表面结疤和粗大凹痕。在轧制过程中，随着急剧的轧制变形，如果轧辊孔型不合适、轧辊表面过多的磨损甚至损坏、前面粗轧道次的导卫划痕、大块氧化皮被轧入线材以及半成品的粗劣修整等，所有这类缺陷都会产生裂纹。 在深加工过程产生缺陷的原因有：润滑不良使钢丝与盘条直接摩擦、时效时间不够或过酸洗(氢脆)造成钢丝表面产生横裂纹；氧化皮去除不净，拉拔时氧化皮和基体不能同时进行均匀变形，造成拉拔后的钢丝表面存在微裂纹。 目前，高碳硬线盘条的生产主要以连铸、高速线材轧制为主，稳定操作工艺基本可以消除裂纹缺陷，特别是头尾剪切要干净；高碳硬线明显存在时效现象，用户应在时效后使用、酸洗干净且不过酸洗、润滑剂润滑性能优良可避免裂纹的出现。 (5)“爪型”裂纹 将“爪型”缺陷控制到小程度的建议：若钢丝表面有小“爪型”的迹象，应考虑改进润滑，如硬脂酸钙比硬脂酸钠更可导致较少的“爪型”。(图/文www.wxlgjx.cn)

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