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1、高碳硬线拉拔脆断因素分析于同仁 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浮现脆断现象，这其中一条因素是盘条自身存在缺陷,另一因素是拉拔工艺存在缺陷，本文对脆断因素进行了分析,提出了改善措施。核心词 硬线 脆断 因素Aalyeof DrawingBritle Bekng for Hh Carbon Wir dYu Tongren Liu ashen hng BuaiTechnoloy Ctaanhan Ion &teel Co. tdAbstrct: As the aterial of the ml pduc，hig carbonwire ro e
2、asy to ebroken neep drawing rocs, one of he esons is idefcts onwre rd, the tris drawin isn roper. Th ariclalsesthe aue o th britlebroken, a sme relaiveiprovmtsaregiveou.Ke ords： hadwie rd, rittle, 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，近年来
3、国内外线材厂在研制优硬线产品时，始终在追求高的线材加工性能,也获得了不少的成果,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浮现这样那样的问题，影响了制品厂的使用；此外,有些制品厂在加工过程中也存在某些问题,导致了拉拔脆断。盘条自身缺陷重要是中心偏析、组织异常、裂纹（或折叠)，深加工缺陷重要是润滑不良、拉丝模角度不对、前解决存在缺陷等。这些缺陷通过改善生产工艺，严格工艺操作,都是可以避免的。 2拉拔脆断形态2.杯锥状高碳硬线盘条在深加工过程中,如果浮现组织偏析、异常、氮含量超标及拉丝模角度偏大等等，常常浮现杯锥状脆断。.1高碳盘条中心偏析组织形态偏析在线材内部局部浮现,钢的局部成分与正
4、常不同。碳偏析使局部含碳量超过共析点成分,持续冷却时会产生厚的网状渗碳体;锰偏析在冷却时易浮现马氏体；硫对钢的热裂纹敏感性有突出的影响，当它不小于025%时，钢的延性有明显下降；磷会使钢的晶界脆性增长,裂纹敏感性增强。图1为5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。图为80钢盘条金相组织，中心存在条带马氏体组织。 图1 65钢组织,硝酸酒精腐蚀,放大1倍 图 8钢组织，硝酸酒精腐蚀，0倍2.1.2中心偏析盘条拉拔后人字形裂纹形态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,一方面在心部形成多条裂纹，作为缺口不久导致杯锥状断裂。图3为70钢钢丝金相组织，中心组
5、织为纯珠光体,中心碳偏析,拉拔后浮现人字型裂纹。图3 7钢金相组织，3硝酸酒精腐蚀,100倍2.3拉丝模入口角度不对导致钢丝芯部产生人字形裂纹图为拉拔角度变化与也许引起锥断的界线值。线材在酸洗后进行磷化解决，采用甘油硬脂酸钙润滑，前部分实验为一般规定的条件,拉拔以拉断为限，后部分拉拔为多道次拉拔,道次拉拔量在大概10%,拉拔速度7m/in。在大角度拉拔时前几道有锥断发生,当拉拔角在4如下时未浮现锥断现象,图4中A为在0拉拔角下进行多道次拉拔致断裂的成果。图为1拉拔角时钢材的机械性能。一般在起始拉拔时钢材面缩率、延伸率均有恶化倾向,而当总的减面率达到60左右时减少的延伸率得到恢复并趋于稳定。图中
6、是不同拉拔角时的拉拔成果。当采用拉拔角2=32时，即便总减面率不不小于60%拉拔,钢丝在4道也发生锥断。另一方面如所示,当总减面率不不小于0时,采用2=14拉拔角,当总减面率不小于60时,采用大拉拔角0拉拔，不会浮现拉断现象，可以继续拉拔。图4加速拉断实验拉拔角与极限拉拔值的关系1（0.8%C,.5mm,拉拔角2=1432)图5 拉拔初期拉拔角与断线的关系1（0C,.5m，拉拔角=142)2.2表面裂纹2.2.1盘条缺陷裂纹在线材中的分布是不持续的，它是以垂直于线材表面或与其表面呈一角度陷入线材,裂纹长度不一，一般呈直线形,偶尔，也与纵轴方向成一种角度或横跨纵轴,倾斜的纵向裂纹在接近表面区内布
7、满氧化皮，并且接近心部焊合，裂纹的侧面随着着脱碳。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。图 6Mn钢丝横裂纹宏观形貌 图7 65n钢丝横裂纹钢丝酸洗后宏观形貌图6、7为12.5m65Mn盘条拉拔到6.mm时，表面横裂纹宏观形貌，裂纹有规则的垂直于钢丝轴向，且该区域钢丝表面明显发亮,露出了发亮的金属基体，裂纹内没有夹杂,尾部变形明显，组织正常,为拉拔时润滑不良,钢丝与拉丝模直接摩擦所致。2.2.3润滑不良导致表面三角形裂纹表面三角形裂纹断口形态为锥形断
8、裂,裂纹发展示意图见图。钢丝表面“爪型”缺陷的浮现重要是拉拔时润滑不良导致的,此外,在拉拔和操作过程中,或在拉丝模出口未校准时,钢丝粗糙的表面上的刮削痕也可引起一排“爪型”缺陷。图导致钢丝断裂的爪型发展示意图43.产生因素及改善措施3.1中心偏析偏析实质上是局部成分不均,是在结晶过程中发生的，为了克制偏析,应以提高钢水结晶过程的冷却速度为核心手段,使结晶尽快完毕，不使柱状晶发展。应当说,减少偏析最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,结晶能不久完毕，偏析限度减至最小。在连铸机上增设电磁搅拌装置，不仅能进一步减轻偏析,还能阻碍疏松产生。
9、32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心部金属在拉拔方向上流动的不一致而在心部产生拉应力所导致的。一次拉拔总减面率在60%左右时,钢丝的延伸率低且不稳定,此时选择对的的拉拔角非常重要,否则该阶段很也许浮现拉断或形成锥断裂纹源。此外,拉拔角越大，钢丝也许歪斜的限度就越大,会使表层发热,表层的面缩增长,相对与之接触处的心部塑性下降，也就是说，横截面中心与表层的硬度增大,导致锥断。3.3 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,使钢材具有优秀的综合力学性能的轧制工艺。对中、高碳钢，
10、低合金钢来说，采用控制轧制工艺重要是通过控制轧制工艺参数（合金元素、碳元素、微量元素、开轧和终轧温度等等）、细化变形奥氏体晶粒，通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，不仅规定不能有网状渗碳体，并且制品公司均规定大规格线材能不经热解决,直接进行高速持续大压缩比拉拔。因此,除了钢质外，还规定大规格高碳线材应是索氏体化组织。索氏体片层间距小(0150.2微米)且规整。3.裂纹从炼钢到产品轧制出厂的整个生产过程中的任何一环节，均有也许发现产生热轧线材裂纹的因素。在熔炼车间,这些因素涉及在浇注和钢锭凝固过程
11、中浮现的缺陷如应力裂纹、钢锭皮下气泡、铸模缺陷导致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的这些缺陷都会产生裂纹。在深加工过程产生缺陷的因素有：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）导致钢丝表面产生横裂纹；氧化皮清除不净,拉拔时氧化皮和基体不能同步进行均匀变形,导致拉拔后的钢丝表面存在微裂纹。目前，高碳硬线盘条的生产重要以连铸、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，顾客应在时效后
12、使用、酸洗干净且但是酸洗、润滑剂润滑性能优良可避免裂纹的浮现。3.“爪型”裂纹将“爪型”缺陷控制到最小限度的建议:若钢丝表面有小“爪型”的迹象,一方面考虑改善润滑。如硬脂酸钙比硬脂酸钠更可导致较少的“爪型”。.结语4.1因素高碳硬线杯锥状脆断重要因素是中心偏析、氮含量超标、拉丝模角度偏大。高碳硬线拉拔横裂纹、“爪型”裂纹重要因素是润滑不良、时效不够、氧化皮清除不净、过酸洗(氢脆)、拉丝模破碎以及盘条表面成分偏析。42改善措施优化连铸工艺:过热度、比水量、拉速控制在合适范畴,如低过热度、小比水量、低拉速等。结晶器电磁搅拌。保证组织均匀。控轧控冷，冷却速度不小于。盘条头尾剪切干净。保证不浮现异常组织。保证润滑剂润滑质量、优化酸洗工艺，将氧化皮清除干净且但是酸洗、时效后拉拔，避免浮现裂纹。拉丝模角度控制在14,避免浮现人字形裂纹。参照文献.（日)浅川基男等. 高碳钢线材的拉拔性能及强度. 唐钢科技. 99,：4482. 马钢钢研所（翻译资料). 线棒材缺陷 95，53 邢献强. 冷拔钢丝表面裂纹形态及成因.钢铁，98，（):51544. 沈从群译“iourn”.钢丝断裂机理
