高碳硬线82b 劈裂状断裂原因分析

第４２卷第２期２０２０年４月
甘㊀肃㊀冶㊀金
ＧＡＮＳＵ㊀ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ.４２Ｎｏ.２
Ａｐｒ.ꎬ２０２０
文章编号:１６７２￣４４６１(２０２０)０２￣００２１￣０４
高碳硬线８２Ｂ劈裂状断裂原因分析
胡㊀明ꎬ范㊀伟ꎬ王立洲ꎬ付红卫
(酒钢宏兴股份有限公司ꎬ甘肃㊀嘉峪关㊀７３５１００)
摘㊀要:为探究引起高碳８２Ｂ盘条劈裂状断裂原因ꎬ分析了８２Ｂ的金相组织㊁夹杂物㊁断裂形貌及线材表面特征ꎮ结果表明:盘条表面质量缺陷导致拉拔过程中钢丝表面润滑不良㊁受力不均ꎬ引起钢丝表面组织异常ꎬ造成钢丝最终产生劈裂状脆断ꎮ
关键词:高碳硬线ꎻ８２Ｂꎻ脆断ꎻ异常组织
中图分类号:ＴＦ７６㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ
ＤｒａｗｉｎｇＢｒｉｔｔｌｅＦｒａｃｔｕｒｅＣａｕｓｅｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｉｇｈＣａｒｂｏｎ
Ｓｔｅｅｌ８２ＢＷｉｒｅＲｏｄ
ＨＵＭｉｎｇꎬＦＡＮＷｅｉꎬＷＡＮＧＬｉ￣ｚｈｏｕꎬＦＵＨｏｎｇ￣ｗｅｉ
(ＪＩＳＣＯＨｏｎｇｘｉｎｇＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＪｉａｙｕｇｕａｎ７３５１００ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｄｒａｗｉｎｇｃｌｅａｖａｇｅｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌ８２Ｂｗｉｒｅｒｏｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｃａｒｒｙｉｎｇｏｕｔｍｅｔ￣ａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｎａｌｙｓｉｓꎬｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｓｕｒｆａｃｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ.Ｔｈｅｙａｒｅｆｏｕｎｄｏｕｔｔｈａｔｄｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｗｉｒｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｄｕｃｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎｗｉｒｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄｉｎｔｅｒｐａｒｔꎬｃａｕｓｅａｂｎｏｒｍａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｐｐｅａｒｓｏｎｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｒａｗｉｎｇꎬａｎｄｌｅａｄｔｏｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃｔｕｒｅｆｉｎａｌｌｙ.
ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｈｉｇｈｃａｒｂｏｎｗｉｒｅｒｏｄꎻ８２Ｂꎻｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃｔｕｒｅꎻａｂｎｏｒｍａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
１㊀引言
高碳８２Ｂ热轧盘条是金属制品行业的主要原
料ꎬ用于生产具有高强度㊁低松弛预应力钢丝和钢绞
线ꎮ这类硬线盘条生产的大规格高强度预应力钢绞
线ꎬ广泛运用在公路㊁铁路㊁大跨度桥梁㊁深水码头等
的重要工程上ꎬ能够有效提高这些建筑物的安全系
数[１－３]ꎮ某钢厂生产的直径为Φ１２.５ｍｍ的８２Ｂ盘条ꎬ经过多道次拉拔后ꎬ钢丝在绞线过程发生
脆断现象ꎬ钢丝断口多数呈劈裂状ꎮ本文通过对
原始盘条及钢丝劈裂样品金相组织㊁夹杂物㊁断
裂形貌进行检测ꎬ总结出了８２Ｂ盘条绞线过程脆
断的原因ꎮ
２㊀样品与检验方法
采用８２Ｂ高碳硬线盘条生产高强度预应力钢
绞线过程是:酸洗ң磷化ң拉拔(８－９道次)ң绞
线ꎮ所取Φ１２.５ｍｍ８２Ｂ盘条熔炼成分见表１ꎮ
表１㊀劈裂脆断的１２.５ｍｍ８２Ｂ盘条熔炼成分(ｗｔ％)
编号ＣＳｉＭｎＰＳ
Ｎ９０５０７３００.８２０.２５０.８１０.０１５０.００４Ｎ９０５０７３１０.８３０.２７０.７９０.０１２０.００８３㊀检验与分析
３.１㊀断丝断口形貌特征
图１为绞线过程Φ５.１５ｍｍ断丝的外观形貌ꎬ样品断口大多数为劈裂状断口形貌(图１(ａ))ꎬ断口处无明显缩颈ꎬ断口内部光滑ꎬ有金属光泽ꎬ伴有明显的放射状脆性形貌特征(图１(ｂ))ꎮ
３.２㊀原始盘条夹杂物检验
用ＬＥＩＣＡＤＭＩ３０００Ｍ型光学金相显微镜对Φ１２.５ｍｍ原始盘条作夹杂物评级分析ꎬ分析结果见下表２ꎮ
表２㊀盘条夹杂物评级
类型ＡＢＣＤＤｓ
Ｎ９０５０７３０１.５０.５ｅ００.５０
Ｎ９０５０７３１１.００.５０.５０.５ｅ０
㊀㊀由表２可见ꎬ原始盘条中各类夹杂物绝大部分为０.５级ꎬ最大为１.５级ꎬ且为变性能力很好的硫化
物ꎬ可以推断由夹杂物造成钢丝劈裂状脆断的可能性不大ꎮ
３.３㊀原始盘条低倍检验从Φ１２.５ｍｍ的原始盘条上截取试样ꎬ在质量
分数为２％苦味酸溶液中煮沸２０ｍｉｎ后做低倍检验ꎬ低倍检验结果见图２ꎮ由图２(ａ)㊁(ｂ)可以看出样品宏观组织均匀ꎬ中心无明显的碳偏析区域ꎬ可以排除因原始盘条低倍组织异常而导致钢丝发生脆断的可能
ꎮ
图１㊀５.１５ｍｍ
钢丝宏观断裂形貌
图２㊀原始盘条低倍检验低倍检验形貌
３.４㊀原始盘条金相组织检验
用体积分数为４％的硝酸酒精溶液对Φ１２.５ｍｍ的原始盘条进行腐蚀ꎬ所得盘条内部金相组织见图３ꎮ由图３可见盘条内部组织主要为索氏体＋少量铁素体ꎬ盘条索氏体化率在９０％左右ꎬ盘条心部(见图３(ａ))ꎬ四分之一处(见图３(ｂ))及边部组织无明显差异ꎬ盘条边部无明显脱碳层(见图３(ｃ))ꎬ可以排除因盘条内部金相组织不均或表面脱碳而导致钢丝断裂的可能性ꎮ
３.５㊀绞线断丝金相检验
将出现劈裂状脆性断口Φ５.１５ｍｍ的钢丝ꎬ用体积分数４％的硝酸酒精溶液腐蚀后进行金相分析ꎬ所得脆断钢丝内部金相组织见图４ꎮ由图４可见ꎬ发生脆断钢丝样品边部均出现了白色高亮的异常组织ꎮ
文献表明[４]ꎬ盘条内部的质量缺陷和拉拔过程
中润滑不良都可能会造成这种表面异常组织的出现ꎮ通过前文对Φ１２.５ｍｍ原始盘条的检验结果分析可知ꎬ原始盘条组织均匀ꎬ不存在异常组织ꎬ可以排除由于原始盘条内部质量缺陷导致钢丝脆断的可能ꎮ因此ꎬ可以确定异常组织的出现与拉拔过程润滑有关ꎬ而拉拔过程润滑与盘条原始表面状况和拉拔前盘条表面化学处理工艺有关ꎮ
３.６㊀Φ１２.５ｍｍ盘条酸洗后表面质量检验
将拉拔过程中出现劈裂的Φ１２.５ｍｍ盘条和未出现断裂的盘条在１２０ｇ/Ｌ的盐酸溶液浸泡３０ｍｉｎ进行酸洗ꎬ清除盘条上的氧化皮ꎬ用ＬＥＩＣＡＳ８ＡＰ０体式显微镜观察其表面ꎬ其表面形貌见图５ꎮ２２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀甘㊀肃㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷
图３㊀
盘条内部金相组织形貌
图４㊀Φ５.１５ｍｍ断丝金相形貌
㊀㊀由图５可见ꎬ发生劈裂状脆断盘条酸洗后表面
不仅呈现出明显的鱼鳞状麻面(图５(ａ))ꎬ还存在氧化铁皮压入现象(图５(ａ)㊁(ｃ))ꎻ更进一步观察ꎬ发现盘条表面存在微小凹坑分布于表面(图５(ｂ)㊁(ｄ))ꎬ同时存在氧化铁皮残留(见图５(ｄ))ꎮ而未发生脆断盘条酸洗后表面光滑㊁无氧化铁皮压入(图５(ｅ))且有白亮的金属光泽(图５(ｆ))ꎮ
对比以上分析结果可知ꎬ原始盘条表面的质量
缺陷可能是引发钢丝劈裂状断裂的主要原因ꎮ这是因为盘条表面缺陷增加了盘条表面粗糙程度ꎬ导致
氧化铁皮与基体结合力增加ꎬ使氧化铁皮难以在酸洗过程中完全去除ꎬ造成酸洗后缺陷处氧化铁皮残留ꎮ这些残留的氧化铁皮会破坏磷化处理过程磷化膜的完整性ꎬ同时降低磷化膜的附着能力ꎬ引起拉拔过程钢丝表面磷化膜剥落ꎬ使钢丝局部摩擦力增加产生高温ꎬ诱发异常组织的出现ꎮ由于异常组织与基体力学性能存在差异ꎬ在钢丝后续加工过程中易在异常组织表面形成微小的裂纹ꎬ这些裂纹进一步扩展ꎬ将会引起钢丝由表及里的劈裂状脆断ꎮ
３
２第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀胡㊀明ꎬ等:高碳硬线８２Ｂ劈裂状断裂原因分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀
图５㊀酸洗后原始盘条表面形貌
㊀㊀生产实践表明ꎬ盘条表面缺陷的形成与轧辊表面质量有关ꎬ当轧辊严重磨损或过度老化时ꎬ轧辊表面就会出现严重麻面㊁龟裂等槽面缺陷ꎬ这些缺陷会引起盘条表面质量的恶化ꎮ为提高８２Ｂ盘条表面质量ꎬ后续生产应加强生产过程中轧槽(辊环)材质及轧制量等方面的控制ꎬ避免由于表面质量缺陷引起劈裂状断裂的产生ꎮ
４㊀结语
⑴原始盘条表面缺陷的存在ꎬ影响了拉丝过程的润滑效果ꎬ导致拉拔过程中钢丝表面出现异常组织ꎬ造成高碳盘条８２Ｂ绞线过程发生劈裂状脆断ꎮ⑵后续生产应加强辊环材质㊁轧槽轧制量等方面的控制ꎬ避免由于盘条表面质量缺陷引起拉拔过程中钢丝劈裂状断口的产生ꎮ
参考文献:
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[４]㊀刘振成ꎬ侯基林ꎬ姜德刚.ＳＷＲＨ８２Ｂ高碳盘条脆断原因分析[Ｊ].钢铁ꎬ２００３ꎬ３８(０４):５２￣５５.
收稿日期:２０１９￣０８￣１４
作者简介:胡㊀明(１９７７￣)ꎬ男ꎬ汉族ꎬ甘肃省武威市人ꎬ工程师ꎬ大学本科学历ꎮ主要从事高碳线材开发工作ꎮ
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