时效处理对高碳钢盘条性能的影响

,4 试验结果与分析
!" #$ 拉伸试验结果 图 . 所示为 !%" & ’’ ()*+#,- 钢盘条的力学性 能与时效时间的关系。从图 . 中可以看到， 在一定的 时间内， 该盘条的力学性能随时间的变化而改变。经 过 , 天的时效后， 抗拉强度降到最低， 然后逐渐上升， 当时效进行到第 5 天后， 强度变化不大， 基本恢复到未 时效前的水平 （ 见图 .3 ） ； 随着时效时间的延长， 断面 断面收缩 收缩率逐渐提高， 在时效时间未到 / 天以前， 率变化不大， 然后逐渐上升， 时效 0 天后， 断面收缩率 趋于定值， 提高幅度达 &!$ 以上。
［ /］ 。但未时 放射线和剪切唇， 为典型的拉伸塑性断口
效和时效 * 天的拉伸断口中， 纤维区的颜色较浅， 有一 明显白圈 （ 如图 #0 和 #1 所示） ； 时效 - 天后 （ 如图 #2、 #3 、 #4 和 #5 所示） ， 白圈已经消失， 并且随着时间的延 长， 剪切唇明显变长， 表明材料的塑性变好； 当时效时 间超过 ,! 天后， 拉伸断口形貌无明显变化。
)*+,-". 和 )*+,/". 钢盘条性能的影响规律， 并探 讨了影响高碳钢盘条时效时间的主要因素。
!# 试验材料与方法
选取 )*+,-". 和 )*+,/". 两种不同含碳量的 高碳钢盘条进行时效试验， 其规格和化学成分见表 ! 。
表 #* EFGB/&L 和 EFGBM&L 高碳钢盘条的规格和 N） 化学成分 （ 质量分数， !:D>2 #* !=2 H7:;2429 :8H 3=2;73:> 35;@5A74758 51 42A42H A422> EFGB/&L :8H EFGBM&L（ K4N）
显上升； 当时效进行到 , 天左右， 抗拉强度和断面收缩 率均明显下降； 随着时效时间的延长， 抗拉强度逐渐恢 复到未时效前的水平， 而断面收缩率则逐渐提高， 当时 效时间达到 ., 天后， 盘条的力学性能趋于稳定。. 号 和 , 号盘条的断面收缩率提高了近 ./!$ ， 而 / 号盘 条的断面收缩率提高了约 #!$ 。
比较 图 . 和 图 , 可 以 看 出，对 于 !%" &’’ ()*+#,- 钢盘条， 时效进行到第 0 天左右， 力学性能 基本稳定， 而对于 !./ ’’ ()*+0,- 钢盘条， 需要时 力学性能才能基本稳定。 效 ., 天以上， !" !$ 氢含量 图 / 为 !%" & ’’ ()*+#,- 和 !./ ’’ ()*+0,钢盘条氢含量随时间的变化曲线。从图 / 中可以看
钢号 )*+,-". )*+,/". 规格 ] TT !’$ ( !!Z 9 )3 H5 ^ ) 9J 98 %$ -" %$ !& %$ ’" %$ %!Y %$ /" %$ "Y %$ -" %$ %!( %$ %!Z %$ %- %$ !! %$ %!! %$ !& %$ !%
# # 对 )*+,-". 和 )*+,/". （ 以 下 简 称 -". 和 /".） 高碳钢盘条每放置一定的时间后， 测试其抗拉强 度和断面收缩率。采用扫描电子显微镜对拉伸断口形 貌进行观察， 并用美国 RAL= 公司生产的 W9,’%% 型 ; ] _ ] , 综合测定仪， 按照 ?)WH6:!YY- —"%%( 《 用惰性气 体熔解热传导法测定钛合金中氢的标准试验方法》 测 量了盘条中的氢含量。研究高碳钢盘条在不同时效时 间下， 力学性能和拉伸断口的变化规律。 由 于 /". 和 -". 钢 的 碳 含 量 均 在 共 析 成 分
图 /4 高碳钢盘条氢含量与时效时间的关系 789I /4 +CG@A9:= ;A=B:=B AD <89< ;3@6A= EB::> !"I 398=9 B8’: 盘条的抗拉强度和断面收缩率均明 条， 时效 . 天左右， 万方数据 《 金属热处理》 ,!!# 年第 /, 卷第 / 期 /#
材料中的氢含量变化不大； 对于 !!" # $$ %&’()*+ 钢盘条也表现出相似的规律， 氢含量随时间的延长而 逐渐降低， 时效 ,* 天后氢含量基本稳定。 !" #$ 拉伸断口形貌 图 - 是 !!" # $$ %&’()*+ 钢盘条分别在未时效 和时效 . 天后的拉伸断口形貌照片。从图 - 中可以看 到， 不同时效时间后， 盘条的拉伸断口均为微孔聚集型
011234 51 +6786 !92:4;284 58 <23=:873:> ?95@29472A 51 B76= C:9D58 E422> F792 G5HA
" ,1 23456785!， ， 9,:; )<4=6<83" ， >?;@ >A5B! ， CD?;@ C3456E35B!
（ !$ 9=FFABA =G H4IAJ34FK )L3A5LA 45M :5B35AAJ35B， )=8I<A4KI 153NAJK3IO， ;45735B C345BK8 "!%%&’ ， 9<354 "$ C345BK8 )<4B45B @J=8P 9=Q ， RIMQ ， S<45B734B45B C345BK8 "!(’"( ， 9<354） +DA49:34 ： :GGALIK =G I<A 4BA35B I3TA =5 IA5K3FA KIJA5BI< 45M 4JA4 JAM8LI3=5 =G I<A )*+,-". 45M )*+,/". <3B< L4JU=5 KIAAF V3JA J=MK VAJA KI8M3AMQ W<A <OMJ=BA5 L=5IA5I V4K TA4K8JAMQ *3I< I<A <AFP =G KL45535B AFALIJ=5 T3LJ=KL=PA （ ):H） ， I<A IA5K3FA GJ4LI8JA T=JP<=F=BO V4K =UKAJNAMQ W<A JAK8FIK K<=V I<4I I<A IA5K3FA KIJA5BI< =G I<A )*+,-". 45M )*+,/". KIAAF V3JA J=MK L<45BAK F3IIFA ， U8I I<A JAM8LI3=5 =G 4JA4 35LJA4KAK UO =NAJ (%0 Q W<A L=5IA5I =G <OMJ=BA5 35 KIAAF MALJA4KAK V3I< 35LJA4K35B I<A 4BA35B I3TAQ W<AJA 3K 4 V<3IA M3KX =5 I<A GJAK< IA5K3FA GJ4LI8JA =G <3B< L4JU=5 KIAAF V3JA J=MQ ,=VANAJ I<A V<3IA M3KX M3K4PPA4JK 4GIAJ A5=8B< 4B35B IJA4ITA5IQ I2J K59HA： )*+,-". 45M )*+,/". <3B< L4JU=5 KIAAF V3JA J=MK； 4B35B IJA4ITA5I； TAL<453L4F PJ=PAJI3AK； GJ4LI8JA 4P6 PA4J45LA # # 采用连铸连轧、 斯太尔摩高速线材生产线生产高 碳钢盘条， 用于拉拔生产钢丝和钢绞线。检测中发现 刚生产的高碳钢盘条面收缩率偏低， 难以满足生产的 要求。 当 放 置 一 段 时 间 后， 断面收缩率有较大提 ［ !6" ］ 高 ， 而强度变化不大， 可用于拉丝生产， 即所谓的高 碳钢时效现象。同时还发现， 各个生产厂家生产的高 碳钢盘条， 所需要的时效时间也不同， 夏季时效时间相 对较短， 而冬季需要时效时间相对较长。由于生产的 高碳钢盘条需时效后才能用于拉丝生产， 对产品质量 的稳定性、 资金的周转和产品的使用很不利， 提高了相 关厂家的生产成本。因此， 对高碳钢盘条的时效规律 进行研究是十分重要的。本文通过对时效不同时间后 )*+,-". 和 )*+,/". 高碳钢盘条的力学性能、 氢含 量和拉伸断口形貌进行比较分析， 研究了时效处理对
Z’பைடு நூலகம்
万方数据
《 金属热处理》 "%%- 年第 Z" 卷第 Z 期
!" ##$ 左右， 其余元素含量均比较接近， 生产工艺过程 基本相同， 通过对组织转变过程的控制， 得到均为伪共 析珠 光 体 组 织。 !%" & ’’ ()*+#,- 与 !./ ’’ ()*+0,- 钢强度基本相似， 均在 ..&! 123 左右， 两 者具有较强的可比性； 同时， 由于 0,- 钢生产小规格 （ %" & ’’） 品种的数量较少， 采集样品较困难， 因此采 用 !%" &’’ #,- 钢盘条作为对比钢种。
图 .4 !%" & ’’ ()*+#,- 钢盘条力学性能与时效时间的关系
（ 3）抗拉强度与时效时间的关系4 （ 6）断面收缩率与时效时间的关系
到， 随着 !./ ’’ ()*+0,- 钢盘条最初氢含量较高， 时 效时间的延长， 氢含量逐渐降低。 经过约 ., 天后，
789" .4 1:;<3=8;3> ?@A?:@BC !" 398=9 B8’: AD B<: !%" & ’’ ()*+#,- EB::> F8@: @AG
［ /］ 断裂 ， 由于 材 料 塑 性 较 好， 见 不 到 明 显 的 放 射 线。
时效 . 天与时效 , 天的拉伸断口形貌相比， 纤维区较 小， 而剪切唇较长， 说明材料的塑性明显提高。图 # 是 , 组 !,/ $$ %&’(.*+ 钢不同时效时间下拉伸断口 形貌照片。 从图 # 中可以看到， 拉伸断口存在明显的纤维区、
时效处理对高碳钢盘条性能的影响
" 胡显军!， ， 陈少慧" ， 方 # 峰! ， 蒋建清!
（ !$ 东南大学 材料科学与工程学院， 江苏 南京# "!%%&’ ； "$ 江苏沙钢集团有限公司 技术中心， 江苏 张家港# "!(’"( ） 测量了材 摘要： 研究了时效处理时间对 )*+,-". 和 )*+,/". 高碳钢盘条抗拉强度和断面收缩率的影响规律， 料中氢含量的变化， 用扫描电镜分析了高碳钢盘条拉伸断口形貌的变化。结果表明， 经过时效处理后， )*+,-". 和 )*+,/". 高碳钢盘条的抗拉强度变化不大， 但断面收缩率提高 (%0 以上； 随着时效时间的延长， 盘条中氢含 量逐渐降低； 未经充分时效处理的拉伸断口上存在白圈， 时效处理后白圈消失。 关键词： )*+,-". 和 )*+,/". 高碳钢盘条； 时效处理； 力学性能； 断口形貌 !"##$% &’ ； !"#’(% )&* * 文献标识码： + * * 文章编号： ,&’-.(,’# （ &,,/ ） ,$.,,$(.,’ 中图分类号：
作者简介： 胡显军 （ !&-($ !% —） ， 男， 江西乐平人， 工程师， 博士 研究生， 发表论文 Y 篇， 获得江苏省科技进步一等奖 ! 项， 主要 从事钢铁材料组织与性能的研究。联系人： 方峰副教授， 电话： %"(6("%&%’Z% ， :6T43F： G45BGA5B[ KA8Q AM8Q L5 基金项目： 江苏省科技成果转化专项 （ .?"%%Y%"! ） ； 江苏省材 料摩擦学重点试验室开放课题 （ X7KTL\%Y%%Z ） 收稿日期： "%%’6%Y6"%
图 ,4 !./ ’’ ()*+0,- 钢盘条力学性能与时效时间的关系
（ 3）抗拉强度与时效时间的关系4 （ 6）断面收缩率与时效时间的关系
789I , 1:;<3=8;3> ?@A?:@BC !EI 398=9 B8’: AD B<: !./ ’’ ()*+0,- EB::> F8@: @AG
（ 3）B:=E8>: EB@:=9B< !"I 398=9 B8’:4 （ 6）@:GH;B8A= AD 3@:3 !"I 398=9 B8’:
（ 3）B:=E8>: EB@:=9B< !" 398=9 B8’:4 （ 6）@:GH;B8A= AD 3@:3 !" 398=9 B8’:
图 , 是 / 组 !./ ’’ ()*+0,- 钢盘条的力学性 能与时效时间的关系曲线。其中， . 号和 , 号取自同 / 号的冷却速度更快， 其强度比 . 一炉号， 与之相比， 号、 , 号约高 ,! 123， 断面收缩率则要低 &$ 左右。 从图 ,3 和 ,6 中可以看到， / 组盘条的抗拉强度 和面缩的 变 化 趋 势 基 本 相 同。对 于 ()*+0,- 钢 盘