热处理态72钢丝的组织和力学性能

钢丝的显微组织为索氏体 + 少量铁素体袁准4.0 mm 和 准5.3 mm 钢丝的显微组织均为索氏体 + 少量珠光体 + 少量铁素
体遥 钢丝经 1000 ℃ 邛555 ℃ (铅淬火)后袁强度值分布比较合理袁且伸长率和断面收缩率均高于经验值袁可作为 准3.0～
准5.3 mm 钢丝热处理的定型工艺遥
关键词院72 钢曰 组织曰 强度曰 伸长率
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
202101年年10月月
50 kN WDW 微机控制电子万能试验机测试材料的
拉伸行为袁加载速度为 50 mm/min遥 为方便计算伸长
率袁采用双标距标法袁即内标距为 100 D0袁外标距为 100 D0 +50袁试样夹持长度 90 mm袁试样总长 100 D0+ 50+90 (mm)遥 用 EJJ-3 型扭转试验机测试试样的扭转
准5.3 mm 72 钢热处理后的显微组织遥 由图 2 (a)可 见袁准3.0 mm 的淬火组织为索氏体(灰黑色部分) + 少 量铁素体曰由图 2(b)可知袁准4.0 mm 的淬火组织为索
(c) 准5.3 mm
索氏体 铁素体
珠光体
珠光体 索氏体 铁素体
索氏体 铁素体
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图 2 热处理态 72 钢的显微组织 Fig.2 Microstructure fo 72 steel after heat treatment
氏体 (灰黑色部分) + 少量珠光体 + 少量铁素体曰 准5.3 mm 的淬火组织仍为索氏体 (灰黑色部分) + 少 量珠光体+ 少量铁素体遥 对比可见袁准5.3 mm 淬火后 组织中残余铁素体较其余二者略有增多袁 这与加热 温度有关袁加热温度尚未使 准5.3 mm 组织彻底奥氏 体化袁 尚有小部分铁素体未溶遥 但对该规格材料力 学性能的影响不大遥 索氏体组织具有良好的综合性 能袁 片层间距较小袁 可使变形时滑移沿最短途径进
实验次数
1290 (c) 准5.3 mm
avg
actual
1260
avg+3 S avg-3 S
下限 上限
1230
1120 0 36
1280 (d)
1240
1200
9 12 15 18 21 24 27 30 实验次数
1200 1170 1140
1160
1120
1080
准3.0 mm
准4.0 mm
1040
microscope and tensile test. The results show that the microstructure of heat treated 72 steel diameter in 准3.0 mm are sobite and less ferrite. That of diameter in 准4.0 mm and 准5.3 mm are sobite and less pearlite and less ferrite. After heated at 1000 ℃ and lead quenching at 555 ℃ , the tensile strength percentage is rational. The elongation and area in reduction of steel wires are
近年来袁由于卸船钢绳尧矿井提升尧电铲及港口 用绳等各类起吊消耗品的需求量越来越大袁钢丝绳 的质量要求也越来越高遥 因此袁 许多技术及研发人 员试图通过研发新产品及新工艺等手段提高钢丝绳 产品的质量袁并从原料质量尧热处理工艺尧拉丝及工 艺设计等方面探讨钢丝绳的断裂或失效原因遥 结果 表明袁钢丝绳的早期失效与组织不均匀性袁以及强度 塑性匹配紧密相关[1]遥 文献[2]研究表明袁盘条表面裂 纹和组织混晶是导致盘条拉断的重要原因遥 曹小峰 等研究表明[3]袁对不同含碳量的盘条袁通过调整淬火 介质温度来调整钢丝的冷却速度袁 进而提高索氏体 相的稳定能力袁 从而改善钢丝绳寿命遥 我公司新引 进一批热处理设备袁为确定最终工艺袁稳定制绳钢丝 质量袁 对引进的设备进行了试生产遥 本文就钢丝热 处理后的组织和力学性能展开讨论袁 研究了钢丝的
行袁同时由于渗碳体很薄(0.001 滋m)袁在强烈塑性变 形时袁 能够 弹 性 弯曲 [4]袁 故 塑 性 变形 能力 强 袁 薄片 状 的渗碳体在冷拔条件下变得破碎袁 可起到细化晶粒 作用袁可使钢丝强度升高[5]袁亦可使钢丝在拉拔过程 中表面微晶破碎袁变得光滑袁更易拉拔[6]遥 2.2 力学性能
通过拉伸试验测试了不同规格 72 钢丝的强度袁 结果如图 3 所示遥这里用统计学中的 3 s 原则对测试
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Material & Heat Treatment 材料热处理技术
结果进行评价遥 从图 3(a)可见袁准3.0 mm 钢丝热处理 后强度实测值均分布于平均值上下 3 个标准偏差范 围内袁在均值附近波动袁这说明该钢丝热处理后强度 稳定性较好遥 图 3(b)和图 3(c)分别为 准4.0 mm 和 准5.3 mm 钢丝热处理后强度分布情况袁从图可知袁这 两种规格的强度也符合 3 s 原则袁且强度值都在均值 上下 3 个标准偏差范围内袁波动不大遥证明这两种钢 丝铅淬火后强度的分布比较稳定袁 一致性较好遥 另 外袁图中给出了三种钢丝标准值的上限和下限袁经过 对比袁三种钢丝的强度均在标准值许可范围内波动袁 分布也比较合理遥 此外袁从图 3(d)可知袁三种钢丝强 度随尺寸增大而降低袁滓准3.0mm>滓准4.0mm>滓准5.3mm遥 综上可 知袁热处理后强度值的分布既符合统计学规律袁也符合 标准遥 材料性能的均匀可保证后续制绳丝拉拔质量的 稳定袁从而可生产出性能优异的制绳钢丝袁由此证明新 工艺设计比较合理袁可得到强度稳定的热处理线坯遥
对比三图可知袁 宏观上袁 准3.0 mm 强度值偏高袁 接近标准值上限袁准4.0 mm 强度则适中袁处于上限和 下限中间袁 而 准5.3 mm 钢丝的强度接近标准值下 限遥 从分布一致性来看袁准4.0 mm 和 准5.3 mm 钢丝分 布较 准3.0 mm 均匀袁实测值在均值上下浮动袁且幅 度较小曰 而 准3.0 mm 实测值则浮动于均值上方较 多遥 从生产角度出发袁 三种钢丝强度的分布符合生 产实际袁可批量生产遥 值得一提的是袁对于较大规格 的钢丝热处理时袁还可适当升高加热温度袁以达到进 一步改善材料的组织构成(均匀一致的索氏体)和稳 定过火线强度的目的遥
收稿日期:2011-09-19 作者简介:王保文(11997618-- ),男,陕西咸阳人,工程师,要主从要事从钢事丝钢绳丝工工艺艺
设计及工艺技术管理;电话:13892093236; E-mail:13892093236@139.com 通讯作者:蔡继峰(11996853-- ),男,陕西蒲城人,助理工程师, 硕士,主要从 事钢丝热处理研究;电话:13402933930 ; E-mail: cai0311011@163.com
综上所述袁 具备较好强度分布和优良塑性的钢 丝可以生产出综合性能优异的钢丝绳袁 这种钢丝绳 在承担载荷过程中抵抗变形的能力较强袁 可吸收更 多变形功袁延缓了钢丝绳的失效袁宏观上可延长钢丝 绳寿命遥 说明新工艺可保证钢丝获得优良的综合力 学性能袁 制造的钢丝绳同样可获得优良的强度塑性 配比袁适合大规模生产遥
higher than experimental value, It can be as the final heat treatment process of 准3.0 mm, 准4.0 mm, 准5.3 mm steel wires. Key words院72 steel; microstructure; strength; elongation
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Material & Heat Treatment 材料热处理技术
热处理态 72 钢丝的组织和力学性能
王保文, 蔡继峰
(咸阳宝石钢管钢绳有限公司 技术研发中心, 陕西 咸阳 712000)
摘 要院用光学显微镜尧拉伸试验研究了热处理态 72 钢丝的显微组织和力学性能遥 结果表明院热处理态 准3.0 mm
1360 (a) 准3.0 mm
1320
1280
avg avg+3 S avg-3 S
actual 下限 上限
1360 (b) 准4.0 mm 1320
1280
avg avg+3 S avg-3 S
actual 下限 上限
1240
1240
1200
1200
1160
1160
1120
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
1000 970 940 910
555
铅浴淬 14.97 14.97 14.97 14.97 25.72
时间 / s 图 1 盘条热处理工艺 Fig.1 The heat treatment process of wire rods
叶热加工工艺曳 20 11年第40卷第20期
1
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抗拉强度尧伸长率及断面收缩率袁并与标准值进行对 比袁评价了热处理后钢丝的性能袁并运用统计学 3 s 原则对所得数据进行了评价袁 证明了试制工艺的可 行性遥
1 实验材料及方法
实 验 以 72A 钢 丝 为 研 究 对 象 袁 直 径 分 别 为 准3.0 mm尧准4.0 mm 和 准5.3 mm遥 材料成分 (质量分 数袁%)为院0.74C袁0.45Mn袁0.18Si袁0.03S袁0.018P遥 热处 理工艺如图 1 所示遥 加热区温度误差为±5 ℃ 袁铅浴 温度误差为±3 ℃ 遥 每种规格每间隔 3 m 取 1 个试 样袁共取 30 个试样遥 用 MAT-200 型金相显微镜观 察合金的显微组织袁腐蚀剂为 4%硝酸酒精溶液遥 用
中图分类号院TG365.27
文献标识码院A
文章编号院
Microstructure and Mechanical Properties of Heat Treated 72 Steel Wire
WANG Baowen, CAI Jifeng
(Technology Research and Development Center, Xianyang Bomco Steel Tube & W ire Rope Co., Ltd., Xianyang 712000, China) Abstract院The microstructure and mechanical properties of heat treated 72 steel wire were investigated by optical
性能袁用 WJJ-6C 型弯曲试验机测试试样弯曲性能袁测
试速度均为 60 次 /min遥 扭转试样参数依据 GB/T239-
1999 取定袁 弯曲试样参数依据 GB/T238-2002 取定袁
(a) 准3.0 mm
(b) 准4.0 mm
试验温度(21±3)℃ 遥
2 结果及分析
2.1 热处理组织 图 2 分 别 为 热 处 理 态 准3.0 mm尧 准4.0 mm 和
准5.3 mm
1110 0
36
9 12 15 18 21 24 27 30 实验次数
1000 0
36
9 12 15 18 21 24 27 30 实验次数
图 3 过火线强度分布图(图中标准值上限尧下限出自文献[7])
Fig.3 Percentage of coil wires
2
Hot Working Technology 220011,,Vol.40, ,NNoo..20
图 4 为 准3.0 mm尧准4.0 mm 和 准5.3 mm 热处理 态钢丝伸长率和断面收缩率的分布曲线遥 由图 4(a) 可知袁不同规格钢丝的伸长率均有一定波动袁但高于 经验值 6%遥 由图 4(b)可知袁不同规格钢丝断面收缩 率均在 40%上下波动袁且随着钢丝尺寸增加袁断面 收缩率升高袁准5.3 mm 时袁钢丝断面收缩率值达 50% 左右遥 伸长率和断面收缩率为验证材料塑性的两大 重要指标袁从试验结果看袁三种规格钢丝均具有良好 的塑性和韧性袁这是保证钢丝绳品质优异的关键因素遥