铝包钢线材连续冷却转变曲线

夏艳花 周 勇

(武钢研究院 湖北 武汉：430080)

铝包钢线材连续冷却转变曲线

夏艳花 周 勇

(武钢研究院 湖北 武汉：430080)

在Formastor—F热模拟试验机上利用热膨胀-金相法测定了含碳量为0.87%的铝包钢LBX87A在不同冷却速度下连续冷却转变的膨胀曲线，利用金相显微镜观察了不同冷却速度下的金相组织，并测定了各个试样的硬度值，建立了该钢的连续冷却转变曲线(CCT)。结果表明，当冷却速度≤0.5℃/s时，钢中存在网状碳化物，当冷却速度为2℃/s左右时，获得索氏体+珠光体组织，当冷速≥10℃/s时，钢中有马氏体组织产生。

铝包钢线材；LBX87A；相变；CCT曲线

铝包钢线具有耐腐蚀性、耐热性能优良、抗拉强度高、导电性能较好等特性，主要用作受力构件，用于配套生产光纤复合架空地线，能保证大跨越输电的可靠运行。尤其是在沿海地区、火山地区、盐雾气氛地区及工业大气污染较严重地区的架空电力输电线路，以铝包钢芯代替镀锌钢芯可以保证导线的使用寿命。在国外发达国家，在高电压输电线路上已广泛应用铝包钢芯铝绞线替代钢芯铝绞线，国内电力系统广泛应用铝包钢芯铝绞线是必然趋势。本文对含碳量0.87%的铝包钢线材(LBX87A)连续冷却转变行为进行了研究，为制定该钢的冷却工艺提供了理论依据。

1 试样制备与试验方法

在50kg真空感应炉进行了实验钢的冶炼，其冶炼成分见表1。为了尽可能的模拟高速线材的变形模式，钢坯经800mm轧机轧制成70mm×70mm的方形坯。后经加工成φ3mm×10mm的热模拟试样。

表1 试验钢化学成分(wt%)

连续冷却转变试验在Formastor—F热模拟试验机上进行，按照YB/T5128-1993《钢的连续冷却转变曲线图的测定方法(膨胀法)》要求，试样以200℃/h加热到900℃，保温10min，然后以200℃/h冷却到室温，记录温度-膨胀曲线[1]。其它试样则加热到900℃，保温5分钟后分别以不同的冷却的冷速冷却至室温。经冷却后的试样，取与加热电偶接触部分横截面，加工成金相试样，经3%硝酸酒精溶液浸蚀后，观测金相组织；试验后的试样，经抛光后利用维氏硬度计测量其维氏硬度；结合金相法及硬度法，最终绘制出连续冷却转变曲线。

2 试验结果与分析

2.1 临界点测定

实验过程中每200ms测量一次温度和膨胀量，根据温度-膨胀数据，绘制出不同冷却速度下的温度-膨胀曲线，见图1。

图1 冷速0.2m/s时的温度-膨胀曲线

由于该钢在从奥氏体区向室温冷却时会发生珠光体转变，而珠光体的比容高于奥氏体[2]，所以相变发生时，膨胀曲线会出现弯曲，同时，由于相变时材料本身有相变潜热的释放，所以温度下降也会变缓，两者共同作用体现在膨胀曲线上就会出现拐点a；同理，当相变结束后，钢中奥氏体全部转变为珠光体，相变潜热释放完毕，膨胀曲线也回归为线性，此时会产生另一个拐点b，这两点即相变开始点和结束点。采用这种办法可以确定材料在不同冷速时的相变温度。

根据温度-膨胀曲线，利用切线法确定转变开始及结束温度，得到钢的临界点(见表2)。

表2 试验钢的临界点

2.2 显微组织及硬度分析

由于膨胀法只能从曲线上分析转变温度，不能直接观察，当转变数量少或者转变点不明显时，测量的准确性会受到影响。金相分析法可以弥补这一点。图2所示为试验钢在不同冷却速度下连续冷却转变后的金相组织。从图中可看出，当冷却速度≤0.5℃/s时，显微组织为索氏体+珠光体+少量碳化物，并且碳化物呈网状分布；当冷却速度为1～2℃/s时，显微组织为索氏体+少量珠光体；而当冷却速度为10℃/s时，组织中开始出现马氏体，当冷却速度继续增加时，马氏体迅速增多，冷速达到20℃/s及以上时，转变产物全部为马氏体。不同冷速下试样的硬度值见表3。

图2 LBX87A钢在不同冷速下连续冷却转变后的显微组织(a:冷速0.5℃/s,b:冷速1℃/s,c:冷速2℃/s,d:冷速10℃/s,e:冷速20℃/s,f:冷速30℃/s)

表3 不同冷速下的硬度值

2.3 CCT曲线的绘制

结合金相组织，根据降温膨胀曲线上的切点确定了不同冷速下的转变温度(表4)，依据YB/T5128-1993规定的要求，绘制出该钢的CCT曲线见图3。

表4 试验钢不同冷速下的转变温度

图3 LBX87A钢的连续冷却转变曲线

3 结论

通过热模拟试验，利用膨胀-金相法建立了LBX87A钢的CCT曲线，当冷却速度低于0.5℃/s时，钢中存在网状碳化物组织；当冷却速度为2℃/s左右时，钢中组织为利于拉拔的索氏体组织；当冷速≥10℃/s时，钢中有马氏体组织产生，不利于线材后续的冷拉加工。该CCT曲线的绘制为LBX87A钢轧钢工艺的制定提供了可靠的理论依据。

[1] 朱敏,任安超,徐光，等.海洋石油平台用H型钢0.11C-0.25Si-1.50Mn-0.038Nb连续冷却转变曲线[J].特殊钢，2012：36-38.

[2] 徐光,王巍,张鑫强，等.金属材料CCT曲线测定及绘制[M].北京：化学工业出版社，2009:143.

ContinuousCoolingTransformationCurvesofLBX87A

Xia Yanhua Zhou Yong

(Research and Development Center of WISCO, Wuhan 430080, Hubei)

Using the thermal expansion-metallography method and the Formastor——F thermal simulator, LBX87A steel’s expansion curve of continual cooling transformation under different cooling rate was measured， resulting in the continual cooling transformation curve(CCT curve) of the steel．And the microstructure with different cooling rate was observed through microscope. Also the rigidity was measured. And then, the CCT curves of LBX87A was established. It was stated that with cooling rate 2℃/s, the steel had ferrite and pearlite structure, with cooling rate less than 0.5℃/s, the steel had net carbonization and with cooling rate more than 10℃/s, there had martensite in steel.

LBX87A; phase transformation; CCT Curves

TG142.1

A

1671-3524(2017)02-0005-03

(责任编辑：李文英)

2017-04-01

2017-05-05

夏艳花(1979～)，女，大学，工程师.E-mail：vok_xyh@sina.com