82B硬线尖杯状断口试验分析

李进海

摘 要：82B作为宣钢的高端硬线产品主要是用来生产高强钢绞线，并广泛应用于高架桥梁、码头、高速公路及高层建筑等工程上，因此对产品的质量有着很高的要求。本文利用光学显微镜、扫描电镜能谱仪等设备分析了φ12.5mm 82B钢尖杯状断口形成的原因和断裂机理，得出中心碳偏析和网状渗碳体是产生笔尖状断口的主要原因。

关键词：82B盘条 笔尖状断口 试验

中图分类号：TG356.21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（c）-0093-02

82B盘条不仅有优良的力学性能，还要有好的冷拔变形能力。客户反应在82B盘条使用中，某些批号发生脆断现象，且断口呈尖杯状，用户提出质量异议。为此，本文对82B尖杯状断口进行宏观和微观试验，分析形成原因，以期达到改善、提高82B盘条质量的目的，使产品实物质量满足用户要求。

1 试样制备与试验方法

在客户进行拉拔绞线时发生笔尖状断裂，沿钢丝断口纵、横截面切取金相试样。使用120、200、320、500、800、1000目砂纸对试样由粗到细进行打磨，打磨至上一道磨痕完全消失时再进行下一道次的磨制，接着使用抛光机将试样抛光至光亮镜面后采用4%硝酸酒精溶液进行侵蚀。侵蚀后的试样采用LEICA DM5000M型金相显微镜、ZEISS CL6000型体视镜、日立S-3000N扫描电子显微镜对尖杯状断丝观察、测试和分析。

2 试验结果分析

尖杯状断口属脆性断口，断口边缘无缩颈，呈尖杯状，见图1。

将尖杯一端的纵向试样抛光并用2%硝酸酒精溶液侵蚀后，置于ZEISS CL6000型体视镜下观察发现在纵剖面中裂纹沿中心轴线近似呈V形、规律分布，其尖部均指向拉丝的运行方向，如图2所示。纵剖面中心有一条很窄的深色线条，其上下正常部位为并排的形变流线，轴心部位为一条宽度约100μm的深色条带且存在V形裂纹，说明深色条带区的变形能力差，很难与正常区域协调变形而成为裂纹源。而试样其他部位为均匀的形变流线组织，未发现有深色条带区域，根据金相检测的经验这种深色线条带通常为中心偏析区域。

2.1 金相组织

用4%硝酸酒精溶液进行侵蚀后，显微镜下观察尖杯状断口试样的金相组织为正常的索氏体+珠光体组织，晶粒度9级，索氏体组织占83%左右。在试样直径1/2处发现有较严重网状碳化物，这种组织的存在，破坏了基体的连续性，使试样拉拔时变形不均匀易形成尖杯状断口。

2.2 中心偏析试验

将金相试样重新磨光、抛光后，用2%硝酸酒精溶液进行侵蚀，利用ZEISS CL6000型体视镜，在小角度下照亮，放大10倍，在中心发现肉眼可见的约1mm的黑白相间的斑点此处为中心偏析区域，情况如图3，并发现试样中心有黑色缩孔。

将试样放置于金相显微镜下观察中心缩孔明显，约为0.5mm，而在偏析区域则发现网状渗碳体。

状尖状断口试样用红外碳硫仪测定尖状断口笔尖处（内层）及附近（外层）的碳含量，结果见表1。由表1所列结果看出，尖杯状断口处（直径4mm范围）与外层的碳含量存在偏差，内外层相差0.048%。

盘条中心碳偏析的存在，加剧了网状渗碳体的形成。在拉拔过程钢绞线受拉丝模压应力向心部变形渗透时遇到网状渗碳体组织，连续性受破坏，在拉拔应力作用下，网状渗碳体区域的边沿首先滑移形成显微孔洞，变形无法深入，随着拉拔变形量增加，裂纹扩展造成断裂，形成尖状断口。

2.3 电镜试验

使用日立S-3000N扫描电子显微镜观察试样纵截面。可见V型孔洞内壁光滑，并未发现有夹杂物。

3 结语

82B盘条制成钢绞线的过程中，尖杯状断口形成的主要原因是盤条芯部存在网状渗碳体，而网状渗碳体的形成主要是由于中心碳偏析和轧制冷却工艺不当造成的。因此为减少82B盘条尖杯状断裂的措施是：碳控制在标准的中下限，并严格控制在0.79%～0.81%；改善铸坯内部质量，减少C、Mn、Cr元素偏析；严格控制控冷过程中冷却速度，表面冷却速度较快、中心冷速偏慢，便会析出网状渗碳体。

参考文献

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