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随着现代工业的蓬勃发展,钢丝绳的应用越来越广泛,其服役环境和性能要求也日益严苛。为满足市场要求,进一步提高钢丝绳的力学性能,钢丝绳企业也在钢丝拉拔、热处理、捻制每一个环节都不断改进及优化生产工艺。目前,制绳钢丝的热处理仍主要为传统的铅浴处理工艺,由于其高能耗、高污染以及人们环境保护意识的增强,日益引起业内人士的高度重视,因此寻找代替铅浴处理的绿色热处理工艺成为亟待解决的课题。本文结合KSC72A钢制绳钢丝生产实际,探究了钢丝在拉拔过程中组织与性能的变化关系及其硬化机理。对Ф0.8mm制绳钢丝采用碱性聚丙烯酸类(AQ110)水溶性介质的水浴代铅索氏体化处理工艺进行了探索试验。研究了钢丝在不同奥氏体化温度和奥氏体化时间,以及水浴处理时间对钢丝组织和性能的影响。模拟汽车电动门窗升降器用钢丝绳实际工况,进行了弯曲疲劳试验,研究了经水浴处理的钢丝绳的疲劳性能和断裂机理。研究结果表明:(1)制绳钢丝在拉拔过程中,随着应变量增加,珠光体团发生扭曲,片层间距减小,并趋于平行排列,钢丝抗拉强度和硬度呈线性提高。TEM进一步分析表明,随钢丝拉拔变形,铁素体内出现高密度位错,细晶、亚结构,渗碳体片发生拉伸、扭曲变形甚至碎化等是钢丝硬化的主要机制。(2)随着钢丝奥氏体化加热温度的升高,奥氏体晶粒长大。当奥氏体化加热温度由1005℃升高到1025℃时,钢丝的抗拉强度从1220MPa提高到1244MPa,强度略有提高,仅为24MPa。但当奥氏体化加热温度高于1025℃时,强度出现明显下降,其面缩率在加热温度高于1015℃时出现明显下降。随着奥氏体化时间的延长,钢丝的抗拉强度总体呈上升趋势,当收线速度从68m/min降低到60m/min时,钢丝抗拉强度提高26MPa左右,面缩率由57%到58.2%,略有上升。当收线速度小于60m/min时,抗拉强度变化很微小只有10Mpa左右,而面缩率下降明显,从58.2%下降到52.7%。当水浴槽长度为25cm时,有沿奥氏体晶界析出铁素体,当水浴槽长度为35cm时,铁素体基本消失,渗碳体出现碎化、扭曲。随水浴时间延长,钢丝索氏体团尺寸和索氏体片层间距呈减小趋势,当水浴槽长度大于50cm时趋于稳定,抗拉强度和面缩率也基本稳定,分别为1260MPa和54%左右。综合考虑,选择奥氏体化加热温度为1015℃、收线速度为60m/min、水浴槽长度为50cm。(3)钢丝绳疲劳最先发生在接触应力较大的中心股,对断口统计分析发现,中心股钢丝全疲劳断口,而侧股钢丝70%为杯锥状拉伸断口。靠滑轮一侧钢丝疲劳断口扩展区较中心股钢丝明显缩小,可以判断为后期疲劳断裂。弯曲外侧钢丝95%为过载拉伸断口,有明显的缩颈。