中温热处理对冷拉珠光体钢丝组织及性能的影响

• 作 者: 王志甲
• 机 构: 中国科学院力学研究所
• 出 处: 中国科学院力学研究所
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 珠光体

高碳珠光体钢经拉拔加工强化而成的高碳钢丝，主要用于桥梁钢索、预应力钢筋混凝土、钢丝绳等，在工业领域占有重要地位。在实际应用中，除了对钢丝强度的要求之外，为进一步加工以及工程应用，需要钢丝具有一定扭转延性。冷拔的钢丝在随后生产中经受的中温热处理过程对钢丝的强度和扭转性能有明显的影响。本文基于一种0.87-wt C的Φ7mm冷拉珠光体钢丝，研究了在铅浴温度经历不同时间对钢丝的组织和力学性能的影响，分析了影响扭转性能变化的因素。　　
对在435℃铅浴中分别保持13，61，120与240秒的钢丝试样进行扭转、拉伸与显微硬度测试。随着保持时间的增加，钢丝的抗拉强度先升后降，显微硬度也呈现相同变化趋势。另一方面，中温保持13秒时，钢丝的扭断次数显著下降，随时间增加，扭断次数逐渐回复到接近冷拉状态水平。　　
测量了扭转试样发生破断时其整个标距段承受的剪应变。扭转次数高的试样承受较大的均匀剪应变而不发生在局部区域的变形集中，扭转次数低的试样经历较小的均匀剪应变后就在局部位置发生变形集中，即剪切变形局部化，导致低扭转次数破断。　　
利用扫描电镜对钢丝扭转断面进行了观察。对扭断次数高的试样，断面呈现剪切滑动特征和抛物线形拉长韧窝，主要为剪应力所致。扭转周次较少即发生破断的情况，钢丝试样轴线扭曲，破断处呈扭曲劈裂状。在试样进入扭转屈服阶段在钢丝中产生受扭分层，导致试样沿层间劈裂，最后发展为宏观螺旋状裂纹，其断面呈解理特征。　　
DSC(差式扫描量热仪)测试结果表明，冷拉态钢丝在从室温到700℃保持过程中存在吸热反应。这对应于试样发生应变时效、回复、再结晶的吸热响应。温度场模拟计算结果表明，Φ7冷拉态钢丝在铅温保持12秒时，截面温度呈非均匀分布其，大部分截面处于发生应变时效的温区。　　
冷拉钢丝经历了截面受热不均匀的过程，从而在其截面发生分布不均匀的微结构演化，特别是一部分区域发生具有脆性本征的应变时效。同时，受扭钢丝截面受力和变形具有梯度特征。微结构不均匀和受力不均匀相互耦合使受扭钢丝剪切变形局部化，导致低扭转次数破断。