【摘 要】
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冷拔高碳钢丝是通过强烈的塑性变形获得纳米级结构的金属材料,它主要应用于吊桥缆绳、轮胎帘线和汽车螺旋弹簧等。冷拔高碳钢丝的优良性能与钢丝在冷塑性变形过程中的组织演变密切相关。因此,本文以70钢和82B钢两种最常用的高碳钢丝作为研究对象,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等手段对不同冷拔形变程度的高碳钢丝的珠光体片层间距、铁素体织构、位错密度以及力学性能进行
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冷拔高碳钢丝是通过强烈的塑性变形获得纳米级结构的金属材料,它主要应用于吊桥缆绳、轮胎帘线和汽车螺旋弹簧等。冷拔高碳钢丝的优良性能与钢丝在冷塑性变形过程中的组织演变密切相关。因此,本文以70钢和82B钢两种最常用的高碳钢丝作为研究对象,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等手段对不同冷拔形变程度的高碳钢丝的珠光体片层间距、铁素体织构、位错密度以及力学性能进行测定,探究了高碳钢丝在冷拉拔过程中力学性能和组织结构的变化规律,并讨论高碳钢丝的强化机制。本文的主要工作和成果体现在:(1)70和82B钢丝抗拉强度随着冷拔应变量的增加而持续稳定上升,在相同的应变量下,钢中的碳含量越高,其抗拉强度越大;横、纵截面显微硬度都呈阶梯上升状态,但钢丝的纵截面的显微硬度都比横截面显微硬度高;金相观察发现,在纵截面上珠光体团沿拉拔方向被拉长成纤维状。从横截面上看,珠光体簇一直保持等轴状,并且直径逐渐减小;TEM分析显示,珠光体平均片层间距(ILS)和渗碳体厚度(T)逐步减小,并逐渐向拉拔轴平行的方向上调整。(2)70和82B钢丝随着拉拔应变量的增加,钢丝内的位错密度在冷拔初期增长的比较缓慢,当冷拔应变量达到一定程度时,位错密度开始快速增加;XRD和EBSD分析表明,在冷拔前盘条状态时,钢丝铁素体晶体无明显取向,随着冷拔的进行,钢丝中开始形成了<110>丝织构;继续增加应变量,<110>丝织构不断增强,在冷拔后期,钢丝内形成了显著的平行于拉拔方向的<110>丝织构。(3)70钢和82B钢采用材料层片强化模型的计算值明显高于实测值,原因是在冷拔过程中有部分层片组织会发生错断,破坏层片结构的连续性,因此材料片层强化模型不适用于解释冷拔钢丝的强化机制;在冷拔初期,运用界面强化+位错强化模型的计算值均与实测值的增长趋势基本一致,边界强化对总强度的贡献远远大于位错强化。在冷拔后期,界面强化+位错强化模型的计算值与实测值的差值随着冷拔应变量的增大而减小,铁素体内位错增殖会由晶界增殖变为双交滑移增殖,使得位错密度上升速度加快,位错强化效果越来越显著。
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