鋼絲斷裂原因分析（精編版）

1、一、夾雜物引起斷裂線材中非金屬夾雜物的存在，破壞了組織的連續(xù)性，起到了一個 顯微裂紋的作用。 當受到外力作用時， 在夾雜物的頂端首先產生附加的應力集中。 尤其在原奧氏體晶粒交界處出現的大塊狀、條狀或片狀碳化物，這些異常碳化物在材料冷變形時， 嚴重地阻塞了位錯的移動， 致使該處產生應力集中。 當應力集中達到一定大小時便會使碳化物開裂，或在碳化物與基體交界處產生裂紋。當裂紋達到失穩(wěn)狀態(tài)尺寸， 地瞬時產生斷裂。雜或其它高熔點脆性夾雜物。其避免主要是通過精煉， 使夾雜物變?yōu)樗苄缘腿埸c夾雜物。脆性夾雜物是引起鋼絲斷裂的重要原因之一，而夾雜物引起斷裂分為以下幾種形勢：1、夾雜物與鋼基體之間界面脫開拉伸過程

2、中，在夾雜物周圍的局部加劇了應力集中；裂紋優(yōu)先在與拉應力垂直的夾雜物與基體的界面產生并沿著夾雜物與鋼基體界面擴展，致使夾雜物與基體界面脫開。2、夾雜物本身開裂非金屬夾雜物的多少是衡量簾線鋼質量高低的一個重要因素。在 用 sem對斷口進行分析的過程中， 經常發(fā)現非金屬夾雜物。 在典型的杯錐狀斷口上有時候就能發(fā)現夾雜物，sem表明大多為三氧化二鋁夾由于脆性較矮雜物本身具有缺陷，在拉伸過程中，在缺陷處產生嚴重的應力集中，由于局部應力升高而導致夾雜物本身開裂。;3、混合開裂鋼中非金屬夾雜物的形狀、分布是沒有規(guī)律的，因此夾雜物在鋼 中引起裂紋也是隨機性的， 取決于夾雜物的性質、 尺寸、形狀及分布， 對于

3、同類型的夾雜物，由于形狀、分布和受力方向不同，往往產生斷 裂的情況也不盡相同， 有時兩種斷裂方式同時存在，有時兩種斷裂方式交替進行。 4、沿兩種不同類型夾雜物的相界開裂鋼中經常出現幾種夾雜物相共生在一起的復合夾雜物，由于各類 夾雜物之間的力學性能和物理性質不同，相界結合力較弱， 在拉應力作用下容易從相界開裂。在一定程度上，中心偏析對鋼絲拉斷的危害必脆性夾雜物。因為偏析在更大程度上影響了鋼絲的延伸性，從而使塑性變形不能在存在偏析的地方產生。 在鋼絲最初的拉拔過程中偏析導致小的裂紋的出現，等進入了最終拉拔時就導致了人字形斷口(chevroncracks)在連鑄過程中減少中心偏析的途徑有以下幾個：1

4、、中心偏析隨著中包過熱度的降低而降低，因此中包的鋼液溫度應該盡可能的低；二、偏析引起的鋼絲斷裂2、在結晶器和二冷安裝電磁攪拌。結晶器的電磁攪拌能夠減少 中心偏析的程度和范圍。 電磁攪拌同樣可改善v 形偏在鑄坯中心的存在；3、盡可能的降低拉速，能夠減輕中心偏析程度。三、馬氏體組織造成拉拔脆斷硬線屬高碳鋼， 控制冷卻時， 若冷卻時間太短， 對鋼材不起作用；若冷卻時間太長，就容易引起脆斷。在斯太爾摩控制冷卻上，穿水冷 卻是奧氏體急速過冷階段。 它的目的是控制具有高形變能壓扁的奧氏體晶粒長大和保留加工硬化的效果，為吐絲溫度和后部風冷段控制做 準備。軋制硬線錯誤的指導思想是，企圖使線材表面淬成馬氏體，然

5、 后通過心部自回火方式形成回火馬氏體。如果這樣， 在高速的軋制下線材表面得不到充分自回火，難免出現馬氏體殘余。 因為線材直徑只有 5.5mm，最大也只有9mm，它的斷面小，形變潛能也小，所以冷卻 不能過急，宜控制在0.3 0.6s ，使線材表面溫度始終在ms以上( 高于 400 ) ，以防止表面淬成馬氏體。 硬線的散卷風冷相當于 “等溫” 處理階段， 它的目的是控制鋼中以索氏體為主的組織，以利于提高拉拔性能。要求組織中鐵素體可能少且以塊狀均勻分布，而非網狀析出， 因而也應采用快速冷卻方式。但若冷卻速度過快， 也會產生貝氏體或馬氏體組織。尤其對于有合金元素偏析的鑄坯，冷卻速度達25/s 就容易產

6、生馬氏體。因此，冷卻速度宜為615/s ，使奧氏體分解轉變在接近 cct曲線的鼻尖進行。 對大直徑線材， 可選擇高的初始冷卻速度， 因為直徑增大， 隨體積增加的熱焓量比表面所失去的熱量要大，有促使先共析鐵素體增加，珠光體組織長大之趨勢。高碳馬氏體 既硬又脆，沖擊吸收功很低，斷后伸長率和斷面收縮率幾乎為零。同 時，馬氏體的比容比奧氏體大， 當奧氏體轉變?yōu)轳R氏體時鋼的體積增大。由于馬氏體轉變的不均勻性， 這種體積變化將引起很大的內應力， 使鋼發(fā)生變形，成為裂紋的根源。這樣，在拉拔力或其它外力的作用 下，易引起應力集中而使硬線脆斷。四、嚴重脫碳層造成拉拔脆斷線材的脫碳層直接影響著硬線的拉拔，對高碳硬

7、線來說，嚴重的 脫碳層好像一個缺口，不但承受面積小，應力增大，而且由于突然縮 頸，容易引起應力集中導致拉絲脆斷。通過脫碳層深度超標而使硬線脆斷的試樣斷口觀察和試樣金相分析，發(fā)現有裂紋和組織兩個重要特征。第一，硬線表面均存在白色長條，其中平行地分布著橫裂紋，有 的橫裂紋已深入基體。 因此， 硬線的斷線是由于它表層長條區(qū)內的橫裂紋擴展而引起的。 白色長條區(qū)是全脫碳形成的鐵素體組織，它是組織中的薄弱環(huán)節(jié)。第二，硬線組織不是所要求的以索氏體為主的組織， 而是網狀鐵素體和粗片狀珠光體。 網狀鐵素體的存在會導致抗拉強度下降，拉拔時承受變形能力差; 粗片狀珠光體的存在也會導致硬線塑韌性及拉拔能力的降低。 這

8、兩種組織是由于加熱溫度過高、加熱時間過長，鋼的相變溫度偏高，過冷度小而析出的，是脫碳的前沿產物。 此外，硬線隨拉拔變形程度的加大，加工硬化程度也增大，網狀鐵素 體和粗片珠光體的存在又增加硬線的脆性。當硬線拉拔時， 由于脫碳層產生橫裂紋， 而鄰近網狀鐵素體和粗片狀珠光體又不能有效地阻止裂紋的擴展，且受到拉拔、 收盤的扭絞力共同作用，部分硬線即刻脆斷。因此，鑄坯加熱溫度愈高，加熱時間愈長，爐內漏氣或其他不正 常因素愈多，脫碳會愈嚴重，從部分脫碳到全脫碳，使鋼失去更多的 碳。為了防止脫碳，應嚴格執(zhí)行規(guī)章制度，對不同鋼號和規(guī)格鋼坯及 時調整加熱溫度， 提高工作的責任感。 從控制脫碳優(yōu)化氧化鐵皮的角度考

9、慮，爐內應保持一定氧化氣氛，可形成薄的氧化鐵皮，阻止鋼坯 表面繼續(xù)脫碳。在預熱段應緩慢加熱( 至 850， 2h) ，并有合適的保溫。鋼坯在 850 1050時，由于脫碳有向拋物線頂點發(fā)展的趨勢， 應嚴格控制加熱時間不超過30min, 并要盡理縮短均熱段保溫時間。五、其它非冶金原因關于鋼絲拉拔時的斷絲，1984 年 zeevzimerman和 roverj.henry 對此作了探討。他們對鋼簾線用鋼絲在水箱拉絲機上拉拔時斷口用s em進行分析，觀察到拉拔斷口大部分成杯錐狀。并指出，鋼絲拉拔時，表面層金屬比心部金屬變形大，這引起表面層金屬沿長度方向受壓應力而中心部分受拉應力， 當此拉應力過大時致

10、使在中心部位產生中心破裂， 即形成 v 型裂紋或人字形裂紋。 并認為這種 v 型裂紋是拉拔斷絲成為大量杯錐狀斷口的原因。雖然zeevzimerman 和 rovertj. herry 對此研究得很詳細， 但是未能考慮后面工序中的捻制斷絲問題， 未能指出兩種杯錐狀斷口的內在聯系。1981 年， eddyg.demeyere在研究高低碳鋼的夾雜物對鋼絲拉拔時的可加工性能和機械性能的影響時，曾指出，在鋼絲拉拔到0.25mm過程中，很少或根本沒有發(fā)現由于夾雜物引起的斷絲更令人驚奇的是，即使50m大的零星存在的夾雜物也未能造成拉拔斷絲， 而主要是由于表面缺陷或過在造成的斷絲。他說，這種情況與簾線捻制時不同，由于在捻制時鋼絲受