材料加工工程開題報告模板

1、研究生學(xué)位論文選題報告及 論 文 工 作 實 施 計 劃學(xué) 院： 專 業(yè)： 研 究 生： 學(xué)位級別： 指導(dǎo)教師： 入學(xué)年月： xx大學(xué)研究生院2012年1月5日一、論文選題報告 論文題目：高性能簾線鋼盤條及鋼絲的工藝組織與性能研究方向：高性能簾線鋼盤條及鋼絲的工藝組織與性能課題來源國際基金項 目部、省級項 目橫 向聯(lián) 系自 擬合 同編 號經(jīng) 費 數(shù)（萬元）橫向10題目類型基 礎(chǔ)研 究應(yīng) 用研 究工 程應(yīng) 用其 它一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：1、國內(nèi)外鋼絲制品行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，遠在2000年前我國就采用了錘鍛方法制造金屬絲的生產(chǎn)技術(shù)，是世界上最早進行金屬絲生產(chǎn)的國家之一。直到19世紀歐洲工業(yè)

2、的興起，現(xiàn)代化鋼絲繩才被提上研究日程。鋼絲繩的發(fā)展經(jīng)歷了由低碳鋼絲制成的簡單結(jié)構(gòu)鋼絲繩，到索氏體化處理后的中碳鋼絲以及如今的高碳鋼絲捻制鋼絲繩。近年來，世界線材生產(chǎn)總量有所增長，中國及許多發(fā)展中國家線材產(chǎn)量迅速增加，日、英、法等國線材產(chǎn)量顯著減少。隨著我國成為世界上第一個鋼產(chǎn)量連續(xù)幾年超過2×104萬t的國家,標志著我國鋼鐵工業(yè)進入一個嶄新的發(fā)展階段。同時,我國在線材生產(chǎn)能力、管理、裝備水平等方面有了長足的進步，并建設(shè)了多套世界一流的線材生產(chǎn)設(shè)備，2004年我國線材產(chǎn)量達到4941萬t,占全世界線材總產(chǎn)量的40%以上,也成為世界第一線材大國1。但是,我國還不能稱作世界線材強國,因為仍

3、存在如生產(chǎn)工藝不完善、操作管理不精細、科研開發(fā)的投入不足和落后軋機數(shù)量多等諸多因素，使我國與世界高水平線材生產(chǎn)同行相比還有較大的差距，尚不能大量生產(chǎn)高附加值線材。目前我國還有部分線材品種仍然依靠進口維持生產(chǎn)，如鋼簾線、預(yù)應(yīng)力鋼絲及鋼絞線、高應(yīng)力彈簧鋼、不銹鋼、冷鐓鋼等線材。因此，線材生產(chǎn)面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整的繁重任務(wù)，必須優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，才能增強市場競爭力。鋼絲產(chǎn)品的應(yīng)用非常廣泛，涉及到國民經(jīng)濟的各個部門2-5。鋼絲生產(chǎn)是國民經(jīng)濟體系中不可缺少的重要組成部分。大生產(chǎn)的鋼種中，強度最高的鋼鐵材料是高碳珠光體鋼經(jīng)拉拔加工得以強化的高碳鋼絲。高碳鋼絲被廣泛應(yīng)用于輪胎增強用鋼簾線、橋梁用鍍鋅鋼絲、預(yù)

4、應(yīng)力混凝土用鋼絲等，在工業(yè)中也占據(jù)著重要地位。近年來，高碳鋼絲的高強度化取得了驚人的發(fā)展，同時，不進行整體強化，而采用滲氮處理來提高表面硬度的強化手段也已得到應(yīng)用。從追求鋼鐵材料極限強度的意義上來講，它是走在最前沿的材料。高性能的鋼絲繩不但要求足夠的強度(2000MPa)，還要求良好的抗疲勞性能和高的成材率。研究表明，鋼絲繩能否實現(xiàn)高性能化主要取決于其微觀結(jié)構(gòu)，而微觀結(jié)構(gòu)受控于原材料成分、拉拔和熱處理工藝。國內(nèi)高附加值線材產(chǎn)品的質(zhì)量問題主要體現(xiàn)在：1) 尺寸、表面質(zhì)量問題，如直徑尺寸公差大、氧化鐵皮厚、表面脫碳嚴重等，從而嚴重影響了線材制品質(zhì)量；2) 成分、內(nèi)部質(zhì)量問題，如化學(xué)成分控制精度低、

5、成分波動范圍大，偏析嚴重、硫磷含量商及氧化物與硫化物夾雜嚴重等，造成拉絲斷頭率高，通條性能差，強度差一般為80120MPa，嚴重影響使用質(zhì)量；3) 金相組織問題，如索氏體組織不穩(wěn)定、實際晶粒度為47級，晶粒大小不均等，造成一次減徑率低，需增加熱處理次數(shù)，同時影響鋼絲塑性與韌性指標；4) 力學(xué)性能問題，如性能偏低或偏高、同條性能不均勻等，造成鋼絲性能不合格，斷絲率高等問題。2003年10月，“從盤條到絲材及絲制品”國際會議在意大利Stresa召開。在高強度盤條、冷拔鋼絲及相關(guān)工藝研究方面提出了兩個主要研究方向：（1）在保持高強度水平的前提下，通過微觀組織設(shè)計與控制改善冷拔性能及韌性，同時降低環(huán)境

6、污染；（2）研發(fā)新技術(shù)和改進已有技術(shù)，以便經(jīng)濟、清潔和安全地生產(chǎn)高使用性能的鋼鐵產(chǎn)品，適用且用戶滿意、長服役壽命并易于回收及再循環(huán)使用。進入21世紀以來，中國逐漸成為世界制造業(yè)的中心。隨著鋼絲制品行業(yè)本身以及各相關(guān)行業(yè)的高速發(fā)展，中國的鋼絲制品企業(yè)趨向于下述幾個方面發(fā)展：（1）低成本化經(jīng)濟效益是所有行業(yè)追求的根本，因此降低鋼絲制品的生產(chǎn)成本是鋼絲制品企業(yè)主要的工作目標。降低生產(chǎn)成本可分為兩大方向：一是提高生產(chǎn)效率。隨著世界勞動力成本的不斷提高，采用先進的拉絲設(shè)備進行生產(chǎn)，提高生產(chǎn)過程的自動化程度。以及研究鋼絲高速拉拔形變機理，降低拉拔斷絲率，進而提高生產(chǎn)效率；二是降低生產(chǎn)成本，包括原料成本、能

7、耗、物耗等。2000年左右，德國、日本、西班牙等金屬制品發(fā)達國家開始高強度中碳鋼絲繩的研制，擬用價格較低的中碳鋼盤條取代目前所用的高碳盤條，以生產(chǎn)高強度鋼絲繩。（2）高性能化在航空工業(yè)、汽車工業(yè)以及高層建筑、大跨度橋梁建設(shè)中，鋼絲制品都起到了至關(guān)重要的作用。在這些領(lǐng)域中，不但要求鋼絲有足夠高的承載能力以保證安全性，還要求最大限度地減輕自重。因此人們從來沒有停止對高強度鋼絲的追求和研究，因為在滿足其他性能的前提下，提高強度一倍意味著降低一半的重量。據(jù)文獻報道，日本某研究機構(gòu)已在實驗室中制備出強度高達5000MPa的鋼絲繩產(chǎn)品。2、高性能珠光體盤條的熱處理工藝索氏體組織（細珠光體）具有良好的綜合機

8、械性能和拉拔性能，在鋼絲生產(chǎn)企業(yè)中，都將索氏體化處理作為鋼絲生產(chǎn)過程中的中間熱處理工藝，以調(diào)整鋼絲的機械性能和拉拔性能。索氏體化處理（國內(nèi)俗稱“鉛淬火”），是將奧氏體化的盤條通過不同冷卻介質(zhì)進行冷卻，達到等溫淬火的目的，實現(xiàn)從奧氏體到索氏體的轉(zhuǎn)變，最終得到索氏體化的盤條，以保證盤條具有最佳的綜合機械性能和拉拔性能。目前，獲得索氏體化的盤條主要有三種工藝： 2.1 DP工藝（Direct Patenting） 即盤條熱軋完后，直接通過STELMOR等強制風(fēng)冷方式實現(xiàn)盤條索氏體化。目前國內(nèi)外大多數(shù)企業(yè)采用此工藝生產(chǎn)橋梁纜索用鋼絲盤條。這方面的代表公司有日本神戶特鋼(KOBE) 的 KKP 盤條，以

9、及國內(nèi)的寶鋼、興澄等。為克服空氣冷卻能力不足的缺陷，日本神戶特鋼公司通過對傳統(tǒng) STELMOR 冷卻線的風(fēng)機布置位置進行了改造，并增加了風(fēng)機數(shù)量，保證制備的 KKP 盤條冷卻時獲得的索氏體組織更加均勻，索氏體含量也相應(yīng)有所提高。目前神戶特鋼公司生產(chǎn)的KKP盤條已能制備出強度級別為1770MPa，直徑為5mm 的懸索橋主纜鋼絲，并成功應(yīng)用于日本的明石海峽大橋（世界最大跨度懸索橋，兩根主纜中的一根為KKP盤條生產(chǎn)，另一根為日本新日鐵DLP 盤條）。國內(nèi)上海寶鋼企業(yè)采用該種技術(shù)，生產(chǎn)出1770MPa，直徑為7mm的斜拉索鋼絲，并應(yīng)用于蘇通大橋。2.2 LP工藝（Lead Patenting） 即將熱

10、軋生產(chǎn)的盤條作為初始材料，重新加熱進行奧氏體化，再通過鉛浴處理的方式實現(xiàn)盤條的索氏體化，該種工藝在國內(nèi)金屬制品企業(yè)中較少采用。由于鉛浴比空氣具有更高的熱容量，冷卻能力更強，同時，鉛溫較為穩(wěn)定，因而可在一個接近等溫條件下發(fā)生奧氏體到珠光體的轉(zhuǎn)變，獲得的索氏體組織均勻，片層更加細小。有研究表明，通過LP工藝獲得的盤條強度要比同成分的DP盤條強度高100150MPa，此外，盤條的塑性也有所提高。采用此種工藝的公司有日本神戶特鋼（KOBE）及英國的Corus和Bridon公司。2.3 DLP工藝（Direct inline Patenting） DLP 工藝是日本新日鐵公司的專利技術(shù)，即利用融鹽和鉛具

11、有相似的冷卻能力，將熱軋盤條通過鹽浴槽實現(xiàn)等溫淬火，獲得索氏體組織。DLP工藝生產(chǎn)的盤條強度和韌性優(yōu)于DP工藝生產(chǎn)的盤條，和LP工藝相比，該工藝有兩個明顯優(yōu)勢：1）不需重新奧氏體化加熱，節(jié)約了能源，同時也防止了加熱過程中的奧氏體晶粒粗化；2）避免了鉛介質(zhì)的毒性，更加環(huán)保。從目前橋梁鋼絲生產(chǎn)實踐看，該種盤條制備的鋼絲強度級別較高，尤其是鋼絲扭轉(zhuǎn)性能好。目前該種工藝并配合合金化工藝已能生產(chǎn)強度為1770MPa、直徑為 5mm ，以及強度為2000MPa、直徑為5mm的鍍鋅鋼絲，已成功應(yīng)用于日本明石海峽大橋、香港昂船洲大橋、韓國仁川大橋等國內(nèi)外特大型懸索橋和斜拉橋。 上述索氏體化熱處理方法各有特點,

12、從上述3種工藝生產(chǎn)的盤條和鋼絲的性能對比分析，LP和DLP工藝制備的盤條性能優(yōu)于DP工藝（圖1），但DP工藝更節(jié)能和環(huán)保，是國內(nèi)鋼絲生產(chǎn)企業(yè)普遍采用的工藝方法。因此，根據(jù)不同工藝特點，弄清影響提高橋梁纜索用鋼絲強度的主要因素是研究的關(guān)鍵問題之一。圖1 索氏體化工藝對盤條力學(xué)性能的影響6Fig.1 Influence of sorbite technological on mechanical properties of steel rod3、拉拔鋼絲的特點冷拉鋼絲與熱軋鋼材相比，具有以下特點7:(l)鋼絲經(jīng)過一系列的冷拉拔加工，可以拉成直徑很小的產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代拉拔技術(shù)水平的進步，能冷拉達0.0

13、1mm的合金鋼絲和中0.00lmm的優(yōu)質(zhì)碳素鋼絲。而熱軋線材目前最小斷面尺寸是中5.0mm。(2)鋼絲產(chǎn)品的斷面幾何形狀準確、尺寸偏差小、表面光滑致密、光潔度高，可不再經(jīng)任何其它加工而直接用于其它工業(yè)部門，例如用于加工要求較高的紡織和機電儀表工業(yè)部門等。(3)鋼絲產(chǎn)品經(jīng)過冷拉拔變形，材料因加工硬化而獲得較高的抗拉強度及韌性。其強度一般比普通熱軋鋼材要高12倍。因此，用冷拉鋼絲來代替普通線材作某些用途時，可節(jié)約鋼材50%左右。(4)鋼絲產(chǎn)品具有良好的彈性及塑性。能經(jīng)冷彎成形制作各種彈簧，可不經(jīng)熱處理直接使用，以滿足某些特殊需要。(5)某些鋼絲產(chǎn)品強度較低。如低碳鋼絲經(jīng)過熱處理后，其性能偏軟，可用

14、于民用捆扎、編織等方面。(6)成品鋼絲經(jīng)過后序工序鍍層處理后，具有防腐、導(dǎo)電以及能與橡膠結(jié)合等特性，依照鋼絲原料的化學(xué)成分不同，可加工成為某些特殊物理性能的產(chǎn)品，如具有不銹、耐酸、耐熱、低電阻、低磁性、易切削等性能的鋼絲。4 鋼絲繩生產(chǎn)工藝流程高強度鋼絲繩的生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工作，流程很長，影響因素相當(dāng)復(fù)雜，任何一個環(huán)節(jié)中存在的問題都會影響到最終產(chǎn)品的性能810。傳統(tǒng)的高強度鋼絲繩生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。鋼絲制品業(yè)的原料為6.513mm的熱軋盤條，經(jīng)力學(xué)性能、化學(xué)成分等基本檢查合格后投入生產(chǎn)；冷拉拔前需要進行去除熱軋盤條表面的氧化皮、酸洗除銹、涂潤滑層等預(yù)處理；由于鋼絲拉拔是一個冷變形過程，伴隨著

15、劇烈的加工硬化，難以一次拉拔至成品尺寸，因此以兩次中間熱處理為標志將拉拔變形分為大、中、細拉三個階段；大、中拉間的正火處理的目的是消除拉拔過程中所造成的加工硬化，恢復(fù)鋼絲塑性，以便進行進一步的冷拉拔；而細拉前進行的中間熱處理不但可以消除拉拔過程中所造成的加工硬化，其主要目的是為了生產(chǎn)出具有良好綜合機械性能的成品鋼絲。一般采用鉛浴淬火工藝，以獲得可拉拔性最好的索氏體組織；根據(jù)鋼絲制品不同的使用環(huán)境，細拉前需進行鍍鋅、鍍銅或磷化等處理；根據(jù)所生產(chǎn)的鋼絲繩結(jié)構(gòu)將成品鋼絲進行捻股成繩。圖2鋼絲繩生產(chǎn)工藝路線示意圖4、鋼絲拉拔預(yù)處理大部分鋼絲線材在冷拉拔前都需要進行表面預(yù)處理11，這是因為無論是熱軋線材

16、或經(jīng)熱處理后的半成品鋼絲，其表面均有一層硬而脆的氧化皮層。在控制不好的情況下，氧化層可高達占重量比的2.0%2.5；即使國外軋制條件較先進的情況下，每噸線材的氧化量也有35公斤，占重量比的0.3%0.5。這些氧化鐵皮一方面使后序工序潤滑層不能牢固地和鋼材基體結(jié)合，另一方面在拉拔時，因為氧化鐵皮硬度很高，塑性較差，會刮傷模具和鋼絲表面，再則氧化鐵皮夾在模壁與鋼絲之間，不僅會增大其間的摩擦，增大了摩擦力，嚴重時會引起斷絲；而且有時氧化鐵皮可能被壓入鋼絲基體之中，造成保護層形成“翹皮”等缺陷。因此，必須在鋼絲拉拔前去除這些氧化鐵皮層。去除的方法，按其性質(zhì)有機械法和化學(xué)法兩種。目前在國內(nèi)大量采用的方法

17、還是化學(xué)酸洗法，機械法只是在低碳鋼線材和中、高碳鋼線材的預(yù)處理上得到應(yīng)用。5、鋼絲的拉拔冷拔鋼絲生產(chǎn)過程中，原料在拉拔力作用下，形成徑向壓縮軸向拉伸的應(yīng)力狀態(tài)，使金屬產(chǎn)生塑性變形1213。金屬內(nèi)部組織沿著變形方向被拉長，形成所謂纖維狀組織，在顯微鏡下可以看到纖維狀的程度與拉拔鋼絲的總壓縮率呈正比。冷拔鋼絲強度隨著總壓縮率的增大而升高，但是用加大總壓縮率來提高鋼絲強度一定要防止過大的冷加工硬化，過大的總壓縮率會導(dǎo)致鋼絲韌性惡化。除總壓縮率外，道次壓縮率對鋼絲性能亦有顯著影響?？倝嚎s率相同條件下，道次壓縮率越大鋼絲強度越高，但鋼絲韌性較差；道次壓縮率小，生產(chǎn)效率低，但鋼絲綜合性能較好。隨著鋼絲生產(chǎn)

18、技術(shù)研究的發(fā)展，采用先進的拉拔道次間的冷卻手段，可使鋼絲拉拔道次壓縮率提高到30%以上，而對鋼絲機械性能無不利的影響。表1不同品種鋼絲的道次壓縮率在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，特別是沒有良好的潤滑、冷卻系統(tǒng)的前提下，拉拔速度對成品鋼絲機械性能有明顯的影響，表現(xiàn)為拉拔速度加快，鋼絲強度升高，而彎曲、扭轉(zhuǎn)等韌性性能下降。拉絲工序在實際生產(chǎn)中分為預(yù)拉、大拉、中拉、細拉14等過程。由于拉拔過程中各階段采用的拉拔功率不一樣，拉拔速度也不一樣，因此采用的潤滑方式也不一樣，一般大拉和中拉可以采用固體潤滑粉，而細拉時，為保證拉拔的順利進行，經(jīng)常采用液體潤滑的方式。冷拔鋼絲抗拉強度對于各類鋼絲，例如制繩鋼絲、彈簧鋼絲、預(yù)應(yīng)力

19、鋼絲等，均是一項很重要的指標15。在制定生產(chǎn)工藝流程和拉拔路線、拉拔道次時，都是為了能得到標準所規(guī)定的用戶所需要的機械性能（強度和韌性）。根據(jù)多年來生產(chǎn)中實際測定表明，影響成品冷拉鋼絲的抗拉強度b值的影響因素有很多：鋼絲的化學(xué)成分（C、Mn）、熱處理時工藝制度、壓縮率（Q）、道次壓縮率（qCP）、拉絲速度（V）、拉絲機的冷卻方式和潤滑效果等。因而要準確預(yù)測和確定冷拔后成品鋼絲的抗拉強度也是比較困難的。為此，許多學(xué)者提出了不同的強度預(yù)測計算公式，其中較有代表性的是波捷姆金公式：該公式由以下幾部分組成： b=B+b (1) B=100C+53-D (2) (3) (4)式中：鋼絲冷拉后的抗拉強度；

20、鋼絲熱處理后的抗拉強度；冷拉鋼絲的抗拉強度增長值；鋼絲含碳量（%）；鋼絲總壓縮率（%）；鋼絲道次壓縮率（%）；鋼絲熱處理后直徑（mm）；拉拔道次數(shù)。6、鋼絲拉拔變形的研究由于長期以來國內(nèi)外廠家都是采用共析點附近的高碳鋼作為高強度鋼絲的生產(chǎn)原料，所以對冷拔鋼絲變形的研究多集中于共析珠光體鋼的冷拉拔組織變形。6.1 鋼絲拉拔變形受力分析拉絲變形是在一個特殊的應(yīng)力狀態(tài)下進行的，它與一般的拉伸變形完全不同。在拉絲狀態(tài)下，材料受到徑向壓應(yīng)力和軸向拉應(yīng)力的作用，其受力狀態(tài)見圖3a（忽略拉拔過程中摩擦力的作用）。根據(jù)Tresca屈服條件16，可求出在拉絲模內(nèi)，應(yīng)力和的分布如圖3a下半部所示?？梢钥吹?，在剛進

21、入拉絲模時，材料主要受壓應(yīng)力的作用，即將通過拉絲模時，材料的受力的情況為： (5) (6)而應(yīng)力沿著徑向分布的規(guī)律：在變形區(qū)，每個環(huán)形外表面上作用的應(yīng)力，內(nèi)表面上作用的應(yīng)力，如圖3b所示。徑向應(yīng)力總是試圖減小其外表面的面積，因此距中心越遠，外表面的面積越大，所需的應(yīng)力也越大。根據(jù)屈服判據(jù)，越靠近材料的表面，壓應(yīng)力越大，則拉應(yīng)力越??；而在材料的心部，壓應(yīng)力較小，而拉應(yīng)力較大16。因此，在拉絲狀態(tài)下，材料表面上在拉絲模入口處受到最大的壓應(yīng)力，心部在拉絲模出口處受到最大拉應(yīng)力和較小的壓應(yīng)力。若考慮摩擦力的作用，材料的應(yīng)力大小還與模具設(shè)計、拉絲過程中的潤滑等有關(guān)，因此材料在拉絲模腔中的變形是一個極其復(fù)

22、雜的過程。圖3拉絲的應(yīng)力狀態(tài)分析圖a ：材料的屈服強度，：軸向應(yīng)力，：垂直于軸向的應(yīng)力，D1，D2：拉絲前后材料的直徑大??；圖b ：作用在環(huán)形外表面上的應(yīng)力，：作用在環(huán)形內(nèi)表面上的應(yīng)力。6.2 鋼絲拉拔組織變形研究Langford1718通過研究鋼絲拉拔過程中鋼絲橫截面上組織的變化規(guī)律，描述了珠光體鋼冷變形過程中的微觀組織結(jié)構(gòu)變化。根據(jù)鋼絲拉拔變形應(yīng)力狀態(tài)可知，與縱截面相比，鋼絲橫截面表現(xiàn)出的是軸對稱的變形而非縱截面上呈現(xiàn)的平面應(yīng)變狀態(tài)，所以對橫截面進行研究更能體現(xiàn)鋼絲拉拔變形的特征。圖4 大應(yīng)變（=5.1）拉拔變形珠光體鋼絲TEM形貌（a）縱截面（b）橫截面研究發(fā)現(xiàn)拉拔變形后鋼絲縱截面上形成

23、纖維狀組織（如圖4a所示），橫截面上珠光體片層發(fā)生劇烈扭曲（見圖4b），傳統(tǒng)理論認為是脆性相的滲碳體也表現(xiàn)出一定的塑性變形能力。在珠光體鋼中，雖然滲碳體只占1/8左右，但是滲碳體是珠光體鋼中的強化相，鋼絲力學(xué)性能與其形態(tài)和分布狀態(tài)密切相關(guān)。因此，國內(nèi)外研究者一直把珠光體鋼變形中滲碳體的變化作為一個研究的重點 1921。由于冷拔鋼絲力學(xué)性能與其珠光體片層間距直接相關(guān)，因此國外研究者1822通過研究鋼絲縱截面微觀組織得出鋼絲珠光體片層間距與鋼絲拉拔應(yīng)變間存在如下函數(shù)對應(yīng)關(guān)系： (7)式中 ：拉拔變形后珠光體片層間距；：鋼絲初始片層間距；：拉拔變形應(yīng)變。如圖5所示為珠光體片層間距隨拉拔應(yīng)變增大的變化

24、曲線，從圖可以看出實驗測得結(jié)果比較符合軸對稱變形，而根據(jù)平面應(yīng)變變形計算的片層間距減小速度明顯快于實驗結(jié)果。同理，如圖6所示珠光體中鐵素體和滲碳體片層厚度隨應(yīng)變量具有相同變化趨勢。圖5 拉拔應(yīng)變-珠光體片間距關(guān)系曲線圖6 拉拔應(yīng)變-片層厚度關(guān)系曲線246.3 鋼絲拉拔變形加工硬化現(xiàn)象研究層片珠光體組織的強度主要取決于層片間距，但是當(dāng)間距在0.1m時，屈服強度只有1000MPa左右。同時，片層間距S=0.1m時，已屬于細珠光體組織，因此要通過控制共析轉(zhuǎn)變來減小間距是非常困難的。然而，利用鐵素體-滲碳體雙相組織的強烈加工硬化效應(yīng)可進一步發(fā)揮珠光體組織的強度潛力。Embury和Fisher率先研究珠

25、光體鋼冷拉拔變形與強度的關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)珠光體片層間距隨著拉拔應(yīng)變量的增大而逐漸減小，并對冷變形珠光體鋼的屈服強度隨拉拔應(yīng)變的變化規(guī)律提出了修正的Hall-Petch關(guān)系。他們認為滲碳體對位錯運動的阻礙效果等同于晶界，并指出滲碳體片層厚度和珠光體片間距隨著冷變形鋼絲的直徑減小而減小，其應(yīng)變是軸對稱的，鋼絲強度符合加工硬化關(guān)系 (8)式中 ：應(yīng)變?yōu)闀r的流變應(yīng)力 k：Hall-Petch系數(shù)； ：為珠光體片層間距日本學(xué)者Seiki NISHIDA23等人分別考慮鐵素體和滲碳體在拉拔變形過程中的加工硬化，然后采用混合律計算一定變形量下鋼絲的流變應(yīng)力。他們認為珠光體鋼絲拉拔過程中兩相比例、滲碳體強度不變

26、，主要分析了鐵素體的加工硬化，得出如下關(guān)系式： (9)式中 ：拉拔變形后鋼絲的流變應(yīng)力；：滲碳體強度；：鐵素體初始流變應(yīng)力； ：滲碳體含量；：鐵素體含量；：彈性常數(shù)；：柏氏矢量；：鐵素體初始片層厚度；：拉拔應(yīng)變量；、B：常數(shù)如圖7所示為經(jīng)不同溫度等溫轉(zhuǎn)變（即不同片層間距）珠光體鋼絲拉拔應(yīng)變量和抗拉強度關(guān)系曲線（拉絲速度3.3×10-2m/s），圖中曲線為采用混合率計算的結(jié)果。從圖可以看出應(yīng)變量較小時，模擬曲線和實驗測試數(shù)據(jù)吻合較好，但應(yīng)變量大于2.0后，混合律計算的加工硬化值低于實驗數(shù)據(jù)。圖7 珠光體鋼絲應(yīng)變量和抗拉強度關(guān)系曲線圖7所示結(jié)果說明，分別考慮鐵素體、滲碳體的加工硬化，并采

27、用混合律計算不同應(yīng)變量鋼絲強度的方法在珠光體鋼大應(yīng)變拉拔變形中適用性較差，這可能是模型中加工硬化只考慮鐵素體位錯密度的增加，并未考慮珠光體片層組織排列形式變形所帶來的強化效果。加工硬化的效應(yīng)取決于晶體在塑性形變過程中位錯密度的改變。而鐵素體滲碳體雙相組織形變過程中位錯密度的改變可分為兩部分：一是由于協(xié)調(diào)形變的要求所決定的；二是位錯交互作用所引起的。比小得多，可以略去不計。因此，相同拉絲變形條件下，雙相的珠光體組織加工硬化效應(yīng)遠比純鐵變形明顯。設(shè)珠光體片層間距為S，切變面與層片相垂直，在每一滑移面中央部分的切應(yīng)變?yōu)閞，滑移面兩端與幾乎不能形變的滲碳體緊密粘接在一起的，因而靠近滲碳體的應(yīng)變量接近零

28、，這樣就使?jié)B碳體之間的鐵素體出現(xiàn)S形的晶格彎曲，彎曲半徑（R）近似等于，因此協(xié)調(diào)形變所產(chǎn)生的位錯密度為： (10)流變應(yīng)力與位錯密度的關(guān)系如下式所示： (11)由此可以得出： (12)式中C為常數(shù)。經(jīng)冷加工后，鐵素體層片中出現(xiàn)位錯胞狀亞結(jié)構(gòu)。胞狀亞結(jié)構(gòu)的存在所引起的強化作用可由下式表示： (13)這表明冷形變加工硬化是產(chǎn)生協(xié)調(diào)形變后位錯密度增加的結(jié)果。鐵素體的晶格畸變是與滲碳體不可形變分不開的。滲碳體在外力作用下使鐵素體獲得胞狀亞結(jié)構(gòu)，并使高位錯密度的壁穩(wěn)定下來，這就是目前國內(nèi)外研究者所認同的層片珠光體組織冷形變硬化的實質(zhì)。6.4劇烈冷拔塑性變形及其組織性能變化劇烈冷拉塑性變形是指真應(yīng)變超過2

29、.85的大形變量的冷拉加工方法25，文獻26發(fā)現(xiàn)超過該應(yīng)變量時，滲碳體發(fā)生局部分解;文獻25,2729研究了冷拉珠光體鋼絲的力學(xué)性能與織之間的關(guān)系，然而眾多研究并未得到一致性的結(jié)論，尤其是當(dāng)真應(yīng)變超過2.85以后珠光體鋼絲力學(xué)性能的演變規(guī)律和加工硬化機制研究。劇烈冷拉塑性變形已有多年研究歷史，主要是由于通過這種變形的鋼絲在冷拔過程中所表現(xiàn)出來的特殊的形變強化特點，同時鋼絲仍保持一定的延展性。通過劇烈冷拉塑性變形制備的珠光體鋼絲可作為結(jié)構(gòu)材料，在實際生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。劇烈冷拉塑性變形鋼絲主要用于制作輪胎簾布、彈簧、鋼纜鋼索、吊橋懸纜等。這些產(chǎn)品主要由共析鋼經(jīng)過冷拔到一定尺寸后再進行退火進而獲得

30、索氏體組織，然后再拉拔到最終尺寸。隨著變形量增大，鋼絲的抗拉強度也隨之增強。前段時間，已經(jīng)在實驗室拉拔出抗拉強度超過5GPa的鋼絲。而近來，日本學(xué)者在實驗室已可以得到抗拉強度7GPa的鋼絲。另外，經(jīng)過劇烈冷拉塑性變形的珠光體鋼絲同時具有很高的硬度，其硬度值可與高碳淬火鋼的硬度相媲美，如圖8(b)。圖8 珠光體鋼絲的珠光體片層組織圖30一般情況下，傳統(tǒng)加工理論都認為珠光體中的滲碳體特別脆，很難參與塑性變形。但許多現(xiàn)象表明在珠光體鋼拉拔過程中，滲碳體確實可以發(fā)生塑性變形，尤其在劇烈塑性變形時表現(xiàn)得更明顯，并提出了幾種可能的滑移系。目前有很多理論來解釋這一有趣的現(xiàn)象，比較典型的理論是由于拉拔塑性變形

31、時兩向高壓應(yīng)力狀態(tài)，迫使脆性滲碳體參與某一有利位向滑移，而導(dǎo)致滲碳體層斷裂破碎，最終均布于組織中成為強化相31。又因珠光體鋼屬共析鋼，所以可以通過劇烈塑性變形冷拉鋼絲，而不至發(fā)生斷裂28。當(dāng)拉拔變形量達到>2.85劇烈塑性變形以后，將會得到非常高的抗拉強度，同時還具有很高的韌性，且塑性產(chǎn)生了一定回復(fù)。自70年代以來，不少學(xué)者提出冷加工劇烈塑性變形珠光體鋼或低碳鋼中，滲碳體能夠發(fā)生強制溶解現(xiàn)象。珠光體鋼經(jīng)過劇烈塑性變形后，其內(nèi)部的滲碳體層出現(xiàn)局部溶解現(xiàn)象，大量研究28，3234已經(jīng)證實這種現(xiàn)象的存在，但卻沒有對碳化物溶解進行定量分析。這些研究中分別采用了HREM(high resoluti

32、on electron microscopy)、TAP和APFIM(atom probe field ion microscopy)等方法。由穆斯堡爾光譜分析檢測出在冷拉過程中大約有20%一50%甚至更多的滲碳體溶解33,3537。近來，APFIM38和3DAP(three dimension atom probe)33研究表明，經(jīng)過劇烈冷拉塑性變形的珠光體鋼絲中大量碳原子溶解到鐵素體相中。內(nèi)摩擦分析和穆斯堡爾光譜分析試驗也表明，大量滲碳體會在室溫下發(fā)生溶解。由于滲碳體在室溫下是非常穩(wěn)定的，而碳在鐵素體中的溶解度也是有限的，因此這一現(xiàn)象已經(jīng)引起了許多學(xué)者的注意37。通過X射線衍射、TEM和AP

33、FIM試驗方法研究表明，當(dāng)劇烈冷拉塑性變形程度達到真應(yīng)變5.1時，會導(dǎo)致滲碳體全部分解，碳原子幾乎全部溶解到鐵素體中。在多年以前就有人開始從事這方面的研究，然而許多現(xiàn)象被忽視或討論的并不充分。1961年Belous和Cherepin第一次通過熱磁分析方法總結(jié)得出，室溫條件下經(jīng)過劇烈冷拉塑性變形的珠光體鋼中部分滲碳體會發(fā)生分解39，但在當(dāng)時這個發(fā)現(xiàn)沒有引起人們足夠重視。拉拔過程中，珠光體鋼絲內(nèi)部微觀組織的轉(zhuǎn)變以及變形行為，與其內(nèi)部組織形態(tài)息息相關(guān)40。隨拉拔量的增大，珠光體層片趨向于軸向排列，導(dǎo)致鋼絲強度不斷提高。拉拔程度增大，滲碳體層與鐵素體層要協(xié)調(diào)變形，但滲碳體層脆性大，而鐵素體層塑性好，導(dǎo)

34、致滲碳體層最終破碎40。Wong Jong Nam等36用穆斯堡爾光譜分析等方法發(fā)現(xiàn)，珠光體鋼絲內(nèi)部珠光體層間距和轉(zhuǎn)變溫度對拉拔過程中滲碳體溶解及拉拔鋼絲的抗拉強度變化具有重要影響。滲碳體溶解主要受滲碳體層厚度以及內(nèi)層間距影響，而滲碳體的變形則不僅僅取決于層間距，也取決于滲碳體層所受的應(yīng)力狀態(tài)。此應(yīng)力狀態(tài)則取決于滲碳體層與拉拔軸向的位向關(guān)系。V. G Gavriljuk利用TEM、穆斯堡爾光譜分析和內(nèi)摩擦分析等檢測手段，深入研究了冷拔鋼絲在加工過程中的組織演變過程 6.5劇烈冷拉塑性變形的研究方法目前，許多檢測方法已用于滲碳體在珠光體鋼中的溶解研究當(dāng)中。如鋼中組織變化的微觀形貌可以采用TEM進

35、行觀測。X射線分析方法可以通過衍射波峰的寬度來分析劇烈塑性變形后內(nèi)部組織或晶粒尺寸，以及確定微觀組織內(nèi)部彈性應(yīng)變程度。這些實驗檢測方法己成功用于從滲碳體相的微觀組織狀態(tài)獲取演變信息。目前國外學(xué)者普遍采用的檢測手段有如下幾種:(l)基于鐵素體和滲碳體具有不同熱磁性能的熱磁分析方法。塑性變形可以改變珠光體鋼絲的飽和磁性，利用這種方法可觀測經(jīng)劇烈冷拉塑性變形后鋼絲的熱磁性能變化，定量分析內(nèi)部組織的相變;(2)穆斯堡爾光譜分析不僅可以研究不同相的熱磁性能，而且可以研究不同組織結(jié)構(gòu)中同一種相鐵原子的熱磁性能。穆斯堡爾光譜分析與X射線衍射對金屬和合金組織分析的本質(zhì)區(qū)別是，Debye-Waller因素不影響

36、穆斯堡爾光譜的整體強度，卻顯著降低x射線反射強度41。與x射線衍射分析相比，盡管由于熱處理或變形造成了晶格缺陷，穆斯堡爾光譜分析仍可以分析相變過程，且這種分析誤差在1%以下;(3)內(nèi)摩擦(Internal friction)分析法主要用來觀測間隙原子與位錯之間的交互作用;(4)中子衍射被證實是一種跟蹤探測滲碳體溶解的一種行之有效的方法。中子衍射的優(yōu)勢就是在于探測質(zhì)量輕的原子，如碳原子等;(5)由于珠光體鋼中組織非常細小，觀察比較困難，TAP(topographic atom Probe)具有研究滲碳體與鐵素體化學(xué)成分起伏變化的獨特功能32。利用TAP方法可以探測到在劇烈冷拉塑性過程中在滲碳體片

37、層周圍化學(xué)成分的起伏變化。6.6劇烈冷拉塑性變形滲碳體溶解機理根據(jù)文獻可以總結(jié)出，劇烈冷拉塑性變形中滲碳體溶解主要有以下三個原因?qū)е掳l(fā)生:第一，由于滲碳體中碳原子與鐵素體中位錯之間的結(jié)合焓大于碳原子與滲碳體中鐵原子的結(jié)合焓，使?jié)B碳體中的碳原子掙脫鐵原子的束縛，跑到鐵素體中去。第二，在塑性變形過程中，位錯優(yōu)先在鐵素體與滲碳體界面上束集 29。束集的位錯在變形過程中切斷了連續(xù)的滲碳體片層，又從滲碳體中“奪”取了碳原子，這是使?jié)B碳體不斷溶解的動力學(xué)條件之一。第三，由于以上兩個因素作用，冷拉大塑性變形鋼絲中鐵素體內(nèi)的碳原子主要聚集在位錯周圍，而不是固溶在鐵素體內(nèi)。根據(jù)文獻41，滲碳體溶解的另一種機理是

38、由于劇烈冷拉塑性變形使?jié)B碳體片層減薄，導(dǎo)致自由能升高，使?jié)B碳體變得不穩(wěn)定，這種機理主要是基于以下的試驗分析結(jié)果:第一，根據(jù)研究27，劇烈冷拉塑性變形珠光體鋼中鐵素體內(nèi)沒有大量的位錯密度。第二，劇烈冷拉塑性變形時，由于滲碳體片層的減薄而導(dǎo)致表面能增加，從而產(chǎn)生了吉布斯一湯姆森效應(yīng)，使碳原子逐漸溶解到鐵素體中去。第三，溶解動力學(xué)受碳原子擴散的制約。拉拔中溫度可能達到幾百攝氏度，這樣的溫度足以滿足碳原子在鐵素體中擴散的要求。如果變形速度足夠大，我們可以認為碳原子擴散、滲碳體溶解發(fā)生在塑性變形后的冷卻過程中。TEM分析己經(jīng)揭示了鋼絲拉拔過程中出現(xiàn)的這些獨特的組織演變4243。隨著拉拔的進行，珠光體層間

39、距減小。根據(jù)Hall-Petch公式，抗拉強度與珠光體層間距有直接關(guān)系。盡管滲碳體幾乎不具有塑性，但在珠光體中的滲碳體層仍能在拉拔時隨鐵素體發(fā)生一定量的變形，最終滲碳體層破碎成微粒，呈二維排列。Languillaume等學(xué)者29利用HREM已經(jīng)研究分析得出，破碎的納米數(shù)量級的滲碳體微粒最終溶解于鐵素體是為了減少破碎微粒的表面能。二、課題學(xué)術(shù)和使用意義：隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，金屬制品己成為國民經(jīng)濟的重要支柱，而鋼絲作為金屬制品的重要產(chǎn)品之一，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)，以及人民的日常生活中，但目前國內(nèi)的鋼絲生產(chǎn)技術(shù)無法滿足我國經(jīng)濟的發(fā)展。其中，鋼絲力學(xué)性能不均勻是個普遍性的問題，也是我國與鋼鐵強國

40、鋼絲質(zhì)量差距中的一個重要方面。因此研究如何提高鋼絲力學(xué)性能的均勻性的問題就顯得非常迫切，而影響鋼絲力學(xué)性能的因素有原料盤條質(zhì)量的均勻性、鋼絲在拉拔中的變形條件、熱處理工藝控制參數(shù)的波動。由于鋼絲高速拉拔變形的機理與慢速變形過程中變形機制有非常大的區(qū)別，所以導(dǎo)致我國的鋼絲生產(chǎn)企業(yè)擁有一整套具有國際先進水平的生產(chǎn)線卻不能高效生產(chǎn)出國際市場上的高端產(chǎn)品以滿足國內(nèi)市場需求。近年來，雖然我國鋼絲制品的強度得到顯著提升，但是，影響鋼絲力學(xué)性能的很多因素并未研究清楚，包括鋼絲拉拔變形過程中微觀組織與力學(xué)性能的變化、珠光體鋼絲在高溫下的組織變化和斷裂問題。由上述文獻綜述可知，對于珠光體鋼塑性變形過程的研究，主

41、要集中于慢速變形過程中珠光體組織形態(tài)及其力學(xué)性能演變規(guī)律。隨著現(xiàn)代鋼絲制品生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，對鋼絲力學(xué)性能要求越來越高，鋼絲拉拔速度越來越快，拉絲變形成為高速大應(yīng)變塑性變形過程因此其組織變形力學(xué)性能演變均表現(xiàn)出與慢速變形過程不同的變化規(guī)律，因此對高速大應(yīng)變過程中的珠光體組織形態(tài)及其力學(xué)性能的演變規(guī)律有著十分重要的意義。三、課題研究目的、內(nèi)容、技術(shù)路線1、研究目的：線材制品是線材盤條的深加工產(chǎn)品,它是經(jīng)過固定的工藝路線及一些必要的生產(chǎn)工序,對線材進行一系列加工處理后得到的具有一定組織、力學(xué)性能及不同適用規(guī)格的產(chǎn)品。盤條作為線材制品的原料,其質(zhì)量狀態(tài)直接影響到制品的生產(chǎn)及品質(zhì)。據(jù)資料統(tǒng)計,199

42、8年我國進口線材達到80萬噸,進口的主要品種是目前國內(nèi)不能生產(chǎn)或產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)的高碳優(yōu)質(zhì)硬線盤條及一些特殊要求的盤條，因此，高性能盤條的研究與開發(fā)不僅具有重要經(jīng)濟價值也具有戰(zhàn)略意義。另外，冷拔高碳鋼絲具有極高的強度，它被廣泛應(yīng)用于汽車、交通、橋梁等關(guān)乎國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是一種非常重要的工業(yè)基礎(chǔ)材料。隨著現(xiàn)代化控制技術(shù)以及設(shè)備成套技術(shù)的發(fā)展，鋼絲制品也在不斷的進步，主要體現(xiàn)在三個方而:一是不斷提升的拉絲變形速度和連續(xù)生產(chǎn)過程，從傳統(tǒng)的2-3m/s，上升到8-15m/s，從原來的單?；蛏倌＠蔚浆F(xiàn)在的多模(8-25)連續(xù)拉拔;二是不斷追求更高的使用性能，包括強度、塑性、疲勞和扭轉(zhuǎn)性能等;三是努力

43、使用更廉價的原材料生產(chǎn)高性能的鋼絲，以降低生產(chǎn)成本。針對這些現(xiàn)代鋼絲工業(yè)的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的鋼絲生產(chǎn)理論很難完全滿足指導(dǎo)工藝改進的要求。急需發(fā)展與深入有關(guān)機理與工藝的研究，以更好地推動工業(yè)的發(fā)展。因此，對拉拔形變過程中珠光體微觀結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能的演變規(guī)律進行研究。2、研究內(nèi)容：1：通過將國際國內(nèi)不同企業(yè)生產(chǎn)的不同牌號的盤條進行組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能分析，找出彼此間的差異，差異主要指標為（索氏體化率，先析鐵素體化率，非金屬夾雜，脫碳層，氧化皮形貌，表面質(zhì)量等），聯(lián)合企業(yè)的實際生產(chǎn)探討控軋控冷過程中涉及的多種工藝因素對性能的影響，尋找及掌握影響簾線鋼線材性能優(yōu)化的重要和敏感的控軋控冷工藝參數(shù)，實現(xiàn)對簾線

44、鋼線材性能控制和生產(chǎn)工藝優(yōu)化；2：珠光體組織變形特征及力學(xué)性能的演變規(guī)律：研究珠光體組織，即鐵素體+滲碳體雙相組織在高速大應(yīng)變拉絲變形（徑向受壓+軸向受拉）這種特殊應(yīng)力狀態(tài)下的變形特征，并分析鐵素體+滲碳體兩相分布狀態(tài)對鋼絲力學(xué)性能和加工硬化的影響，從組織形貌上探索大應(yīng)變冷拉拔鋼絲高強度的來源；3：冷變形引起珠光體鋼中滲碳體分解現(xiàn)象的研究：迄今，國內(nèi)外研究者在多種冷變形過程中均發(fā)現(xiàn)了珠光體鋼中滲碳體分解的現(xiàn)象，但是對其分解過程仍然還不清楚，因此在實驗研究的基礎(chǔ)上探討珠光體鋼大應(yīng)變塑性變形引起滲碳體分解的熱力學(xué)過程，以分析其對鐵素體+滲碳體雙相組織變形過程的影響；4：研究珠光體鋼絲拉拔后擇優(yōu)取向

45、的變化規(guī)律及組織缺陷對鋼絲性能的影響。鋼絲經(jīng)拉拔后會產(chǎn)生一定的擇優(yōu)取向性，因此探索隨著拉拔程度的增大，擇優(yōu)取向的變化情況非常必要。3、技術(shù)路線：1：:現(xiàn)有工藝條件下不同盤條及成品鋼絲的組織和性能分析：選取國內(nèi)外不同廠家的盤條，以及根據(jù)現(xiàn)有的拉拔工藝參數(shù)拉拔出的成品鋼絲，通過對其組織和力學(xué)性能分析，選取幾種性能典型的盤條。2：盤條初始組織、織構(gòu)及微織構(gòu)分析：根據(jù)所選取的性能典型的盤條，通過EDS確定其中的合金元素的含量；采取光學(xué)顯微鏡、場發(fā)射電子顯微鏡確定晶粒大小和晶界上的滲碳體含量；采用光學(xué)顯微鏡、場發(fā)射電子顯微鏡確定盤條的顯微組織，再運用Adobe Photoshop和Image-Pro P

46、lus軟件對顯微組織做出精確定量分析；采用透射電子顯微鏡確定索氏體片間距和索氏體厚度；采用電子背散射衍襯技術(shù)測定盤條中的織構(gòu)類型、組分、取向因子、界面間距及界面取向差；采用顯微硬度計測量不同盤條的硬度。3：成品鋼絲中的組織與微織構(gòu)分析采用光學(xué)顯微鏡、二次電子向和背散射電子像分析成品鋼絲中橫截面和縱截面晶粒的大小、晶粒等軸度；采用顯微硬度計測量縱截面上沿半徑方向的硬度分布，進而計算在拉拔過程中半徑方向的分布規(guī)律；采用透射電子顯微鏡確定索氏體片間距和滲碳體厚度以及滲碳體的溶解和碳原子在鐵素體中的分布；采用電子背散射衍襯技術(shù)測定成品中的織構(gòu)類型、組分、取向因子、界面間距及界面取向差。4：鋼絲拉拔中間

47、道次鋼絲的組織和織構(gòu)研究采用光學(xué)顯微鏡、二次電子像和背散射電子像分析成品鋼絲中橫截面和縱截面晶粒的大小、晶粒等軸度、滲碳體在晶內(nèi)以及境界上的分布特點；采用顯微硬度計測量縱截面上沿半徑方向的硬度分布，進而計算在拉拔過程中半徑方向的分布規(guī)律；采用電子背散射衍襯技術(shù)測定成品中的織構(gòu)類型、組分、取向因子、界面間距及界面取向差；采用透射電子顯微鏡確定索氏體片間距和滲碳體厚度，滲碳體在拉拔后的變形、破碎機分解規(guī)律，以及位錯組態(tài)及變化規(guī)律。四、創(chuàng)新之處與擬解決的關(guān)鍵問題創(chuàng)新之處：1：通過對圖形處理軟件Adobe Photoshop和圖像分析測量軟件Image-Pro Plus的結(jié)合運用，科學(xué)的計算了國內(nèi)國外

48、簾線鋼盤條的索氏體化率以及先析鐵素體化率。2：分析了國內(nèi)國外盤條縱截面的硬度分布，運用SG軟件得出了簾線鋼盤條的硬度級差分布圖，通過對國內(nèi)和國外盤條縱截面硬度級差分布圖的對比分析，找出兩者之間的差異，以制定出更加合理的工藝方案。3：選取SWRS72、SWRS82盤條及各道次鋼絲為研究對象，為研究在高速大應(yīng)變塑性變形過程中的力學(xué)性能與微觀組織結(jié)構(gòu)演變之間的聯(lián)系。4：研究控軋控冷過程中涉及的多種工藝因素對性能的影響，對軋制過程中及軋后的控制冷卻組織結(jié)構(gòu)進行分析，為優(yōu)化線材的生產(chǎn)工藝奠定基礎(chǔ)。擬解決的關(guān)鍵問題：高性能簾線鋼盤條的工藝組織與性能的優(yōu)化，具體為提高盤條的索氏體化率與降低其先析鐵素體化率、

49、減少脫碳以及獲得厚度均勻的氧化層，從而獲得適于高速大應(yīng)變塑性變形的高性能珠光體盤條。五、預(yù)期目標1：通過對國際國內(nèi)不同企業(yè)生產(chǎn)的、不同牌號的盤條進行組織機構(gòu)和力學(xué)性能分析，探討控軋控冷過程中涉及的多種工藝因素對性能的影響，尋找及掌握影響簾線鋼線材性能優(yōu)化的重要和敏感的控軋控冷工藝參數(shù)，實現(xiàn)對簾線鋼線材性能控制和生產(chǎn)工藝優(yōu)化2：對簾線鋼線材組織結(jié)構(gòu)的定量表征研究，建立原始奧氏體晶粒尺寸、珠光體片層間距與應(yīng)變量的關(guān)系3：對簾線鋼線材拉拔性能的研究，探討滲碳體、鐵素體兩相片層的變形機制，建立滲碳體與鐵素體取向關(guān)系以及建立滲碳體、鐵素體取向與晶界的關(guān)系六、可行性論證1：通過大量文獻的閱讀，了解了高性能

50、簾線鋼盤條及鋼絲的制造與加工工藝，通過動手做實驗，熟悉了對盤條工藝組織及性能、高速大應(yīng)變冷拔珠光體鋼絲的研究方法和材料組織演變表征技術(shù)，積累了一定的研究經(jīng)驗，具有良好的知識基礎(chǔ)和科研技術(shù)儲備，為本課題的順利進行奠定了堅實基礎(chǔ)。2：重慶大學(xué)擁有先進的實驗設(shè)備，如：透射電子顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡、鎢燈絲掃描電鏡和X射線衍射儀等一系列分析儀器，為本課題的研究提供了有力的支持。3：通過與國內(nèi)大型線材生產(chǎn)企業(yè)的合作，配合合作企業(yè)的簾線鋼線材開發(fā)；結(jié)合現(xiàn)場取樣條件，對軋制過程中及軋后的控制冷卻組織結(jié)構(gòu)進行分析，將其與國外先進線材生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的同規(guī)格盤條及鋼絲的組織結(jié)構(gòu)進行對比分析，探討控軋控冷過程中涉及的

51、多種工藝因素對性能的影響，尋找及掌握影響簾線鋼線材性能優(yōu)化的重要和敏感的控軋控冷工藝參數(shù)，正是校企合作為本研究的進行提供了豐富的實踐基礎(chǔ)。4：高速大應(yīng)變變形屬于強烈塑性變形方法，珠光體鋼絲經(jīng)過強烈塑性變形，有利于珠光體片間距減小，從而提高珠光體鋼絲的強度。通過控制片層間距、滲碳體厚度、晶界上滲碳體含量、織構(gòu)類型、取向因子等因素，從而控制珠光體鋼絲的強度塑性。因此本研究在理論和技術(shù)上是可行的。參考文獻：1 戴寶昌世界線材生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展J河南冶金，13（2），3-6.2 wernick.Iddo K.Consuming Materials：The American Way.Technologica

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