swrch22a線材拉拔斷裂原因分析

swrch22a線材拉拔斷裂原因分析

0冷鋼的性能要求冷鉻鋼是利用金屬的塑性。冷鉻加工采用工藝，生產(chǎn)各種加固產(chǎn)品，如螺釘、螺釘、螺釘、銷釘?shù)取＠溏吂に嚨奶攸c(diǎn)是可節(jié)省原料，降低成本，而且通過冷作硬化提高工件的抗拉強(qiáng)度，改善性能。冷鐓鋼在冷加工成型過程中變形量很大，一般為60%～70%，最高可達(dá)90%，所承受的變形速率很高，因此，要求冷鐓鋼必須具備較好的成型性能和機(jī)械性能。其中通條性能要好，鋼中S和P等雜質(zhì)元素要嚴(yán)格控制，對(duì)鋼材的表面質(zhì)量要求嚴(yán)格SWRCH22A線材是一種常用的冷鐓用途碳素鋼材料1頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐鑄坯整理工藝韶鋼SWRCH22A冷鐓鋼的生產(chǎn)工藝流程為:高爐鐵水→脫硫處理→120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→吹氬→LF爐外精煉→連鑄→鑄坯檢查→鑄坯轉(zhuǎn)送→鑄坯驗(yàn)收→鋼坯加熱→高線軋制→斯太爾摩控冷→集卷→P/F線運(yùn)輸→打捆→包裝。該鋼種的冶煉化學(xué)成分控制見表1。2拉拔斷裂斷口分析線材拉拔斷裂宏觀上分為兩大類：(1)裂紋源起源于線材外表面，(2)裂紋源起源于線材內(nèi)部SWRCH22A線材拉拔斷裂裂紋源起源于外表面，一般材料表面存在外傷或線缺陷。由外傷引起的拉拔過程斷裂，該類線材拉拔斷裂斷口呈斜劈狀，無明顯塑性變形，斷口放射狀條紋指向試樣邊緣V形缺陷處，該V形缺陷處于材料表面縱向損傷帶內(nèi)，見圖1(a）。由線材表面縱向線缺陷引起的拉拔過程斷裂，該類線材拉拔斷口有明顯塑性變形，斷口人字形條紋指向材料表面線缺陷處，見圖1(b）。SWRCH22A線材拉拔斷裂裂紋源起源于材料內(nèi)部分為兩類，一類為常見尖錐狀、杯錐狀斷口類型，見圖2(a），一類為偶發(fā)性對(duì)焊處拉拔脆性斷裂，此類斷口斷面較為平直，無明顯頸縮，見圖2(b）。3拉赫誤差原因分析3.1材料斷口分析直徑6.5mm的SWRCH22A多道次拉拔至3.71mm過程中，出現(xiàn)多次拉拔斷裂。采用ZeissEVO18型掃描電鏡對(duì)圖1(a）斷口進(jìn)行分析見圖3，斷口裂紋源處成分主要為O、Ca，為拉拔潤滑劑成分。在斷口附近取橫向樣進(jìn)行金相組織檢測(cè)，裂紋源所對(duì)應(yīng)的材料表面縱向損傷帶組織形變嚴(yán)重，局部有深約102μm的開裂，見圖4。結(jié)合拉拔鋼絲斷口宏觀形貌分析，鋼絲在拉拔過程中潤滑不良或拉拔速度控制不當(dāng)，產(chǎn)生機(jī)械摩擦損傷，在進(jìn)一步拉拔過程中損傷處向內(nèi)擴(kuò)展，最后斷裂3.2材料表面裂紋源觀察直徑6.5mm的SWRCH22A多道次拉拔至4.34mm過程中，出現(xiàn)拉拔斷裂，斷口見圖1(b）。采用掃描電鏡對(duì)斷口進(jìn)行觀察，裂紋源位于材料表面縱向線缺陷處，該線缺陷有斷續(xù)拉拔開裂孔洞，見圖5。在斷口附近分別磨制橫向及縱向樣進(jìn)行金相組織檢測(cè)，縱向線缺陷金相組織下表現(xiàn)為局部點(diǎn)狀增碳，增碳層深約39μm，見圖6。增碳部位塑性較差，在拉拔過程中容易產(chǎn)生裂紋，表面及皮下增碳處不易變形，產(chǎn)生橫裂紋并最終斷裂3.3鎘土中鋁酸鹽的缺陷直徑6.5mm的SWRCH22A多道次拉拔至2.8mm過程中，出現(xiàn)拉拔斷裂，斷口形貌見圖2(a）。采用掃描電鏡對(duì)斷口進(jìn)行觀察，斷口呈杯錐狀，裂紋源位于杯錐底部，杯錐底部有碎塊狀非金屬夾雜物存在，見圖7(a）。在裂紋源處磨制縱向樣進(jìn)行非金屬夾雜物檢測(cè)，非金屬夾雜物呈串鏈狀，見圖7(b），其成分主要為O、Al、Mg、Ca，即鎂鋁尖晶石與鋁酸鈣的復(fù)相夾雜，見圖8。鎂鋁尖晶石為脆性不變形夾雜，這類夾雜物是在鋼中低氧含量和高堿度渣精煉條件下生成的，而夾雜物中的MgO則來自爐渣中的MgO和堿性包襯以及鐵合金中的Mg。鋼在軋制變形過程中，鋁酸鈣夾雜物不易變形（僅稍有變形），因此，在夾雜物與鋼基體交界面處產(chǎn)生裂紋，由于裂紋垂直于鋼基體變形方向，變形量逐漸加大，在鋁酸鈣與鋼基體交界面處產(chǎn)生的錐形裂紋繼續(xù)擴(kuò)展。當(dāng)軋制溫度升高時(shí)，鋁酸鹽的破碎時(shí)間會(huì)提前，而且持續(xù)時(shí)間更短，充分變形后，大量碎片就形成了。變形溫度越高，鋁酸鹽破碎被拉長程度越嚴(yán)重。當(dāng)變形量進(jìn)一步加大時(shí)，由于夾雜物與鋼基體的交界面處增加了分力的剪切作用，導(dǎo)致脆性的鋁酸鈣夾雜物被破碎并沿著鋼基體的變形方向呈串鏈狀分布，鋁酸鈣夾雜物呈串鏈狀分布對(duì)拉拔加工性能十分有害3.4拔至斷口形貌直徑6.5mm的SWRCH22A多道次拉拔至4.45mm過程中，出現(xiàn)拉拔斷裂，斷口形貌見圖2(b）。采用掃描電鏡對(duì)斷口進(jìn)行觀察，斷口形貌為異常的沿晶斷裂加少量解理形貌4拉拔斷裂原因SWRCH22A線材拉拔斷裂的原因有拉拔潤滑不良、表面增碳、心部大尺寸不變形非金屬夾雜物、組織異常等，其中拉拔潤滑不良及材料心部大尺寸不變形非金屬夾雜物為現(xiàn)階