82B线材断裂原因分析及改进.ppt

82B线材断裂原因分析及改进 张燕平高工 河北钢铁集团宣钢公司技术中心 2011年3月 昆明 摘要 本文通过运用扫描电镜、金相显微镜、显微维氏硬度计等现代分析手段，对高碳钢82B线材断口情况、金相组织、表面情况进行了综合探究，提出了82B线材生产存放运输及深加工过程中应注意的问题及改进措施，为82B线材质量提高提出了作者的观点。 关键词 高碳钢 82B 断裂 1 前言 82B钢属于高碳高级优质钢，它通过被拉拔成细丝并捻股成钢绞线从而获得多方面应用，其主要应用于高层建筑、铁路、公路、跨海大桥、大型建筑、水利设施等重点工程，具有抗拉强度高，塑性好，低松弛应力等许多优点。但在生产、存放、倒运以及深加工企业的放线、拉拔、捻制过程中，常常出现自然脆断、放线过程中的断裂、拉拔及捻制过程中的断裂。笔者根据几年来碰到的断裂样进行的检验情况，分别对不同断裂形式进行了原因分析。 2 线材断裂的形式及原因分析 近几年所检验的82B钢线材出现了不同形式的断裂，下面分别就不同形式进行列举及分析：（1）在库里存放过程中或钢丝深加工企业在放线时即发生断裂。这部分试样经金相检验、宏观观察及电镜扫描、显微维氏硬度计检测，发现盘条表面有块状马氏体存在，并且裂纹源位于此处，还有自表面向里沿晶界延伸的裂纹存在。有的在心部及其它区域也有马氏体、屈氏体存在。还有的试样表面有其它缺陷如焊接留下的瘤子，如图1～8 所示。 50X 200X 图1 脆断试样沿晶裂纹及表面聚集块状马氏体及网状渗碳体 图2 M维氏硬度：HV601.08、HV607.98、HV644.35；S维氏硬度：HV456.30、HV395.47、HV391.84 （注：M代表马氏体；S代表索氏体） 图3 脆断样中马氏体及屈氏体 500X M+T 图4 表面焊瘤子及横断面裂纹源 （注：M代表马氏体；T代表屈氏体） 图5 焊瘤子 图6 焊瘤子 焊瘤子 焊瘤子 焊瘤子 图7 正常部位基体组织硬度：HV349.05 图8 焊瘤子部位组织硬度：HV667.75 表1 含有焊瘤子试样各部位硬度值（单位：HRC） 项目 1# 2# 3# 4# 5# 平均值 焊瘤子部位 58.59 58.59 57.09 59.37 57.09 58.15 正常部位 36.91 39.01 40.02 42.22 36.31 38.89 之所以出现表面高碳马氏体、沿晶裂纹及网状渗碳体，主要是因为炼钢浇铸过程中拉速不稳定、结晶器液面不稳定而使结晶器卷渣造成连铸坯表面增碳（渗碳）所致。由于表面局部增碳，致使该部位碳含量远高于82B盘条基体，从而使该部位金属冷却“C”曲线右移，使过冷奥氏体稳定性增大，从而使该部位金属在相同的冷却速度下也能得到高碳马氏体组织，而表面的冷却速度本身就较快，这更保证了表面生成高碳马氏体组织的条件，促成了高碳马氏体组织的生成。而出现心部马氏体屈氏体组织是由于钢材冷却速度太快所致，从生成的马氏体基体组织及其上分布的屈氏体来看很可能属于较强淬水造成的。而焊瘤子部位经金相显微镜观察与盘条基体组织存在差异，再经显微魏氏硬度计检测，发现瘤子部位组织为马氏体，盘条基体组织为索氏体，焊瘤子可能在钢丝深加工企业对盘条盘与盘对焊接时溅上去而形成的。而又由于表面局部增碳，致使该部位碳含量远高于基体，从而即使这里冷却速度高也仍然生成了网状渗碳体。而裂纹的形成则主要是由于一方面高碳马氏体属于硬而脆的相，另一方面其生成过程中马氏体条间由于位向不同、尺寸大小不一便会发生激烈碰撞极易形成显微微裂纹，在组织应力、热应力及表面缺陷等因素的共同作用下，显微微裂纹进一步扩展成为图中所示的裂纹。（2）表面刮（磕、蹭）伤。由这类表面缺陷造成的断裂占大多数，这类缺陷特征是，有的试样表面被平平的刮一个平面，有的被挖去一个坑，有时这些部位也存在聚集分布的夹杂物群，这些部位易造成应力集中，在外力作用下极易在该部位出现显微微裂纹，显微微裂纹进一步扩展而断裂。这种缺陷主要在盘条与火车车皮发生装卸过程中造成的。见图9～11为同一试样的数码、电镜照片。 图9 表面硬伤及断口裂纹源 图10 聚集分布夹杂物 图11 聚集分布的点状、连片状夹杂物 硬伤 裂纹源 (3) 铅笔状断口。顾名思义这种断口凸出端就像削好的铅笔头，这种断口多发生在拉拔后几道次、捻制过程中，从来样宏观观察断口的另一端有时可以看到长度几毫米不等的裂纹。如取试样纵向制金相样来观察可以看到沿轴心部位呈断续分布的“人（Ⅴ）” 字形孔洞，尺寸大小不等；若取横断面制金相样来观察可以看到心部有时