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拉拔過程中鋼絲斷裂的影響因素(一)
  發(fā)布時(shí)間:2014年06月12日 點(diǎn)擊數(shù):

  鋼簾線拉拔及合股過程中的斷裂問題是影響生產(chǎn)的主要問題,引起鋼絲在拉拔及合股過程中斷裂的因素十分復(fù)雜,國內(nèi)外冶金工作者對此進(jìn)行了大量的研究工作。結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者的分析,從鋼絲在拉拔過程中斷裂時(shí)斷口的形態(tài),可以將斷口分為兩大類:延性斷裂斷口和脆性斷裂斷口。
  1) 延性斷裂斷口的三種形狀的斷口
 ?。?)最為常見的是尖杯狀斷口。這種斷口的兩端一端呈中心錐形,另一端呈中心孔洞且一般都很深,有些斷口兩端呈對偶性,斷口邊部無收縮。大部分學(xué)者認(rèn)為是由于中心偏析所致,在熱處理過程中形成網(wǎng)狀鐵素體加珠光體組織,使鋼絲的強(qiáng)度,塑性差,從而產(chǎn)生拉拔自斷。
  (2)劈裂狀斷口。特征是沿鋼絲中心的劈裂。主要是由于原料中心疏松和縮孔引起的,此外在澆注和軋制過程中形成的裂紋也容易造成這種斷裂。
 ?。?)拉伸斷口。這種斷口是進(jìn)行拉拔實(shí)驗(yàn)過程中正常斷裂時(shí)的斷口形態(tài),通??煞譃槿齻€(gè)區(qū)域:纖維區(qū),放射區(qū)和剪切唇,這是斷口特征的三要素。金屬在拉伸時(shí)不斷發(fā)生塑性變形,開始是均勻伸長,然后在某一部位上產(chǎn)生縮頸,其縮頸的中心部位最先開始分離,最后在頸縮的邊緣部分沿與拉伸軸成45度角的方向被切斷,其中心區(qū)域呈現(xiàn)纖維狀形貌特征。斷口的邊緣為切斷區(qū)域,具有金屬光澤,呈灰色鵝毛狀,表面較光滑,通常稱為剪切唇。纖維狀區(qū)域與剪切唇區(qū)域之間,還存在著一個(gè)具有脆性特征的放射區(qū)域。
  2) 脆性斷裂斷口兩種形狀的斷口
 ?。?)平齊顆粒狀斷口。這種斷裂類型的特征是斷口較平齊,呈顆粒狀,并且在中心或偏離中心的區(qū)域呈撕裂纖維狀,多是由于盤條上非金屬夾雜物引起的。
 ?。?)斜凹狀斷口。這種斷口主要是由于澆鑄過程中形成的內(nèi)部缺陷氣孔以及夾雜物造成的。
從斷口的形態(tài)的分類可以看出,影響鋼絲在拉拔過程中斷裂的因素是復(fù)雜多樣的,不同的影響因素及其組合造成了不同的斷口形態(tài)。影響鋼絲脆斷的因素:一是鑄坯的冶金質(zhì)量(包括鋼的化學(xué)成分、純度、顯微組織,內(nèi)部及外部缺陷)。二是軋制過程、熱處理及冷加工變形工藝。針對化學(xué)冶金存在的質(zhì)量因素,國內(nèi)外學(xué)者都對鋼的夾雜物和內(nèi)部組織即中心偏析進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析和研究,提出了很多改善方法和建議,并且提出了一些在線檢測的方法。對于煉鋼來說,對鑄坯質(zhì)量的要求主要包括3個(gè)方面:表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量及化學(xué)成分。
  經(jīng)過多年對拉絲斷裂的樣品進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)80%的斷絲屬尖杯狀斷裂。鋼材抽絲時(shí),表面承受壓應(yīng)力,中心受拉應(yīng)力,當(dāng)中心部分的變形性比周圍差易產(chǎn)生孔洞,孔洞橫向連結(jié)生長并沿著剪切斜面?zhèn)鞑ザ鴶嗔?。造成尖杯狀斷裂的因素大致可分為?)中心偏析與孔洞;(2)非金屬夾雜物的含量、大小、形狀與分布;(3)珠光體組織與奧氏體的晶粒差異;(4) Al、N、C含量;(5)軋制工藝的操作情況。
  夾雜物引起的斷裂
  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(gè)顯微裂紋的作用。當(dāng)受到外力作用時(shí),在夾雜物的頂端首先產(chǎn)生附加的應(yīng)力集中。尤其在原奧氏體晶粒交界處出現(xiàn)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(shí),嚴(yán)重地阻塞了位錯(cuò)的移動(dòng),致使該處產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到一定大小時(shí)便會(huì)使碳化物開裂,或在碳化物與基體交界處產(chǎn)生裂紋。當(dāng)裂紋達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)尺寸的瞬時(shí)產(chǎn)生斷裂。
  非金屬夾雜物的多少是衡量簾線鋼質(zhì)量高低的一個(gè)重要因素。在用SEM 對斷口進(jìn)行分析的過程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜物。在典型的杯錐狀斷口上有時(shí)就能發(fā)現(xiàn)夾雜物,SEM研究表明大多為三氧化二鋁夾雜或其它高熔點(diǎn)脆性夾雜物。避免產(chǎn)生這類夾雜物主要是通過精煉,使夾雜物變?yōu)樗苄缘腿埸c(diǎn)夾雜物。
脆性夾雜物是引起鋼絲斷裂的重要原因之一,夾雜物引起的斷裂分為以下幾種情況:
  (1)夾雜物與鋼基體之間界面脫開
  拉伸過程中,加劇了夾雜物周圍的局部應(yīng)力;裂紋優(yōu)先在與拉應(yīng)力垂直的夾雜物與基體的界面產(chǎn)生并沿著夾雜物與鋼基體界面擴(kuò)展,致使夾雜物與基體界面脫開。
 ?。?)夾雜物本身開裂
  由于脆性夾雜物本身具有缺陷,在拉伸過程中,在缺陷處產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中,由于局部應(yīng)力升高而導(dǎo)致夾雜物本身開裂。
 ?。?)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(jī)性的,取決于夾雜物的性質(zhì)、尺寸、形狀及分布,對于同類型的夾雜物,由于形狀、分布和受力方向不同,往往產(chǎn)生斷裂的情況也不盡相同,有時(shí)兩種斷裂方式同時(shí)存在,有時(shí)兩種斷裂方式交替進(jìn)行。
 ?。?)沿兩種不同類型夾雜物的相界開裂
  鋼中經(jīng)常出現(xiàn)幾種夾雜物相共生在一起的復(fù)合夾雜物,由于各類夾雜物之間的力學(xué)性能和物理性質(zhì)不同,相界結(jié)合力較弱,在拉應(yīng)力作用下容易從相界開裂。
 

                     ——本文摘自文獻(xiàn)綜述
 

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