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    冷拔珠光体钢丝的组织及其性能
    发布者:admin  点击:3413

    高强度镀锌钢丝主要应用在大跨度桥梁缆索等重要场合,不仅要求其具有高的承载能力,同时要求良好的防腐蚀能力。其生产过程一般是:高碳钢线材经多道次连续冷拔机拉拔加工后得到高强度钢丝,然后再进行镀锌处理,在其表面形成锌层。
    高强度钢丝经镀锌处理后常发现其强度、扭转性能明显下降,影响其使用性能。通常镀锌温度(450℃左右)对高碳钢而言,其组织性能不会发生大的变化,但由于钢丝在拉拔加工过程中储存了大量的形变能,其组织也与普通高碳钢有显著的差异,在镀锌过程中组织发生回复甚至发生渗碳体球化等现象。然而,拉丝形变过程中渗碳体片已经发生碎化,成纳米尺度颗粒排列在原先的片层方向上,并且部分渗碳体发生溶解。
    钢丝力学性能的变化
    钢丝经450℃等温处理,其抗拉强度、伸长率随等温时间的变化。可以看到,钢丝的强度为1780MPa,伸长率约为8%。等温初期(2. 5min)钢丝抗拉强度略有上升,达到1940MPa,上升幅度为9%;随着等温时间的延长,钢丝强度下降,等温lOmin之后强度稳定在1600MPa左右。钢丝伸长率在等温初期急剧下降,2.5min时达到,下降幅度为25%左右:等温5min后略有上升,终稳定在7%左右。
    钢丝以及等温处理40min的试样,其扭转曲线表现正常:经短时等温处理(2.5min、lOmin)的钢丝,在扭转变形进入塑性阶段的初期,扭矩剧烈下降,此时钢丝表面产生沿轴向方向的裂纹,即出现扭转分层现象。
    对比盘条和钢丝的X射线图谱,可以发现,经拉拔形变的钢丝,其X射线图谱上渗碳体的衍射峰弱化甚至消失,大量研究指出渗碳体峰的弱化与渗碳体的溶解有关,说明钢丝经拉拔形变,部分渗碳体发生溶解;钢丝经450℃等温处理,在X射线图谱上,渗碳体的峰又重新可见,说明在等温过程中溶解的渗碳体重新析出,这与TEM的观察结果(图Sb)相吻合。并且在X射线图谱上仅存在铁素体与渗碳体的衍射峰,说明钢丝在等温过程中,并未有新相产生,析出的碳化物为渗碳体。
    等温后期,钢丝的强度下降,塑性上升:此时钢丝的组织发生明显的变化:渗碳体片球化程度加剧,析出相不断长大,并且铁素体片发生明显的回复。冷拉拔钢丝高强度的获得与珠光体片层间距的细化有关,并且渗碳体/铁素体界面对铁素体中高密度位错的积累起到重要作用。渗碳体/铁素体界面阻碍位错的运动,并且拉拔过程中溶解的碳原子对位错的运动也有钉扎作用,使钢丝获得高强度。等温后期,渗碳体片发生球化,渗碳体/铁素体界面遭到破坏,对位错运动阻力减弱:溶解的碳原子在等温过程中也重新析出,随着等温时间的延长,析出的渗碳体颗粒不断长大,根据理论,第二相颗粒尺寸越大,材料的强度越低;此外,等温后期,铁素体片发生明显的回复,位错重组构成亚晶界,形成细小亚晶结构,拉拔过程中造成的点阵畸变得到恢复,并且位错密度的降低使得钢丝的电阻率、强度下降。渗碳体片的球化、析出相的长大以及铁素体片的回复,这三者的综合作用使得钢丝的强度下降,塑性提高。(图/文
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