劉鳶杰， 莊 娜， 劉 斌， 陳修明， 余 劍

（方大特鋼科技股份有限公司， 江西 南昌 330029）

試（實(shí)）驗(yàn)研究

SWRCH15A鉚釘退火后晶粒粗大原因分析

劉鳶杰， 莊 娜， 劉 斌， 陳修明， 余 劍

（方大特鋼科技股份有限公司， 江西 南昌 330029）

主要針對(duì)SWRCH 15A鉚釘退火時(shí)出現(xiàn)晶粒異常粗大的情況，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及檢測分析，對(duì)鉚釘材料進(jìn)行了600～720℃不同退火溫度試驗(yàn)和晶粒度檢測。實(shí)驗(yàn)證明：通過適當(dāng)降低退火溫度或加大變形量來解決鉚釘退火后晶粒粗大的問題。

SWRCH 15A 盤條 晶粒粗大 退火 鉚釘

SWRCH15A盤條是日標(biāo)系列低碳冷鐓鋼，被廣泛應(yīng)用于鉚釘?shù)染o固件加工制造。在盤條原料經(jīng)過冷鐓加工制作成鉚釘后，出于降低硬度等目的，需要進(jìn)行低溫球化退火處理。方大特鋼科技股份有限公司有用戶在加工成鉚釘進(jìn)行低溫球化退火后，反饋存在晶粒過于粗大（達(dá)到4.0級(jí)）的情況。本文針對(duì)鉚釘球化退火后晶粒粗大的原因進(jìn)行了試驗(yàn)及分析。

1 原因分析

低溫球化退火在冷鐓鋼絲生產(chǎn)中主要使鋼中片狀珠光體中的滲碳體球化，從而獲得球狀珠光體組織，降低硬度，提高塑性，消除內(nèi)應(yīng)力。低溫球化退火溫度在tAc1以下就可達(dá)到球化效果[1]。低溫球化退火是將鋼材或鋼件加熱到tAc1以下20℃左右，長時(shí)間保溫（決定于鋼種及要求的球化程度）后緩冷或空冷至室溫，以獲得球狀珠光體的熱處理工藝，工藝曲線如圖1所示。低碳鋼常用的低溫球化退火溫度在720℃左右。而用戶在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，會(huì)結(jié)合自身?xiàng)l件進(jìn)行溫度和時(shí)間的調(diào)整，以達(dá)到需要的性能。

球化退火后晶粒粗大的原因，初步判斷有三種可能：原材料晶粒粗大，粗大鐵素體晶粒具有組織遺傳性[2]；加熱溫度過高，保溫時(shí)間過長，晶粒長大的傾向越大[3]；鉚釘局部變形量達(dá)到臨界變形，加熱再結(jié)晶后異常長大。

2 試驗(yàn)方案

圖1 低溫球化退火曲線

根據(jù)以上分析，我們計(jì)劃對(duì)原材料、冷加工未退火鉚釘進(jìn)行晶粒度檢測，再將鉚釘在不同退火溫度下（600～720℃之間每30℃為一檔，用戶現(xiàn)用的退火溫度介于之間）利用箱式電阻爐模擬進(jìn)行低溫球化退火處理，加熱到溫后保溫6 h，隨爐冷卻至500℃后空冷，試驗(yàn)完成后分別檢測鉚釘桿體部位（變形量約20%）和鉚釘頭部（變形量約60%）退火后樣品晶粒度，這樣可以針對(duì)以上分析的三點(diǎn)原因進(jìn)行驗(yàn)證。

3 驗(yàn)證情況

按照以上方案進(jìn)行了試驗(yàn)及檢測，各樣品編號(hào)、熱處理情況及晶粒度見表1。各樣品金相照片如下頁圖2所示。

表1 不同退火溫度、不同部位的晶粒度

從表1結(jié)果來看，未進(jìn)行加工的原材料晶粒度邊部、中部均為9.0級(jí)，不存在晶粒異常粗大的情況。未進(jìn)行退火處理的鉚釘，桿體部位晶粒度為8.0級(jí)，帽頭部位為9.0級(jí)，也未發(fā)現(xiàn)晶粒異常粗大的情況。桿體部位存在局部晶粒粗大的情況，且在630～720℃最粗均達(dá)到了5.0級(jí)，但是沒有達(dá)到4.0級(jí)，滿足用戶要求≥5.0級(jí)的要求，退火溫度低至600℃時(shí)局部晶粒最粗6.0級(jí)，晶粒異常長大現(xiàn)象相對(duì)更輕微。而變形量較大的帽頭部位，晶粒較為均勻，沒有出現(xiàn)異常粗大的情況。

圖2 各樣品晶粒度照片

4 結(jié)論

1）原材料熱軋晶粒度9.0級(jí)，晶粒度正常，沒有原始粗大晶粒，不是造成退火后晶粒粗大的原因。

2）600～720℃模擬退火處理，珠光體都不同程度地球化。隨著退火溫度升高，晶粒度整體呈逐漸粗化的趨勢，局部會(huì)出現(xiàn)粗大晶粒（除600℃局部粗大晶粒為6.0級(jí)外，其余各溫度都達(dá)到了5.0級(jí)），但都能夠達(dá)到用戶要求的≥5.0級(jí)。

3）同樣的保溫時(shí)間，各個(gè)試樣均只有局部存在晶粒粗大的情況，其余部位晶粒正常，說明保溫時(shí)間并不是此次晶粒異常粗大的主要原因。

4）局部晶粒粗大主要出現(xiàn)在桿體部位，帽頭部位則未發(fā)現(xiàn)。按照金屬變形與再結(jié)晶原理，當(dāng)加工變形量達(dá)到某一臨界值時(shí)，再結(jié)晶后的晶粒會(huì)變得粗大，在加工時(shí)應(yīng)當(dāng)避免。同時(shí)超過臨界變形度后，隨著變形量增加晶粒也逐漸細(xì)化，而同樣的退火溫度，帽頭部位晶粒度要比桿體部位細(xì)也得到了驗(yàn)證。

通過實(shí)驗(yàn)，分析導(dǎo)致局部晶粒粗大的原因主要與加工變形量（局部接近臨界變形量或者變形量過?。┘巴嘶饻囟扔嘘P(guān)，建議用戶結(jié)合自身生產(chǎn)實(shí)際，在不影響成品鉚釘各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的前提下在加大變形量或適當(dāng)降低退火溫度上摸索優(yōu)化。

[1] 李忠磊.SWRCH10A冷鐓鋼線低溫球化退火工藝研究[J].熱處理技術(shù)與裝備，2015（5）：62-65.

[2] 李蕭.低碳鋼退火板中粗大晶粒成因的EBSD分析[J].電子顯微學(xué)報(bào)，2009（2）：34-38.

[3] 馬玉東.混晶及晶粒粗大工藝攻關(guān)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013（17）：59-60.

Analysis of Grain Coarsening A fter Annealing of SWRCH 15A Rivet

Liu Yuanjie,Zhuang Na,Liu Bin,Chen Xium ing,Yu Jian
（Fangda Special Steel Technology Co.,Ltd.,Nanchang Jiangxi330029）

As to the abnormal size of grain when annealing SWRCH15A rivet,through laboratory testand testanalysis,this paper has carried on the annealing temperature test and grain size detection under 600～720 ℃ of rivetmaterial.The test proves the problem of coarse grains can be solved through proper annealing temperature or increasing deformation after the rivet is annealed.

SWRCH15A；wire；coarse grain；annealing；rivet

TG156.27

A

1672-1152（2017）05-0016-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.06

2017-08-24

劉鳶杰（1981—），男，工學(xué)學(xué)士，畢業(yè)于南昌大學(xué)，工程師，主要從事鋼鐵產(chǎn)品開發(fā)工作。

（編輯：王瑾）