楊 凱

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司，陜西 勉縣724200）

大規(guī)格鋼條產(chǎn)品主要用于制作高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和絞線。采用連鑄連軋，斯太爾摩高速線材生產(chǎn)的SWRH82B盤條，其力學性能指標受到時效影響較大，本文正對此問題進行研究。

1 研究的背景及意義

82B盤條鋼是生產(chǎn)高強度、低松弛預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)用鋼絲和鋼絞線的主要原材料。由于82B盤條要經(jīng)過多道次冷拔深加工后，才能應(yīng)用于鐵路、公路、跨海大橋、大型建筑、水利等領(lǐng)域，所以要求原始盤條必須有良好的塑性[1]。

對于生產(chǎn)SWRH82B企業(yè)來說，生產(chǎn)出的SWRH82B需要自然時效一段時間后才可以檢驗，時效時間的長短對企業(yè)有很大的影響。一方面，時效時間過短82B鋼中的殘余應(yīng)力還沒有消除，斷面收縮率還不能符合國家標準,另一方面時效時間過長，對SWRH82B盤條的存放和交貨期造不便，使得生產(chǎn)周期變長，影響企業(yè)產(chǎn)量，增加生產(chǎn)成本，最終影響企業(yè)效益。

2 實驗設(shè)備

微機控制電液伺服萬能試驗機，型號：WAW-300，試驗機精度等級0.5，生產(chǎn)廠家：上海三四縱橫機械制造有限公司。游標卡尺（0—300）mm。

3 試驗方法

（1）在Φ12.5，SWRH82B截取10圈，每一圈截取10支試樣共100支試樣。將100支試樣分為5組，每組20支。

（2）將每組樣品按照基準試樣、7天試樣、15天試樣、20天試樣、30天試樣分為5部分，并將樣品進行標識。

（3）基準樣品標識后直接試驗，記錄數(shù)據(jù)。其他試樣放在備樣架上進行自然時效，按時間節(jié)點完成試樣的力學性能檢測，記錄實驗數(shù)據(jù)。

4 試樣的化學成分

表1 SWRH82B化學成分分析

5 試驗數(shù)據(jù)

SWRH82B鋼種的試驗數(shù)據(jù)，其中每一組試驗數(shù)據(jù)是由20支試樣檢測結(jié)果的平均值, 如表2所示。

表2 SWRH82B試驗數(shù)據(jù)

從表2中可以看出：斷面收縮率15天后大幅度升高，平均升高11.97%，20天后已基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，抗拉強度15天后的強度值有所升高，平均升高7.6MPa，20天后已基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 SWRH82B力學性能變化圖

從圖1中可以看出：SWRH82B在自然時效后15天變化比較明顯：斷面收縮率平均升高11.97%，抗拉強度有所升高。對于之后的20天時效、30天時效、各項指標有所波動但變化不大。

6 理論分析

82B熱軋盤條的光學顯微組織，由索氏體+珠光體組成。索氏體組織屬于細片狀珠光體，鐵素體相和滲碳體相高度彌散，片層間距小，當盤條拉拔變形時，片層多而薄的鐵素體相可以使位錯運動均勻而分散，抑制位錯塞積的提前發(fā)生，同時索氏體中薄片形態(tài)的滲碳體，在拉拔變形時可以發(fā)生彎曲，也可以產(chǎn)生塑性變形而不易折斷，所以索氏體具有高的冷拉極限值[2]。

82B時效后斷面收縮率明顯增高，主要因為鋼筋在軋制冷卻時各相的轉(zhuǎn)變是不平衡的，各種微量原子并沒有處于平衡位置，從而導致了晶格畸變，另一方面在軋制冷卻過程中會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力的存在也會使晶格產(chǎn)生畸變，在拉伸過程中使得試樣中位錯沒有充分滑移而過早斷裂，但是隨著時間的推移，各微量原子也通過擴散達到穩(wěn)定位置，殘余應(yīng)力也逐漸被釋放并最終達到穩(wěn)定，這時原子間距也基本達到平衡位置，因此，在拉伸過程中試樣中的位錯可以充分滑移產(chǎn)生較大的塑性變形量，宏觀上表現(xiàn)出來斷面收縮率大幅度增加。

82B時效后抗拉強度略微升高，主要因為基準樣中存在殘余應(yīng)力產(chǎn)生的畸變能和不平衡轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的畸變能。試樣在塑性變形過程中其實是位錯在滑移的過程，位錯滑移需要能量，對于基準樣來說位錯滑移畸變能可以適當補充一點，而對于時效后的試樣來說位錯滑移畸變能補充的就相對少一點，其剩余的能量全部由外力來承擔。隨著時間的推移畸變能逐步減少最后消失，位錯的滑移全部由外力來承擔。但由于畸變能相對于外力來說是很小的，所以畸變能的消失在宏觀上表現(xiàn)為抗拉強度略微升高。其關(guān)系式為：位錯滑移所需能量=力提供的能量+畸變能。

7 結(jié)論

對大規(guī)格SWRH82B高碳鋼盤條自然時效后的力學性能變化規(guī)律進行了較為系統(tǒng)的研究;借助OM、SEM、EDS和XRD等對其顯微組織、夾雜物成分與分布、宏觀與微觀斷口形貌、物相結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力等進行測試與分析。結(jié)果表明,82B盤條的斷面收縮率隨時效時間延長明顯升高。滿足盤條力學性能所需的時效時間與初始性能和環(huán)境溫度有關(guān);盤條中的夾雜物分布不均,且存在尺寸較大的復(fù)合脆性夾雜物,導致出現(xiàn)＂黑心＋白點＂特征的斷口形貌;時效后殘余應(yīng)力的釋放和晶格畸變的減小是引起盤條斷面收縮率提高的主要原因。試驗表明：①自然時效15天后SWRH82B的各項力學性能指標變化最快，20天后各項指標趨于穩(wěn)定。②企業(yè)可以在生產(chǎn)15天后進行SWRH82B檢驗。