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        82B盤條拉伸斷口形貌及力學(xué)性能的分析研究

        2019-08-14 08:19:40顧興鈞馮文博
        世界有色金屬 2019年12期
        關(guān)鍵詞:特征

        顧興鈞,王 奎,馮文博

        (陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司,陜西 漢中 724200)

        1 概述

        公司生產(chǎn)的82B盤條經(jīng)拉伸后試樣斷口經(jīng)常出現(xiàn)斷口心部有黑色區(qū)域無縮頸(中間黑心)、邊部有黑色區(qū)域無縮頸(邊部黑心)、心部有黑色區(qū)域,黑色區(qū)域中心有白點(黑心加白點)、縮頸不明顯等現(xiàn)象。為了深入了解盤條斷口上述特征的成因。我們對存在上述特征的拉伸試樣進(jìn)行了力學(xué)性能試驗、金相檢測、非金屬夾雜物分析、氧氮氫含量分析、斷口形貌及索氏體片層間距的分析。

        2 試驗結(jié)果

        2.1 拉伸試驗

        我們采用WAW-600電液伺服萬能試驗機(jī)對82B盤條進(jìn)行拉伸試驗,并對存在斷口特征的試樣自然時效前后的力學(xué)性能進(jìn)行對比,對比數(shù)據(jù)見表1。

        2.2 斷口宏觀分析

        盤條拉伸試樣斷口通常分為三個區(qū)域,即纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。纖維區(qū)一般位于斷口中央,呈粗糙的纖維狀圓形花樣,斷裂最先在該區(qū)產(chǎn)生,纖維區(qū)伴隨著較大的塑性變形。纖維區(qū)面積越大,材料塑性越好。圍繞纖維區(qū)的是放射區(qū),呈現(xiàn)放射花樣特征,在放射區(qū)內(nèi)裂紋快速擴(kuò)展,呈脆性特征,材料內(nèi)應(yīng)力越大放射區(qū)越大,斷裂的最后階段形成的是剪切唇[1]。

        通過對上述斷口特征的拉伸試樣斷口進(jìn)行觀察,四類斷口幾乎沒有縮頸,放射區(qū)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于纖維區(qū)面積,導(dǎo)致塑性指標(biāo)很差,同時經(jīng)自然時效后,黑心加白點特征斷口白點消失,只留下黑心,而其余三種特征的拉伸斷口黑色纖維區(qū)面積明顯增多。

        2.3 金相檢測

        對存在上述斷口特征的試樣進(jìn)行金相分析,截取試樣橫截面,經(jīng)鑲嵌、磨制、拋光,并通過4%硝酸酒精腐蝕吹干后在光學(xué)顯微鏡下對其顯微組織進(jìn)行觀察分析。

        會出現(xiàn)中間黑心斷口特征的金相組織,試樣組織為珠光體+索氏體,索氏體含量為86%;同時有黑心加白點斷口特征的金相組織,試樣心部存在網(wǎng)狀滲碳體,級別為4.0級,索氏體含量為86%。

        3 結(jié)果分析與討論

        3.1 自然時效處理的作用

        由于82B盤條在軋制時采用控軋控冷工藝,我們采用了20天自然條件下自然時效的處理工藝,“自然時效”處理的意義在于它降低了盤條自身的內(nèi)應(yīng)力,同時具有對鋼中有害元素氧含量擴(kuò)散的作用,這樣才導(dǎo)致盤條自然時效后塑性指標(biāo)大幅度提高。

        3.2 金相組織

        中間黑色、邊部黑色及縮頸不明顯特征的斷口試樣金相組織為正常的珠光體+索氏體組織,索氏體含量均超過85%,而黑心加白點特征的斷口試樣由于心部存在大量的網(wǎng)狀滲碳體,導(dǎo)致盤條的塑性指標(biāo)大大降低,所以雖然說自然時效有降低內(nèi)應(yīng)力,提高塑性指標(biāo)的作用,但是當(dāng)盤條中存在大量的網(wǎng)狀滲碳體時,盤條的塑性指標(biāo)隨著自然時效內(nèi)應(yīng)力的降低變化不大。

        表1 不同類型斷口特征力學(xué)性能對比

        3.3 拉伸斷口形態(tài)的變化

        通過“自然時效”處理前后宏觀斷口對比,可以清楚地看到“黑心”即纖維區(qū)明顯擴(kuò)大,放射區(qū)變小,其中一部分拉伸試樣斷口的纖維區(qū)面積擴(kuò)大到拉伸試樣斷口的整個面,致使在斷口上看不到“黑心”現(xiàn)象,拉伸斷口塑性指標(biāo)較好,這同樣也說明自然時效處理具有擴(kuò)大黑心即纖維區(qū)面積,縮小放射區(qū)面積的作用。

        3.4 斷口形貌

        在進(jìn)行斷口形貌掃描分析中,在斷口裂紋源處發(fā)現(xiàn)大量的氧化物、硫化物及復(fù)合型硅酸鹽類夾雜物,其中黑心加白點斷口試樣,心部存在一處尺寸較大的夾雜物,大顆粒的夾雜物在試樣拉伸過程中,夾雜物不易發(fā)生相應(yīng)的變形,鋼的變形在夾雜物和鋼的界面發(fā)生應(yīng)力集中使夾雜物和基體的界面產(chǎn)生微裂紋,裂紋擴(kuò)展,最終優(yōu)先從夾雜物處斷裂,致使盤條塑性指標(biāo)較差。

        4 結(jié)論

        82B盤條拉伸斷口“黑心+白點”特征的產(chǎn)生原因時由于盤條心部存在網(wǎng)狀滲碳體和夾雜物的聚集,導(dǎo)致盤條內(nèi)應(yīng)提高,在拉伸過程中造成試樣斷口纖維區(qū)過小而放射區(qū)過大的斷口特征;自然時效處理的作用在于降低盤條自身內(nèi)應(yīng)力,擴(kuò)大纖維區(qū)面積,縮小放射區(qū)面積,提高其塑性指標(biāo),但是當(dāng)盤條心部出現(xiàn)較大夾雜物或大量的網(wǎng)狀滲碳體是,其通過自然時效降低內(nèi)應(yīng)力對提高盤條塑性指標(biāo)的作用不大。

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