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帘线钢盘条带状组织的控制

来源:艾玛德国际模具网 时间:2012/8/30 10:08:38

钢帘线对化学成分、显微组织、内部质量、表面质量、中心偏析、夹杂物等方面均有严格的要求。带状组织是线材及板材中常见的问题,钢经加工后的带状组织是树枝状偏析及杂质元素所造成的直接结果。由于带状组织的存在对帘线钢性能有很大影响,故近年许多钢帘线厂对帘线钢盘条的带状组织的控制都提出了明确的要求。

  北京科技大学对帘线钢盘条中的带状组织做了纳米硬度测试,发现带状组织部位平均纳米硬度为5.67GPa,明显高于周围基体组织的平均纳米硬度4.79GPa。由于带状组织部位与基体硬度的差别,在拉伸或扭转加工变形时会产生应力集中,以致在带状组织与基体交界处生成裂纹,从而造成拉拔或捻股断裂。这就是带状组织对盘条的拉拔性能和扭转加工造成不利影响的原因。

  电子探针检测结果表明,带状组织中的P、Mn、S含量相对于基体明显偏高,尤其是P,达到0.1%以上。磷元素主要偏聚在铸坯的二次枝晶间,属于一种枝干与枝间的微观偏析。在轧制过程中,枝晶沿轧制方向被延长,并最终与轧制方向一致。在加热炉加热及保温过程中,碳因扩散较快故能够达到相对均匀,而磷元素由于原子半径较大,扩散系数比碳小几个数量级,故均匀化较为困难,因此仍然存在富磷带。由于磷元素使奥氏体析出铁素体的A3温度升高,结果使枝晶间处的A3点温度高于原枝干处。在冷却过程中枝晶间处具有相对更大的过冷度,因此生成的索氏体片层间距更加细小。这些区域在从奥氏体相区冷却时就生成了带状组织。可见,磷元素在铸坯中偏聚在二次枝晶间,在轧制过程中扩散困难是生成盘条带状组织的主要原因。由于上述机理,帘线钢盘条的带状组织呈沿轴向平行分布状态,盘条中心位置分布较多,带状组织为比基体片层间距更小的索氏体组织。

  根据以上分析,带状组织的控制主要可以有两种思路:第一,由于磷元素在铸坯内的偏析对盘条的带状组织内的磷偏析具有一定的遗传性,因此可以通过控制拉速、冷却水量及电磁搅拌强度等连铸工艺参数抑制磷元素在铸坯内的偏析,使磷元素在铸坯内尽可能的均匀分布,从而减少带状组织的生成。第二,在轧制过程中通过高温加热,使磷元素均匀扩散。

  检测还发现,小方坯生产的盘条带状组织要比模铸生产或大方坯生产的盘条严重得多。联系到大方坯和模铸均是开坯两火成材,而小方坯为一火成材生产,由此分析开坯温度较高,有利于磷元素的扩散,可能是大方坯和模铸生产的盘条带状组织级别较低的重要原因。由此,根据高温加热促使磷元素均匀扩散的思路,将小方坯加热炉加热温度由1050℃提高到1185℃进行试验,结果表明,盘条带状组织确实得到一定的改善,但还不能完全消除。因此,小方坯盘条的带状组织的控制还应考虑从减少铸坯枝晶间磷偏析方面采取措施。

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