高碳鋼82B、87Si連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變與力學(xué)性能對(duì)比研究.pdf

1、高碳鋼82B盤條是生產(chǎn)大規(guī)格、高強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和鋼絲繩的主要原材料。82B盤條經(jīng)熱處理、拉拔、鍍鋅等工序，生產(chǎn)出高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度的鋼絲繩、鋼絞線，廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、碼頭等領(lǐng)域，是我國建筑行業(yè)不可或缺的重要原材料。國內(nèi)外的專家學(xué)者都致力于提高82B盤條的強(qiáng)度和開發(fā)更高強(qiáng)度的新盤條產(chǎn)品，研究發(fā)現(xiàn)，用碳、硅元素來替代釩、鎳等貴重合金元素來強(qiáng)化82B盤條，既能保障盤條的強(qiáng)度，又能有效地節(jié)約生產(chǎn)成本。本文以82B鋼盤條為研究對(duì)象，通

2、過提高碳、硅元素的含量來提升盤條的強(qiáng)度，通過改善熱處理工藝來提升高碳鋼82B盤條的綜合性能，研發(fā)了新產(chǎn)品87Si鋼盤條，通過研究82B和87Si鋼盤條的力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織、不同冷卻速度下盤條的硬度變化規(guī)律等來對(duì)比分析兩鋼種性能與組織的關(guān)系。
　　對(duì)82B和87Si鋼盤條進(jìn)行力學(xué)拉伸試驗(yàn)研究表明，與82B鋼盤條相比較，87Si鋼盤條的抗拉強(qiáng)度提升了50MPa，延伸率下降了0.1%，斷面收縮率下降了1.8%。由于

3、碳元素能固溶在鐵素體中，對(duì)盤條的強(qiáng)度和硬度影響最大，但是碳元素的存在也會(huì)降低盤條的塑性和韌性；當(dāng)硅元素含量小于0.5%時(shí)，硅元素含量每增加0.1%，盤條的抗拉強(qiáng)度增加8MPa，當(dāng)硅元素含量超過0.5%時(shí)，盤條的抗拉強(qiáng)度增幅減小；在82B和87Si鋼盤條錳元素含量范圍內(nèi)，每增加0.1%的錳元素，盤條的強(qiáng)度會(huì)提升約10MPa。87Si鋼盤條比起82B鋼盤條，強(qiáng)度明顯上升，塑性略有下降，是碳、硅、錳等元素共同作用的結(jié)果。
　　在金相顯微

4、鏡下觀察82B和87Si鋼盤條的微觀組織，白色組織為珠光體，灰暗色組織為索氏體，通過金相分析軟件Image tools對(duì)索氏體含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)82B鋼的索氏體含量約為89%，87Si鋼的索氏體含量約為90%，主要是碳、硅元素的增多，產(chǎn)生了更多的鐵素體和滲碳體，在珠光體相變過程中生成了更多的索氏體。在掃描電鏡下觀察82B和87Si鋼盤條的索氏體片層，82B鋼盤條的索氏體平均片層間距為162.6nm，87Si鋼盤條的索氏體平均片層間距為1

5、38nm。與82B鋼盤條比較，87Si鋼盤條的索氏體片層間距減小了24.6nm。87Si鋼盤條的索氏體片層間距減小，提高了87Si鋼盤條的強(qiáng)度和硬度。
　　對(duì)82B和87Si鋼盤條進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)冷速為5℃/s時(shí)，82B和87Si鋼盤條的索氏體含量最高，綜合力學(xué)性能最好。當(dāng)冷速不超過7℃/s時(shí)，兩種盤條中87Si鋼盤條索氏體含量較高；當(dāng)冷速為7℃/s～20℃/s時(shí)，兩種盤條中82B鋼盤條索氏體含量較高；當(dāng)冷速為5℃/

6、s時(shí)，馬氏體組織開始出現(xiàn)；當(dāng)冷速在5℃/s～7℃/s時(shí)，兩種盤條中82B鋼盤條馬氏體含量較高；當(dāng)冷速在7℃/s～20℃/s時(shí)，兩種盤條中87Si鋼盤條馬氏體含量較高。在低冷速下，87Si鋼盤條生成更多的索氏體，在高冷速下，87Si鋼盤條生成更多的馬氏體。與82B鋼盤條相比，87Si鋼盤條各冷速下的珠光體相變開始轉(zhuǎn)變溫度比82B鋼盤條的珠光體的相變開始轉(zhuǎn)變溫度要低，87Si鋼盤條的CCT曲線相比于82B鋼盤條向左下方偏移。
　　將熱

7、模擬實(shí)驗(yàn)后的82B和87Si鋼盤條試樣置于維氏硬度計(jì)下進(jìn)行硬度實(shí)驗(yàn)，隨著冷速的增大，82B和87Si鋼盤條的硬度增高。當(dāng)冷速為5℃/s時(shí)，82B鋼盤條的硬度值為409.4HV，87Si鋼盤條的硬度值為418HV。根據(jù)維氏硬度和抗拉強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系來換算，82B鋼盤條的抗拉強(qiáng)度為1318.8MPa，此冷速下的熱模擬試樣強(qiáng)度比在線生產(chǎn)的82B盤條強(qiáng)度提升44.8MPa，87Si鋼盤條的抗拉強(qiáng)度為1344MPa，此冷速下的熱模擬試樣強(qiáng)度比在線中