冷拔钢丝表面裂纹成形原因分析

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钢丝表面裂纹对钢丝随后的冷镦或在交变应力下服役的疲劳寿命影响很大。如轴承钢丝表面裂纹造成冲球时产生大量废品，多年来一直是我国钢丝行业未能彻底解决的难题。由弹簧钢丝制成的螺旋形弹簧主要的破坏形式是疲劳断裂，而表面裂纹又极易成为疲劳裂纹的萌生源，从而降低弹簧的疲劳寿命。由此可见，为了防止轴承钢丝冲球时造成镦裂和弹簧在服役中出现早期破断，避免或减轻钢丝表面出现裂纹是十分必要的。 1.表面裂纹形态 在实际生产中，钢丝表面可能有两种或两种以上的缺陷存在于同一根钢丝上，在同一根钢丝上也可能存在若干条深浅不一的裂纹。 (1)龟裂的形态及成因 龟裂形状不太规则，类似龟背纹，裂口较大，深度一般不超过1.0mm，严重的区域甚至造成钢材碎裂脱落。它并不通条产生，呈断续分布，裂区长度一般不超过200mm。对裂纹区取样制成横向金相试样，观察发现钢材横截面上组织存在明显的5个区域。非裂区均属正常组织。龟裂的产生原因是因为盘条碳成分局部存在严重偏析，使组织产生明显的区域性差异，最终导致盘条在拉拔时因形变不协调而产生裂纹。 (2)横裂的形态及成因 横裂主要有三种形态：第一种是与钢丝轴向成一定交角，裂口呈搓衣板状的裂纹；第二种是舌状裂纹；第三种是垂直于钢丝轴向的横纹。 产生横裂的原因主要有以下几点：①冷拉时压缩率过大或拉拔速度过快；②模具入口锥度太大，使变形区太短；③钢质不良；④钢丝中存在不适宜冷拔的显微组织；⑤有酸洗氢脆；⑥润滑不良；⑦拉丝模破碎。在实际工业生产中，由于工艺参数较为稳定，一般不会出现前两种情况，而后四种情况有可能存在。由此可见，搓衣板状横裂和舌状横裂是由润滑不良造成的。 2.纵裂的形态及成因 钢丝表面的纵裂主要有两种形态：一种是平行于钢丝轴向的直线型裂纹；另一种是沿钢丝轴向表面呈曲线状分布的曲线型裂纹。 将钢丝纵裂处制成横向金相试样，观察发现曲线型纵裂实际上就是折叠，和宏观形态为锯齿状的折叠在高倍下相类似。其主要特征为裂缝与钢丝表面斜交，其边缘一般有严重的脱碳存在，缝内常伴随有氧化物夹杂。大量检验结果表明，折叠的深度随钢种、炉号、产地、规格的不同差异很大，一般在0.08—0.45mm之间，少数严重的可达1mm以上。有的盘条上只有一条折叠，有的则多达7、8条折叠，甚至更多。产生原因是由于钢锭或钢材表面凹凸不平及尖锐的棱角等，在轧制过程中叠附在钢材上，或是耳子在后续轧制时叠合而成。 从纵裂产生原因的角度来看，直线型纵裂实际上可细分为三种：①实为折叠；②实为划伤；③真正的裂纹。在这三种裂纹中，主要是折叠和划伤，真正的裂纹很少。折叠和划伤二者谁占的比例大应视具体条件而定，有时候折叠较多，有时候划伤较多。 3.折叠在拉拔过程中的深度变化情况 由于对钢丝表面质量危害最大的是折迭，故考察了折叠在拉拔过程中的深度变化情况。因盘条或钢丝上的折叠随位置不同深浅差异较大。折叠深度及其所占钢丝直径百分比随丝径的减小而减小。主要原因是盘条长时间的球化退火、酸洗及半成品的反复再结晶退火、酸洗，把表面的钢材给消除了一部分，使得折叠的深度大大下降。加之折叠在热处理出炉后爆水(指盘条或钢丝退火出炉后立即浸入冷水之中，以便去掉或疏松钢材表面的氧化铁皮)和拉拔过程中不扩展，最终使得GCr15钢丝表面缺陷逐渐变浅，由不合格转为合格。在实际生产中，综合合格率明显大于一次合格率就是这个原因。 4.结论 (1)GCr15轴承钢丝和弹簧钢丝(包括65Mn、60Si2Mn、70号钢)表面裂纹有六种基本形态。 (2)钢丝表面纵裂实质上主要是折叠和划伤，真正的裂纹很少。 (3)应加强工艺管理，尽可能避免由工艺因素而产生的划伤和横裂。 (4)应加强原材料进厂检验，尽量选择折叠或划伤少而浅的热轧盘条投料。 (5)对于一些质量要求较高的钢丝，如轿车悬架簧用钢丝和阀门簧用钢丝，可用扒皮机去除盘条的表面划伤和折叠。(图/文www.wxlgjx.cn)

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