冷镦螺栓生产过程中表面麻点原因分析
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［5 ］
。
不同部位的变形抗力大小不同导致变形量不 同， 可能是螺栓表面出现麻点的原因。 但是对盘条 进行低倍酸洗检验 （ 图 1 ） 和高倍金相检验 （ 图 3 ） ， 盘条表面基本无缺陷， 高倍金相组织为铁素体和珠
图2 Fig． 2 半成品钢丝及半成品螺栓低倍照片 and semifinished bolts
rod． The microstructure of diameter 12 mm wire rod is ferrite and pearlite． Grain size of ferrite is grade 8． 5 ，there isn ’ t obvious decarburized layer． It was drawn diameter 11． 15 mm after 765 ℃ annealing and pickling． Pits occurred on the surface，microstructure is ferrite and pearlite，ferrite grain size is grade 9 ，complete decarburization depth is 0． 36 mm occurred on edge． Analysis shows that the annealing temperature is high and heating time is too long，grain size growing caused plastic deformation uneven，next cold drawn deformation amount is small，coarse grain on the surface inherit to next procedure，the reason that strength of surface coarse grain is low causes pit． It is suggested that customers control wire rod quality after annealing，control grain size to assure the correct usage and processing of wire rod． Keywords SWRCH35K； bolts； cold heading； pit； grain size； annealing
2
麻点形成原因分析 765 ℃ 退火后酸洗， 直径为 12 mm 的盘条， 冷 11． 15 mm ， 、 、 拔至 然后切料 初镦 精镦加工成螺栓，
发现成品螺栓表面存在麻点， 说明螺栓表面存在不 引起这种不均匀变形的原因： （ 1 ） 材料组 均匀变形， 织不均匀； （ 2 ） 晶粒粗大引起塑性变形不均匀
1． 4 1． 4． 1
金相组织 盘条金相组织 对 12 mm 35K 盘条取样做金相检验， 组织为
铁素体和珠光体， 铁素体晶粒度 8． 5 级， 未见明显脱 12 mm 35K 盘条 碳层， 中心可见少量非金属夹杂， 金相组织如图 3 所示。
图3 Fig． 3
盘条金相组织
× 400
。 晶粒大小对金属的加工性能有 容易造成“麻点 ” 很大影响， 用户应控制退火后的盘条质量， 关键在于 控制好晶粒度， 而影响退火后晶粒度的主要因素有 加热温度、 加热时间和原始晶粒度。原始晶粒越大、 加热温度越高、 加热时间越长， 金属原子的活动能力 ［7 ］ ， ， 就越强 更利于晶界的迁移 从而促进晶粒的长 “麻点” 。 大， 直接导致在后续工序中出现大面积
Microstructure of wire rod
1． 4． 2
螺栓金相组织
在螺栓端部麻点最密集部位切样， 经磨制、 抛 光、 腐蚀后置于金相显微镜下观察， 组织为铁素体和 珠光体， 铁素体晶粒度 9 级， 边部完全脱碳 层深度为 0． 36 mm， 如图 4 所示。
［4 ］
， 脱碳
图4
2 螺栓端部麻点最密集部位边部组织 Edge microstructure of the most
， 生产时由于各种原因， 经常存在冷镦开裂、
［3 ］
热处理畸变等质量隐患
。 笔者在处理一起质量
异议时发现， 表面质量良好的 12 mm 35K 盘条， 在 拉拔后加工螺栓过程中， 表面出现严重的麻点， 影响 成品的表面光洁度， 导致用户无法出口交货。 麻点检验 1． 1 35K 冷镦钢盘条生产工艺流程 1 安阳钢铁集团有限公司 （ 简称安钢 ） 35K 盘条 生产工艺流程： 100 t 转炉冶炼 → LF 炉精炼 → 方坯 修剪→打 连铸→ 控 轧 控 冷 → 集 卷 → P / F 线 取 样、
The macrograph of semifinished steel wire
光体， 铁素体晶粒度 8． 5 级， 无明显脱碳层， 说明盘 条是合格的， 可以排除材料组织不均匀导致的麻点 。 考虑晶粒粗大引起的塑性变形不均匀 。多晶体 中不同晶粒对外力的取向是不同的， 有软取向和硬 而同样外力条件下 取向之分。软取向晶粒变形大， 不同晶粒之间的变形是不 的硬取向则晶粒变形小， 均匀的， 且晶粒越大， 变形就越不均匀。 晶粒细小 ［6 ］ 时， 变形不均匀程度小 ， 螺栓表面不会形成“麻 ； 但当晶粒粗大时， 点” 多晶体中不同晶粒之间变形 “麻点” 。 量差异较大， 可能产生 在螺栓端部取样做金相观察， 其表面与心部晶 粒尺寸相差悬殊， 大晶粒甚至为小晶粒的十几倍， 如 图 5 所示。这种过分长大的粗晶是在酸洗前退火工 序形成的， 在盘条从 12 mm 冷拔至 11． 15 mm 时， 由于变形量不大， 盘条表面的粗晶得以遗传至冷镦 在冷镦时由于钢丝表面粗晶处的强度很低 ， 很 工序，
第37 卷 Vol. 37
第3 期 No. 3
金 属 制 品 Metal Products
2011 年 6 月 June 2011
doi： 10． 3969 / j． issn． 1003 － 4226． 2011． 03． 020
冷镦螺栓生产过程中表面麻点原因分析
马 鹏， 欧阳琦， 付军红， 董文玲
R］ ． 北京： 中华人民共和国国务院 ， 2009． 划［ ［ 3］ 全国钢标准化技术委员会 ． GB / T 20067 —2006 粗直径 S］ ． 北京： 中国标准出版社， 2006． 钢丝绳［ ［ 4］ 张平萍， S］/ / 中钢 译． ISO 8369 —1986 粗直径钢丝绳［ 宁夏恒力钢铁集团有限公司 ． 集团金属制品研究院， 国外钢丝绳标准汇编， 郑州： 中钢集团金属制品研究 2001． 院， ［ 5］ 卢冬良， 译． RR － W － 410E—2002 钢 丝 绳 和 钢 绞 线 ［ S］/ / 戴宝昌， 张平萍， 卢冬良， 等． 国外钢丝绳标准译 2007． 文集． 郑州： 中钢集团金属制品研究院 ， ［ 6］ 卢冬良， 译． BS 302 / P7 —1989 多股钢丝绳 一般用途钢 S］/ / 中钢集团金属制品研究院 ， 丝绳技术条件［ 宁夏 恒力钢铁集团有限公司 ． 国外钢丝绳标准汇编， 郑州： 2001． 中钢集团金属制品研究院 ， ［ 7］ 秦万信． 对粗直径钢丝绳几个相关问题的思考［ J］ ．金 2009 （ 3 ） ： 57 － 61． 属制品， ［ 8］ 秦万信， 李锁生． 对多层股粗直径抗旋转钢丝绳非标 J］ ． 金属制品， 2009 （ 6 ） ： 5 － 11． 结构与性能的再认识［ （ 收稿日期： 2011 － 03 － 21 ） 作者简介 杨红英 1966 年生， 贵州钢绳股份有限公司技术质量部标 准工程师。 胡正中 1952 年生， 高级工程师， 贵州钢绳股份有限公司技 术质量部部长。 杨 程 1974 年生， 工程师， 贵州钢绳股份有限公司技术质 量部副部长。 王玲君 1963 年生， 冶金工业信息标准研究院标准研究所 教授级高工， 全国钢标准技术委员会钢丝绳分技术 委员会副秘书长。
安阳 455004 ） （ 安阳钢铁集团有限公司 ， 河南 摘 要
SWRCH35K 冷镦钢盘条制作高强度螺栓过程中表面出现麻点 。 12 mm SWRCH35K 盘条金相组织为铁
素体和珠光体， 铁素体晶粒度 8． 5 级， 未见明显脱碳层， 经 765 ℃ 退火后酸洗， 冷拔至 11． 15 mm， 表面出现麻点， 组 织为铁素体和珠光体， 铁素体晶粒度 9 级， 边部出现深度为 0． 36 mm 的全脱碳层。分析表明： 盘条退火时温度偏高 晶粒异常长大从而引起塑性变形不均匀 ， 随后的冷拔变形量不大 ， 使盘条表面的粗晶遗传至下道 或加热时间过长， 工序， 冷镦时由于表面粗晶处的强度低 ， 造成麻点。 建议用户控制退火后的盘条质量 ， 控制好晶粒度， 确保正确使 用和加工盘条。 关键词 SWRCH35K； 螺栓； 冷镦； 麻点； 晶粒度； 退火 TG142． 41 中图分类号
Cause analysis of cold heading bolt surface pit in production
MA Peng，OUYANG Qi，FU Junhong，DONG Wenling
（ Anyang Iron ＆ Steel Group Corporation，Anyang 455004 ，China） Abstract The pits occurred on the surface while high strength bolt was produced by using SWRCH35K cold heading wire
从盘条上截取试样， 在体积分数 2% 的苦味酸 溶液中热煮 20 min， 低倍检验照片如图 1 所示。
图1 Fig． 1
盘条低倍照片
பைடு நூலகம்
The macrograph of wire rod
第3 期
马
鹏， 等： 冷镦螺栓生产过程中表面麻点原因分析
。
不同部位的变形抗力大小不同导致变形量不 同， 可能是螺栓表面出现麻点的原因。 但是对盘条 进行低倍酸洗检验 （ 图 1 ） 和高倍金相检验 （ 图 3 ） ， 盘条表面基本无缺陷， 高倍金相组织为铁素体和珠
图2 Fig． 2 半成品钢丝及半成品螺栓低倍照片 and semifinished bolts
rod． The microstructure of diameter 12 mm wire rod is ferrite and pearlite． Grain size of ferrite is grade 8． 5 ，there isn ’ t obvious decarburized layer． It was drawn diameter 11． 15 mm after 765 ℃ annealing and pickling． Pits occurred on the surface，microstructure is ferrite and pearlite，ferrite grain size is grade 9 ，complete decarburization depth is 0． 36 mm occurred on edge． Analysis shows that the annealing temperature is high and heating time is too long，grain size growing caused plastic deformation uneven，next cold drawn deformation amount is small，coarse grain on the surface inherit to next procedure，the reason that strength of surface coarse grain is low causes pit． It is suggested that customers control wire rod quality after annealing，control grain size to assure the correct usage and processing of wire rod． Keywords SWRCH35K； bolts； cold heading； pit； grain size； annealing
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麻点形成原因分析 765 ℃ 退火后酸洗， 直径为 12 mm 的盘条， 冷 11． 15 mm ， 、 、 拔至 然后切料 初镦 精镦加工成螺栓，
发现成品螺栓表面存在麻点， 说明螺栓表面存在不 引起这种不均匀变形的原因： （ 1 ） 材料组 均匀变形， 织不均匀； （ 2 ） 晶粒粗大引起塑性变形不均匀
1． 4 1． 4． 1
金相组织 盘条金相组织 对 12 mm 35K 盘条取样做金相检验， 组织为
铁素体和珠光体， 铁素体晶粒度 8． 5 级， 未见明显脱 12 mm 35K 盘条 碳层， 中心可见少量非金属夹杂， 金相组织如图 3 所示。
图3 Fig． 3
盘条金相组织
× 400
。 晶粒大小对金属的加工性能有 容易造成“麻点 ” 很大影响， 用户应控制退火后的盘条质量， 关键在于 控制好晶粒度， 而影响退火后晶粒度的主要因素有 加热温度、 加热时间和原始晶粒度。原始晶粒越大、 加热温度越高、 加热时间越长， 金属原子的活动能力 ［7 ］ ， ， 就越强 更利于晶界的迁移 从而促进晶粒的长 “麻点” 。 大， 直接导致在后续工序中出现大面积
Microstructure of wire rod
1． 4． 2
螺栓金相组织
在螺栓端部麻点最密集部位切样， 经磨制、 抛 光、 腐蚀后置于金相显微镜下观察， 组织为铁素体和 珠光体， 铁素体晶粒度 9 级， 边部完全脱碳 层深度为 0． 36 mm， 如图 4 所示。
［4 ］
， 脱碳
图4
2 螺栓端部麻点最密集部位边部组织 Edge microstructure of the most
， 生产时由于各种原因， 经常存在冷镦开裂、
［3 ］
热处理畸变等质量隐患
。 笔者在处理一起质量
异议时发现， 表面质量良好的 12 mm 35K 盘条， 在 拉拔后加工螺栓过程中， 表面出现严重的麻点， 影响 成品的表面光洁度， 导致用户无法出口交货。 麻点检验 1． 1 35K 冷镦钢盘条生产工艺流程 1 安阳钢铁集团有限公司 （ 简称安钢 ） 35K 盘条 生产工艺流程： 100 t 转炉冶炼 → LF 炉精炼 → 方坯 修剪→打 连铸→ 控 轧 控 冷 → 集 卷 → P / F 线 取 样、
The macrograph of semifinished steel wire
光体， 铁素体晶粒度 8． 5 级， 无明显脱碳层， 说明盘 条是合格的， 可以排除材料组织不均匀导致的麻点 。 考虑晶粒粗大引起的塑性变形不均匀 。多晶体 中不同晶粒对外力的取向是不同的， 有软取向和硬 而同样外力条件下 取向之分。软取向晶粒变形大， 不同晶粒之间的变形是不 的硬取向则晶粒变形小， 均匀的， 且晶粒越大， 变形就越不均匀。 晶粒细小 ［6 ］ 时， 变形不均匀程度小 ， 螺栓表面不会形成“麻 ； 但当晶粒粗大时， 点” 多晶体中不同晶粒之间变形 “麻点” 。 量差异较大， 可能产生 在螺栓端部取样做金相观察， 其表面与心部晶 粒尺寸相差悬殊， 大晶粒甚至为小晶粒的十几倍， 如 图 5 所示。这种过分长大的粗晶是在酸洗前退火工 序形成的， 在盘条从 12 mm 冷拔至 11． 15 mm 时， 由于变形量不大， 盘条表面的粗晶得以遗传至冷镦 在冷镦时由于钢丝表面粗晶处的强度很低 ， 很 工序，
第37 卷 Vol. 37
第3 期 No. 3
金 属 制 品 Metal Products
2011 年 6 月 June 2011
doi： 10． 3969 / j． issn． 1003 － 4226． 2011． 03． 020
冷镦螺栓生产过程中表面麻点原因分析
马 鹏， 欧阳琦， 付军红， 董文玲
R］ ． 北京： 中华人民共和国国务院 ， 2009． 划［ ［ 3］ 全国钢标准化技术委员会 ． GB / T 20067 —2006 粗直径 S］ ． 北京： 中国标准出版社， 2006． 钢丝绳［ ［ 4］ 张平萍， S］/ / 中钢 译． ISO 8369 —1986 粗直径钢丝绳［ 宁夏恒力钢铁集团有限公司 ． 集团金属制品研究院， 国外钢丝绳标准汇编， 郑州： 中钢集团金属制品研究 2001． 院， ［ 5］ 卢冬良， 译． RR － W － 410E—2002 钢 丝 绳 和 钢 绞 线 ［ S］/ / 戴宝昌， 张平萍， 卢冬良， 等． 国外钢丝绳标准译 2007． 文集． 郑州： 中钢集团金属制品研究院 ， ［ 6］ 卢冬良， 译． BS 302 / P7 —1989 多股钢丝绳 一般用途钢 S］/ / 中钢集团金属制品研究院 ， 丝绳技术条件［ 宁夏 恒力钢铁集团有限公司 ． 国外钢丝绳标准汇编， 郑州： 2001． 中钢集团金属制品研究院 ， ［ 7］ 秦万信． 对粗直径钢丝绳几个相关问题的思考［ J］ ．金 2009 （ 3 ） ： 57 － 61． 属制品， ［ 8］ 秦万信， 李锁生． 对多层股粗直径抗旋转钢丝绳非标 J］ ． 金属制品， 2009 （ 6 ） ： 5 － 11． 结构与性能的再认识［ （ 收稿日期： 2011 － 03 － 21 ） 作者简介 杨红英 1966 年生， 贵州钢绳股份有限公司技术质量部标 准工程师。 胡正中 1952 年生， 高级工程师， 贵州钢绳股份有限公司技 术质量部部长。 杨 程 1974 年生， 工程师， 贵州钢绳股份有限公司技术质 量部副部长。 王玲君 1963 年生， 冶金工业信息标准研究院标准研究所 教授级高工， 全国钢标准技术委员会钢丝绳分技术 委员会副秘书长。
安阳 455004 ） （ 安阳钢铁集团有限公司 ， 河南 摘 要
SWRCH35K 冷镦钢盘条制作高强度螺栓过程中表面出现麻点 。 12 mm SWRCH35K 盘条金相组织为铁
素体和珠光体， 铁素体晶粒度 8． 5 级， 未见明显脱碳层， 经 765 ℃ 退火后酸洗， 冷拔至 11． 15 mm， 表面出现麻点， 组 织为铁素体和珠光体， 铁素体晶粒度 9 级， 边部出现深度为 0． 36 mm 的全脱碳层。分析表明： 盘条退火时温度偏高 晶粒异常长大从而引起塑性变形不均匀 ， 随后的冷拔变形量不大 ， 使盘条表面的粗晶遗传至下道 或加热时间过长， 工序， 冷镦时由于表面粗晶处的强度低 ， 造成麻点。 建议用户控制退火后的盘条质量 ， 控制好晶粒度， 确保正确使 用和加工盘条。 关键词 SWRCH35K； 螺栓； 冷镦； 麻点； 晶粒度； 退火 TG142． 41 中图分类号
Cause analysis of cold heading bolt surface pit in production
MA Peng，OUYANG Qi，FU Junhong，DONG Wenling
（ Anyang Iron ＆ Steel Group Corporation，Anyang 455004 ，China） Abstract The pits occurred on the surface while high strength bolt was produced by using SWRCH35K cold heading wire
从盘条上截取试样， 在体积分数 2% 的苦味酸 溶液中热煮 20 min， 低倍检验照片如图 1 所示。
图1 Fig． 1
盘条低倍照片
பைடு நூலகம்
The macrograph of wire rod
第3 期
马
鹏， 等： 冷镦螺栓生产过程中表面麻点原因分析
