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高强度PC钢丝断裂原因分析及改进措施第一篇：高强度PC钢丝断裂原因分析及改进措施高强度PC钢丝断裂原因分析及改进措施李祥才1，徐冰2，于同仁3，杨丽珠3（1 安徽工业大学材料工程学院, 安徽马鞍山 243000；2 邯郸钢铁集团公司，河北邯郸056015；马鞍山钢铁股份有限公司，安徽马鞍山 243000）摘要：对高强度PC钢丝断裂原因进行了分析，认为连铸坯的中心偏析、中心缩孔、疏松和夹杂是导致PC钢丝断裂的冶金原因；轧制过程中，较差的修磨质量、表面缺陷导致的微裂纹，过烧以及不适当的冷却速度导致的非正常显微组织，盘条头部的耳子、盘条本身折叠是导致PC钢丝断裂的主要原因；同时，不恰当的酸洗、较差的磷化及热处理质量、不适当拉丝裂纹的产生、拉拔模具安放不正导致的横裂也是PC钢丝断裂的原因。
并且针对上述部分原因提出改进措施。
关键词：PC钢丝；断裂；原因分析；改进措施中图分类号：TG356.4+6文献标识码：A文章编号：1004-4620（2006）06-0036-04Analysis of Fracture Reasons of High Strength PC Steel Wire and Improvement MeasuresLI Xiang-cai1, XU bing2, YU Tong-ren3, YANG Li-zhu3（1 School of Materials Science and Engineering, Anhui University of Technology, Maanshan 243000, China;Handan Iron and Steel Co., Ltd., Handan 056015, China;3 Maanshan Iron and Steel Co., Ltd., Maanshan 243000, China）Abstract: The fracture reasons of high strength PC steel wire are analyzed, it’s considered that center segregation, central cavitation, poriness and inclusion are the metallurgical reasonswhich lead to the facture of PC steel wire and in the rolling process, differential coping quality, microcrack caused by surface defect, abnormal microstructure caused by burnt and improper cooling velocity, the ears on the head of the wire, overlapping of the wire rod itself are the main reasons which lead to the facture of PC steel wire.At the same time, inappropriate pickling, differential phosphorization quality, the bad heat treatment quality, the generation of crack in the improper drawing and transverse crack caused by abnormal laying of the drawing die are also the reasons of the cracking of PC wire.Improvement measures are put forward on the part reasons described above.Key words: PC steel wire;fracture;reason analysis;improvement measures高强度低松弛预应力钢丝具有强度高、塑性好、韧性高、耐腐蚀、低松弛等性能，被广泛用于大、高、特等重要建筑，其生产和使用越来越引起人们的重视。
含碳量高的钢材容易断裂原因分析含碳量高的棒材容易发生断裂，如45#钢做的轴，使用时间不长。
从断裂后部件上取样，进行金相分析，往往找不到产生的原因，就算牵强附会找到了一些原因，也不是实际的原因。
为了确保更高的强度，还必须在钢中添加碳，随之就会析出铁碳化物。
从电化学的观点来看，铁碳化物发挥了阴极作用，加快了基体周边的阳极溶解反应。
在显微组织内的铁碳化物体积分数的增大还归因于碳化物的低氢超电压特性。
钢材表面易于产生并吸附氢，氢原子向钢材内部渗入的同时，氢的体积分数就可能会增加，最终使得材料的抗氢脆性能显著降低。
高强钢材耐腐蚀性和抗氢脆性的显著降低不仅有害于钢材的性能，还会极大地限制钢材的应用。
如钢材暴露于氯化物等各种腐蚀环境中，在应力作用下，可能出现的应力腐蚀开裂（SCC）现象就会对材料安全性造成严重的威胁。
碳含量越高，氢扩散系数减小，氢溶解度增大。
学者Chan 曾经提出，析出物（作为氢原子的陷阱位置）、电位、空孔等各种晶格缺陷与碳含量成正比，碳含量增大，就会抑制氢扩散，因此氢扩散系数也较低。
由于碳含量与氢溶解度成正比关系，作为氢原子陷阱的碳化物，体积分数越大，钢材内部的氢扩散系数越小，氢溶解度增大，氢溶解度也包含了有关扩散性氢的信息，因而氢脆敏感性最高。
随着碳含量的增加，氢原子的扩散系数减小，表面氢浓度增大，这是因为钢材表面的氢超电压下降所致。
从动电压极化试验结果来看，试样的碳含量越高，酸性环境中就易于发生阴极还原反应（氢生成反应）以及阳极溶解反应。
与具有低氢超电压的周边基体进行比较，碳化物发挥了阴极的作用，其体积分数增大。
根据电化学氢渗透试验结果，试样内的碳含量和碳化物的体积分数越大，氢原子的扩散系数就越小，溶解度增大。
随着碳含量的增加，抗氢脆性也会降低。
慢应变速率拉伸试验证实，碳含量越大，抗应力腐蚀开裂性能也会降低。
与碳化物的体积分数成正比，随着氢还原反应及向试样内部渗透的氢注入量增加，就会发生阳极溶解反应，也会加快形成滑移带。
高碳硬线拉拔脆断原因分析于开升步海（马钢技术中心）摘要高碳硬线盘条作为金属制品的原料，在深加工过程中容易出现脆断现象，这其中一条原因是盘条本身存在缺陷，另一原因是拉拔工艺存在缺陷，本文对脆断原因进行了分析，提出了改进措施。
关键词硬线脆断原因Analyse of Drawing Brittle Breaking for High Carbon Wire Rod Yu Tongren Liu Kaisheng Zhang BuhaiTechnology Center of Ma’anshan Iron & Steel Co. LtdAbstract: As the material of the metal product, high carbon wire rod is easy to be broken in deep drawing process, one of the reasons is it defects on wire rod, the other is drawing isn’t proper. This article analyses the cause of the brittle broken, and some relative improvements are given out.Key Words: hard wire rod, brittle, cause1.前言高碳硬线盘条作为金属制品的原料，通过深加工用于制造钢丝绳、预应力钢丝及钢绞线、电力用镀锌（铝包）钢丝及钢绞线、轮胎钢丝、弹簧钢丝等，其拉拔性能好坏直接影响着制品厂的使用和产品的性能，多年来国外线材厂在研制优硬线产品时，一直在追求高的线材加工性能，也取得了不少的成果，使线材的拉拔性能得到了很大的提高，但生产的优硬线总会出现这样那样的问题，影响了制品厂的使用；另外，有些制品厂在加工过程中也存在一些问题，造成了拉拔脆断。
钢丝断裂原因分析一、夹杂物引起断裂线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织的连续性，起到了一个显微裂纹的作用。
当受到外力作用时，在夹杂物的顶端首先产生附加的应力集中。
尤其在原奥氏体晶粒交界处出现的大块状、条状或片状碳化物，这些异常碳化物在材料冷变形时，严重地阻塞了位错的移动，致使该处产生应力集中。
当应力集中达到一定大小时便会使碳化物开裂，或在碳化物与基体交界处产生裂纹。
当裂纹达到失稳状态尺寸，地瞬时产生断裂。
非金属夹杂物的多少是衡量帘线钢质量高低的一个重要因素。
在用SEM对断口进行分析的过程中，经常发现非金属夹杂物。
在典型的杯锥状断口上有时候就能发现夹杂物，SEM表明大多为三氧化二铝夹杂或其它高熔点脆性夹杂物。
其避免主要是通过精炼，使夹杂物变为塑性低熔点夹杂物。
脆性夹杂物是引起钢丝断裂的重要原因之一，而夹杂物引起断裂分为以下几种形势：1、夹杂物与钢基体之间界面脱开拉伸过程中，在夹杂物周围的局部加剧了应力集中；裂纹优先在与拉应力垂直的夹杂物与基体的界面产生并沿着夹杂物与钢基体界面扩展，致使夹杂物与基体界面脱开。
2、夹杂物本身开裂2、在结晶器和二冷安装电磁搅拌。
结晶器的电磁搅拌能够减少中心偏析的程度和范围。
电磁搅拌同样可改善V形偏在铸坯中心的存在；3、尽可能的降低拉速，能够减轻中心偏析程度。
三、马氏体组织造成拉拔脆断硬线属高碳钢，控制冷却时，若冷却时间太短，对钢材不起作用；若冷却时间太长，就容易引起脆断。
在斯太尔摩控制冷却上，穿水冷却是奥氏体急速过冷阶段。
它的目的是控制具有高形变能压扁的奥氏体晶粒长大和保留加工硬化的效果，为吐丝温度和后部风冷段控制做准备。
轧制硬线错误的指导思想是，企图使线材表面淬成马氏体，然后通过心部自回火方式形成回火马氏体。
如果这样，在高速的轧制下线材表面得不到充分自回火，难免出现马氏体残余。
因为线材直径只有5.5mm，最大也只有9mm，它的断面小，形变潜能也小，所以冷却不能过急，宜控制在0.3～0.6s，使线材表面温度始终在Ms以上(高于400℃)，以防止表面淬成马氏体。
高碳线材拉拔断丝原因及其控制技术高碳钢线材拉拔断丝的一般原因有：1、线材表面质量差，轧制后的线材表面有结疤、压痕类缺陷，拉拔过程中在表面缺陷处形成裂纹源，从边部向中心扩展，形成斜劈状断口。
2、钢水纯净度不高，非金属夹杂物含量偏高。
从金相检验来看，夹杂物颗粒大，氧化物夹杂高达B3级，脆性夹杂物主要有含Al2O3、SiO2、CaO等成分的复合氧化物，还有含钛的夹杂物。
这些夹杂物对于拉拔和捻股的危害性较大，在冷拔时极易在钢基体与脆性夹杂物的界面上形成裂纹源。
并随着拉拔减面率的增加，裂纹年扩展为孔隙，最终导致断裂发生。
3、连铸坯中心偏析较严重，主要是C、Mn、P、S偏析，这些成分偏析经过轧制后易产生非正常组织，如马氏体、网状二次渗碳体和磷、硫偏析带等。
它们均会成为后续拉拔过程中的断裂源，由于这些组织很脆易发生裂纹，在拉拔时引起断丝，这些线材中心部缺陷引起的断裂，在宏观形貌上表现为尖状断口。
控制拉拔断丝的措施有：1、表面质量。
影响线材表面质量的因素有铸坯质量和轧制两个方面。
铸坯的缺陷有夹渣、结疤和微裂纹，在浇铸可通过二冷水的控制来解决。
轧钢方面主要是氧化铁皮压入、折叠和划伤，加强检查和过程控制可以防止表面缺陷发生。
2、炉后精炼工艺优化。
线材中的夹杂物有Al2O3、SiO2、CaO类脆性复合夹杂物。
通过在炉后精炼过程中降低钢液中自由氧的含量和对渣碱度的控制，可改善夹杂物的尺寸、形状和塑性，提高钢水的纯净度。
增加吹氩时间和流量，使大颗粒夹杂物能够充分上浮。
进行夹杂物的塑性化处理，使高熔点的脆性夹杂物转变为低熔点夹杂物，以利于在冷加工时变形。
3、降低钢水过热度，控制铸坯的中心缩孔、疏松和成分偏析。
控制钢水的浇注温度、铸坯温度拉速匹配，使用结晶器电磁搅拌和轻压下技术，改善高碳钢的碳偏析和夹杂物的聚集，减少因碳偏析导致的脆断问题发生。
(来源：钢丝)本文来源锌钢百叶窗:。
一、夹杂物引起断裂线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织的连续性，起到了一个显微裂纹的作用。
当受到外力作用时，在夹杂物的顶端首先产生附加的应力集中。
尤其在原奥氏体晶粒交界处出现的大块状、条状或片状碳化物，这些异常碳化物在材料冷变形时，严重地阻塞了位错的移动，致使该处产生应力集中。
当应力集中达到一定大小时便会使碳化物开裂，或在碳化物与基体交界处产生裂纹。
当裂纹达到失稳状态尺寸，地瞬时产生断裂。
非金属夹杂物的多少是衡量帘线钢质量高低的一个重要因素。
在用SEM对断口进行分析的过程中，经常发现非金属夹杂物。
在典型的杯锥状断口上有时候就能发现夹杂物，SEM表明大多为三氧化二铝夹杂或其它高熔点脆性夹杂物。
其避免主要是通过精炼，使夹杂物变为塑性低熔点夹杂物。
脆性夹杂物是引起钢丝断裂的重要原因之一，而夹杂物引起断裂分为以下几种形势：1、夹杂物与钢基体之间界面脱开拉伸过程中，在夹杂物周围的局部加剧了应力集中；裂纹优先在与拉应力垂直的夹杂物与基体的界面产生并沿着夹杂物与钢基体界面扩展，致使夹杂物与基体界面脱开。
2、夹杂物本身开裂由于脆性较矮杂物本身具有缺陷，在拉伸过程中，在缺陷处产生严重的应力集中，由于局部应力升高而导致夹杂物本身开裂。
;3、混合开裂钢中非金属夹杂物的形状、分布是没有规律的，因此夹杂物在钢中引起裂纹也是随机性的，取决于夹杂物的性质、尺寸、形状与分布，对于同类型的夹杂物，由于形状、分布和受力方向不同，往往产生断裂的情况也不尽相同，有时两种断裂方式同时存在，有时两种断裂方式交替进行。
4、沿两种不同类型夹杂物的相界开裂钢中经常出现几种夹杂物相共生在一起的复合夹杂物，由于各类夹杂物之间的力学性能和物理性质不同，相界结合力较弱，在拉应力作用下容易从相界开裂。
二、偏析引起的钢丝断裂在一定程度上，中心偏析对钢丝拉断的危害必脆性夹杂物。
因为偏析在更大程度上影响了钢丝的延伸性，从而使塑性变形不能在存在偏析的地方产生。
在钢丝最初的拉拔过程中偏析导致小的裂纹的出现，等进入了最终拉拔时就导致了人字形断口(chevroncracks) 在连铸过程中减少中心偏析的途径有以下几个：1、中心偏析随着中包过热度的降低而降低，因此中包的钢液温度应该尽可能的低；2、在结晶器和二冷安装电磁搅拌。
第34卷 第4期金 属 制 品2008年8月 Vol134 No14Steel W ire Pr oducts August2008高强度胎圈钢丝性能不均匀原因分析李永亭(招远玲珑钢丝有限公司 265400) 曾春霖(AS M钢铁集团 上海 201900)摘 要 介绍高强度胎圈钢丝用线材的化学成分偏析、细珠光体比例、珠光体团、渗碳体分解以及钢丝拉拔工艺对胎圈钢丝性能及其均匀性的影响,并加以分析说明,指出均匀性优良的高碳珠光体线材是制造高强度胎圈钢丝的理想原材料。
关键词 胎圈钢丝;均匀性;性能;高强度中图分类号 TG356.4+5Cause Ana lysis on H i gh Strength Bead W i re Property Heterogene ityL i Yo ng ti ng(Zhaoyuan L inglong S teel W ire Co.,L td 265400) Ze ng C hun li n(ASM Iron and S teel Group Shanghai 201900)Abstract The influence of che m ical compositi on segregati on,fine pearlite scale,pearlitic col ony,ce mentite decomposing and steel wire dra wing p r ocess of high strength bead wire r od on its p r operty and unif or m ity is intr oduced and analyzed.It is pointed out that the high carbon pearlite wire r od with excellent unif or m ity is ideal ra w material in p r oducing high strength bead wire.Keywords bead wire;unifor m ity;p r operty;high strength1 概述高强度胎圈钢丝及钢帘线要有高的强度和韧性。
