鋼絲斷裂原因分析

一、夾雜物引起斷裂線材中非金屬夾雜物的存在，破壞了組織的連續(xù)性，起到了一個(gè)顯微裂紋的作用。當(dāng)受到外力作用時(shí)，在夾雜物的頂端首先產(chǎn)生附加的應(yīng)力集中。尤其在原奧氏體晶粒交界處出現(xiàn)的大塊狀、條狀或片狀碳化物，這些異常碳化物在材料冷變形時(shí)，嚴(yán)重地阻塞了位錯(cuò)的移動(dòng)，致使該處產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到一定大小時(shí)便會(huì)使碳化物開(kāi)裂，或在碳化物與基體交界處產(chǎn)生裂紋。當(dāng)裂紋達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)尺寸，地瞬時(shí)產(chǎn)生斷裂。非金屬夾雜物的多少是衡量簾線鋼質(zhì)量高低的一個(gè)重要因素。在用SEM對(duì)斷口進(jìn)行分析的過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜物。在典型的杯錐狀斷口上有時(shí)候就能發(fā)現(xiàn)夾雜物，SEM表明大多為三氧化二鋁夾雜或其它高熔點(diǎn)脆性?shī)A雜物。其避免主要是通過(guò)精煉，使夾雜物變?yōu)樗苄缘腿埸c(diǎn)夾雜物。脆性?shī)A雜物是引起鋼絲斷裂的重要原因之一，而夾雜物引起斷裂分為以下幾種形勢(shì)：1、夾雜物與鋼基體之間界面脫開(kāi)拉伸過(guò)程中，在夾雜物周?chē)木植考觿×藨?yīng)力集中；裂紋優(yōu)先在與拉應(yīng)力垂直的夾雜物與基體的界面產(chǎn)生并沿著夾雜物與鋼基體界面擴(kuò)展，致使夾雜物與基體界面脫開(kāi)。2、夾雜物本身開(kāi)裂由于脆性較矮雜物本身具有缺陷，在拉伸過(guò)程中，在缺陷處產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，由于局部應(yīng)力升高而導(dǎo)致夾雜物本身開(kāi)裂。;3、混合開(kāi)裂鋼中非金屬夾雜物的形狀、分布是沒(méi)有規(guī)律的，因此夾雜物在鋼中引起裂紋也是隨機(jī)性的，取決于夾雜物的性質(zhì)、尺寸、形狀及分布，對(duì)于同類(lèi)型的夾雜物，由于形狀、分布和受力方向不同，往往產(chǎn)生斷裂的情況也不盡相同，有時(shí)兩種斷裂方式同時(shí)存在，有時(shí)兩種斷裂方式交替進(jìn)行。4、沿兩種不同類(lèi)型夾雜物的相界開(kāi)裂鋼中經(jīng)常出現(xiàn)幾種夾雜物相共生在一起的復(fù)合夾雜物，由于各類(lèi)夾雜物之間的力學(xué)性能和物理性質(zhì)不同，相界結(jié)合力較弱，在拉應(yīng)力作用下容易從相界開(kāi)裂。二、偏析引起的鋼絲斷裂在一定程度上，中心偏析對(duì)鋼絲拉斷的危害必脆性?shī)A雜物。因?yàn)槠鲈诟蟪潭壬嫌绊懥虽摻z的延伸性，從而使塑性變形不能在存在偏析的地方產(chǎn)生。在鋼絲最初的拉拔過(guò)程中偏析導(dǎo)致小的裂紋的出現(xiàn)，等進(jìn)入了最終拉拔時(shí)就導(dǎo)致了人字形斷口(chevroncracks)在連鑄過(guò)程中減少中心偏析的途徑有以下幾個(gè)：1、中心偏析隨著中包過(guò)熱度的降低而降低，因此中包的鋼液溫度應(yīng)該盡可能的低；層產(chǎn)生橫裂紋，而鄰近網(wǎng)狀鐵素體和粗片狀珠光體又不能有效地阻止裂紋的擴(kuò)展，且受到拉拔、收盤(pán)的扭絞力共同作用，部分硬線即刻脆斷。因此，鑄坯加熱溫度愈高，加熱時(shí)間愈長(zhǎng)，爐內(nèi)漏氣或其他不正常因素愈多，脫碳會(huì)愈嚴(yán)重，從部分脫碳到全脫碳，使鋼失去更多的碳。為了防止脫碳，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度，對(duì)不同鋼號(hào)和規(guī)格鋼坯及時(shí)調(diào)整加熱溫度，提高工作的責(zé)任感。從控制脫碳優(yōu)化氧化鐵皮的角度考慮，爐內(nèi)應(yīng)保持一定氧化氣氛，可形成薄的氧化鐵皮，阻止鋼坯表面繼續(xù)脫碳。在預(yù)熱段應(yīng)緩慢加熱(至850℃，2h)，并有合適的保溫。鋼坯在850℃～1050℃時(shí)，由于脫碳有向拋物線頂點(diǎn)發(fā)展的趨勢(shì)，應(yīng)嚴(yán)格控制加熱時(shí)間不超過(guò)30min,并要盡理縮短均熱段保溫時(shí)間。五、其它非冶金原因關(guān)于鋼絲拉拔時(shí)的斷絲，1984年ZeevZimerman和RoverJ.Henry對(duì)此作了探討。他們對(duì)鋼簾線用鋼絲在水箱拉絲機(jī)上拉拔時(shí)斷口用SEM進(jìn)行分析，觀察到拉拔斷口大部分成杯錐狀。并指出，鋼絲拉拔時(shí)，表面層金屬比心部金屬變形大，這引起表面層金屬沿長(zhǎng)度方向受壓應(yīng)力而中心部分受拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力過(guò)大時(shí)致使在中心部位產(chǎn)生中心破裂，即形成V型裂紋或人字形裂紋。并認(rèn)為這種V型裂紋是拉拔斷絲成為大量杯錐狀斷口的原因。雖然ZeevZimerman和RovertJ.Herry對(duì)此研究得很詳細(xì)，但是未能考慮后面工序中的捻制斷絲問(wèn)題，未能指出兩種杯錐狀斷口的內(nèi)在聯(lián)系。1981年，EddyG.Demeyere在研究高低碳鋼的夾雜物對(duì)鋼絲拉拔時(shí)的可加工性能和機(jī)械性能的影響時(shí)，曾指出，在鋼絲拉拔到Φ0.25mm過(guò)程中，很少或根本沒(méi)有發(fā)現(xiàn)由于夾雜物引起的斷絲更令人驚奇的是，即使50μm大的零星存在的夾雜物也未能造成拉拔斷絲，而主要是由于表面缺陷或過(guò)在造成的斷絲。他說(shuō)，這種情況與簾線捻制時(shí)不同，由于在捻制時(shí)鋼絲受到扭轉(zhuǎn)變形，則夾雜物的影響就顯得中大。顯然，EddyG.Demeyere試圖從夾雜物角度出發(fā)同時(shí)考慮簾線鋼用鋼絲的拉拔斷絲和年