半杯形斷口是壞前沒有明顯的變形的突然斷裂的材料.延性破壞：變形很大，斷口為杯形，呈纖維狀.脆性破壞：沒有（或只有很小）塑性變形，斷口平直
基本簡介
目前焊線鋼開發品種已達百餘種,最常用的合金鋼焊線為H08Mn2SiA,ER70S-6,H08MnSiCrNiCu等。探討這些焊線拉拔過程中斷絲的原因,對焊絲生產廠家和焊線生產廠家降低成本、提高效益,均有積極的意義。1合金鋼焊線斷絲的冶金因素
焊線鋼H08Mn2SiA,ER70S-6,H08MnSiCrNiCu屬於低碳合金鋼焊線系列。其凝固結晶過程應在包晶轉變區域範圍內。由於合金鋼焊線中的合金含量較高,合金元素的擴散較慢,就可能造成嚴重的包晶偏析。
1.1 化學成分的合理性
根據筆者以往的數理統計研究表明:在焊線鋼H08Mn2SiA的化學成分控制方面,w(C)應控制在0.05%,w(Si)應控制在0.80%左右,w(Mn)略高於下限1.8%。在焊線鋼ER70S-6的化學成分控制方面,w(C)應控制在略高於下限(0.07%),w(Si)應控制在0.95%左右,而w(Mn)應取略高於下限(1.45%)。在焊線鋼H08MnSiCrNiCu的化學成分控制方面,w(Cr)/w(Ni)應儘可能大,而其中的w(Cu)保持在0.20%左右。這樣的焊線塑性最好,拉拔加工不易斷絲。
1.2 內部組織的合理性
焊線的組織主要由鐵素體和珠光體組成。珠光體由鐵素體和滲碳體組成,滲碳體以細片狀分散地分布在鐵素體基體上,起到了強化作用,因此珠光體有較高的強度和硬度,但塑性較差。珠光體內的層片越細,則強度越高。滲碳體的硬度很高,但是極脆,不能使合金鋼焊線的塑性提高。拉絲用的焊線要求抗拉強度低、塑性好,基體為含量較多、晶粒稍粗大的鐵素體。合金鋼焊線的塑性變形主要由鐵素體來提供,因此,在合金鋼焊線中鐵素體組織的減少,將使合金鋼焊線的塑性降低。
1.3 冶煉過程可能產生的缺陷
金屬從澆鑄溫度至室溫要經歷3個互相聯繫的階段:液態收縮、凝固收縮、固態收縮。液態收縮和凝固收縮都表現為合金體積的縮小,它是鑄件產生縮孔、疏鬆缺陷的基本原因。合金的固態收縮雖然也使體積變化,但它只引起鑄件外部尺寸的變化,它是鑄件產生內應力、變形和裂紋等缺陷的基本原因。
由於合金焊線鋼澆鑄溫度較高,液態收縮較大,成坯後從低倍照片上就可看出鑄坯中心出現縮孔、疏鬆等缺陷。由於合金焊線鋼中含碳量較低,固態收縮較大,所以合金焊線鋼易產生內應力、變形、中心裂紋等缺陷。
拉拔焊絲用線材吐絲溫度要求較高(一般為900℃),而其冷卻速度要求較慢,運輸輥道速度為0.08m/s,保溫罩蓋全關,風機風量為0。這樣才能使奧氏體分解在高溫區進行,獲得較粗大的奧氏體晶粒,可減少隨後冷卻相變時鐵素體的形核率,同時在相變區進行緩慢冷卻,並且分解轉變時間較長。這有利於先共析鐵素體的充分析出和長大,粗大的奧氏體轉變為粗大的鐵素體和少量的碳化物組織。
2合金鋼焊線的斷口類型
由於焊線鋼屬軟線,試樣斷口均為韌性斷口,並產生不同程度的縮頸,端面一般呈灰暗色,缺乏光亮的金屬光澤。
(1)杯錐狀和半杯錐狀。鋼絲的一端中部平坦形成杯底,周圍高起形成杯壁,另一端則呈錐形。形成杯錐狀斷面的試樣一般有較好的塑性。這是由於拉拔力過載造成的。
(2)星芒狀斷面。星芒狀與杯錐狀斷面近似,只是杯壁較矮較薄,杯底平坦部分有若干自中心向圓周輻射如光芒狀的線條。具有此種斷面的試樣一般有很高的強度,塑性也好。
(3)斜角形斷面。這種斷面兩端均呈約45°的斜角,一般表明試樣塑性較差,有時具有較嚴重的枝狀組織。在拉絲過程中,因扭結、磨損受到剪下應力的作用而產生的斷口。
(4)層狀或木紋狀斷口。層狀或木紋狀斷口一般產生在橫向試樣上,表示試樣有嚴重的顯微偏析和帶狀組織,或有隨加工方向延長的氣泡、疏鬆,或有成串的夾雜存在。
(5)不規則形狀的斷口。不規則形狀的斷口則表示試樣有過熱、嚴重疏鬆、夾雜、枝狀組織或縱向裂縫等缺陷,表示試樣本身質量較差。有時從斷口上也可以發現試樣中的內裂及大塊夾雜等嚴重缺陷。
3拉拔過程中影響焊絲斷裂的因素
3.1拉拔力的影響
拉拔力的大小是由壓縮率、摩擦力、模具角度以及附加變形等因素來決定的。拉絲模變形區錐角的實際使用範圍是5°～16°,在壓縮率不變的情況下,角度過小和過大都會增大拉拔力。角度過小,焊絲與模壁的接觸面大,增加了摩擦的阻力,也使拉拔力增大;角度過大,雖然焊絲與模壁的接觸面小,減輕了摩擦阻力,但會使焊絲的變形過於急劇,附加應力增大,金屬組織的晶粒分布不勻,造成力學性能下降,易產生斷絲。
3.2 拉拔速度的影響
拉絲機高速起動容易造成焊絲斷頭,尤其是用一般電機驅動的水箱拉絲機拉拔焊絲時這種現象更突出。其原因:
(1)高速起動時,焊絲要克服很大的靜摩擦;
(2)設備起動時,潤滑劑尚未能很好地吸附到焊絲表面,起動時焊絲與模子間的摩擦係數較大;
(3)開始拉拔時焊絲處於冷狀態,其塑性的回覆較正常運行時差。
加快拉拔速度會增大變形阻力,使拉拔溫度升高。適當提高拉拔溫度對焊絲的塑性變形是有利的,因為提高溫度能夠消除焊絲在拉拔過程中的部分硬化,有利於恢復塑性,還能使潤滑劑很好地吸附到鋼絲表面,提高潤滑作用。但是,溫度過高(250℃以上)不但會破壞潤滑膜,還會降低焊絲性能。
3.3 壓縮率的影響
在拉拔過程中造成的冷加工硬化,會使焊絲的強度增加,屈服點提高,塑性下降。壓縮率越大,冷硬的程度越嚴重,拉拔應力就隨著壓縮率的增加而加大,因此,在實際生產中,為了避免焊絲變形不均勻和斷頭,在配置拉絲模路線時,總是按拉拔道次的順序逐步降低它的壓縮率,以與焊絲拉拔過程的不斷硬化相適應。
如果不考慮其它條件,一味地增加部分壓縮率,會使塑性急劇下降,焊絲的拉拔力將大大增加。如果拉拔力超過了焊絲的強度,就會造成斷絲。壓縮率的使用範圍要結合焊絲的含碳量、熱處理方法、拉拔時的潤滑情況和硬化程度等各方面因素來考慮,常用的部分壓縮率在10%～40%之間。
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