热处理工艺对钢丝的组织及力学性能的影响

　　高碳钢丝是钢绳、钢绞线等工程构件的生产原料，其产品主要用于大跨度桥梁、高速公路、城市立交桥、铁路、高层建筑等重要工程。随着国民经济的迅速发展，钢绳、钢绞线等的社会需求也随之增加，但与此同时，生产规模扩大带来的环境问题也日益凸显。目前，在钢丝的拉拔过程中，需要重新索氏体化( 铅浴处理)来解决多道次拉拔过程中组织性能调整问题。钢丝重新索氏体化加热温度一般为840～940℃，而索氏体等温转变温度为450～550℃，要实现完全索氏体化必需快速通过850℃到550℃的过渡区，防止铁素体或粗片状珠光体析出，因此冷却速度是冷拔钢丝重新索氏体化的关键之一，目前生产普遍采用铅浴淬火(派登处理Patenting)这道工序，但铅浴的这道工序主要存在铅污染的危害[1]。近些年有不少研究工作者对钢丝重新索氏体化做了很多探索性工作，如采用水浴淬火处理[2]，喷射冷却处理[3]，冷却介质替换[4-5]等，但对工艺过程中钢丝组织与性能的关系还未有明确的结论。

　　本文采用由Φ6.5mm通过6道次拉拔到Φ3.2mm的70钢半成品钢丝作为试验材料，奥氏体化后采用风冷方式，研究重新奥氏体化温度及风冷冷速对钢丝组织及力学性能的影响情况，该研究结论将有助于进一步探索半成品钢丝重新奥氏体化加热及冷却工艺。

　　1 试验材料及方法

　　选取本地企业生产的70号盘条钢，其主要化学成分(质量分数，%)为0.67～0.72C、0.17 ～0.37Si、0.5～0.8Mn、<0.25Cr、<0.035P、<0.035S、<0.25Cu，余量为Fe)，从拔制半成品钢丝(Φ3.2mm)上切取长为140mm的试样若干，采用箱式炉加热较短时间，出炉后立即在可调频离心风机上进行风冷，风机频率范围为20～50Hz，对应Φ3.2mm钢丝从850℃冷却到500℃大致冷速为18～85℃/s。采用Instron8501万能试验机测试其力学性能，试样打磨和抛光后用3%的硝酸酒精进行侵蚀，在JEM-2000FXII 型高分辨率透射电镜上进行组织观察。晶粒度选择过饱和苦味酸溶液进行腐蚀，在PMG-3光学显微镜下进行观察，采用截线法对晶粒度测量。

　　2 试验结果

　　2.1 奥氏体化温度与力学性能

　　本试验采用770～920℃的温度进行奥氏体化保温，通过50Hz风机频率风冷后进行性能测试，同时加入原厂铅浴处理试样力学性能进行对比，测试结果如表1所示，抗拉强度随奥氏体化温度提高而上升，超过860℃ 则强度开始有下降趋势，塑性指标，特别是断面收缩率则随奥氏体化温度的提高呈明显下降趋势。

　　2.2 风冷速度与力学性能

　　由表1力学性能可见，奥氏体化温度在780℃及790℃ 范围内保温，其抗拉强度与断面收缩率配合相对较好，因此选取790℃为奥氏体化温度，对不同风冷速度下钢丝力学性能进行试验对比，试验结果如表2所示，随冷却速度的增加，钢丝抗拉强度明显呈上升趋势，在风机频率为50Hz 时达到最大，而与此同时其塑性指标基本没有变化。