SWRCH22A冷镦钢拉拔断裂原因分析

冯 宝， 杨其敏， 农之江， 邱卫锋

（宝武集团广东韶关钢铁有限公司， 广东 韶关 512123）

SWRCH22A是在标准JIS G3507-1∶2005中规定的冷镦钢线材。冷镦钢SWRCH22A冷成型性能很好，被广泛用于生产螺钉、螺母等冷成型的标准件[1]。由于生产标准件时变形很快，变形不均匀，因此对原材料冷镦钢SWRCH22A的质量要求很高。采用冷成型生产工艺能够节省大量生产时间和降低10%～30%金属消耗，并且产品尺寸精度高，表面质量好，因此市场对冷镦钢的需求量也在逐年上涨[2]。

广东某公司在使用韶钢生产的SWRCH22A冷镦钢时出现了拉拔断裂的问题。

1 生产工艺流程和存在问题

1.1 生产工艺流程

韶钢冷镦钢SWRCH22A的生产工艺流程为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→LF精炼→方坯连铸→铸坯验收→加热炉→高线控轧控冷→精整→检验→打包→称重→入库。

1.2 存在的问题

客户反映使用直径为6.5 mm的SWRCH22A进行机械剥壳后拉拔至直径3.2 mm时出现断裂情况，影响工厂生产效率。

2 断裂样品检验和分析

2.1 化学成分

对断裂样品进行化学成分检测，结果如表1所示。

从表1可以看出，SWRCH22A的化学成分满足技术条件要求。

2.2 钢材力学性能分析

钢材力学性能检测结果如表2所示。

表1 SWRCH22A冷镦钢化学成分 %

表2 SWRCH22A冷镦钢力学性能

从表2可以看出，SWRCH22A的力学性能满足技术条件要求，其中伸长率和断面收缩率分别为33%和66%，说明钢材韧性较好。

2.3 宏观分析

对拉拔钢材在体视显微镜下观察，发现钢丝断裂处断口一端形如笔尖，尖端处有圆形白色物质，断口另一端形如漏斗，底部处有圆形白色物质。

2.4 金相分析

在断裂试样上取纵向样做金相分析，发现钢材组织为铁素体+珠光体，笔尖状断口尖端部位有直径约173 μm的大尺寸圆形夹杂（见下页图1、图2），漏斗状断口底部有长约86 μm、宽约70 μm的大尺寸夹杂物，基体组织在夹杂物处撕裂流变（见下页图 3、图 4）。

2.5 电镜能谱分析

对金相发现的夹杂物做扫描电镜能谱检测分析，在电镜下白色物质表现为直径约163 μm的大尺寸圆形夹杂物，电镜下笔尖状断口尖端处夹杂物形貌见下页图5，夹杂物微区成分见下页表3。从表3 可知，笔尖处夹杂物主要成分为 O、Al、Ca、Zr、Mg。

3 讨论与分析

图1 笔尖状断口组织形貌（×100）

图2 笔尖状断口组织形貌（×500）

图3 漏斗状断口组织形貌（×100）

图4 漏斗状断口组织形貌（×500）

图5 尖端处夹杂物形貌

表3 断口尖端处夹杂物能谱微区成分比 %

1）钢材断裂处断口为笔尖状断口，断口一端形如笔尖，另一端形如漏斗，由此可知钢材断裂起源于钢材心部。

2）笔尖状断口尖端部位存在直径约163 μm大尺寸圆形夹杂物，能谱检测夹杂物成分主要为O、Al、Ca、Zr、Mg、S，基体组织在夹杂物处撕裂流变。

3）大尺寸圆形夹杂物严重破坏了材料基体的连续性，降低材料的韧塑性。在钢材拉拔过程中，夹杂物部位应力集中，组织不均匀变形最终导致拉拔断裂并形成笔尖状断口。

4 改善措施

1）钢水精炼时适当加大钢包底吹Ar气流量和延长吹Ar时间，提高夹杂物上浮效果[3]。

2）增大钢渣的流动性，增强钢渣吸附夹杂物的作用。

3）精炼造渣时增大造渣量，增加钢渣吸附夹杂物的效果。

5 结语

冷镦钢SWRCH22A拉拔断裂是由于钢材心部存在大尺寸圆形夹杂物导致的，通过优化造渣工艺和提高软吹效果能够最大程度去除钢中夹杂物，有效防止冷镦钢断裂的发生。

[1]丁贝.SWRCH22A冷镦钢的热变形行为和动态再结晶[J].特殊钢，2013，34（1）：1.

[2]先越蓉.冷镦钢的生产和发展[J].特殊钢，2005，26（3）：1.

[3]唐修昌.SWRCH22A冷镦钢的开发和生产[J].江西冶金，2009，29（1）：3.