硬拉钢丝球化工艺技术研究

宫明江 ，李泽林 ，王彦全 ，袁金良 ，许长庆

（1、天津华源线材有限公司，天津301636；2、河北工业大学材料学院，天津300130）

0 引言

硬拉钢丝是用中间退火代替铅浴等温淬火，即在冷拔的工序之间加一低温退火，（600~680℃），以提高塑继续冷拔，可用于碳钢和65Mn钢制低应力弹簧[1]。提高该工艺的水平才有可能达到真正的替代铅浴的效果。本文研究了65Mn硬拉钢丝在短时间球化退火过程中的组织及性能变化[2，3]，并从机理上讨论了组织变化的因果关系。

1 实验方法与过程

将弹簧钢65Mn从直径12 mm拉拔到5 mm，分别在470℃、520℃、570℃、620℃，进行退火。在每个温度保温时间分为1 h、2 h、3 h、4 h四组试样。快速加热，随炉冷却。接下来对样品的强度和断面收缩率进行了测试，采用了Navo Nano450扫描电镜进行样品金相组织观察。

2 实验结果

2.1 不同温度及时间下退火后的材料的强度变化

退火温度和退火时间与钢丝强度的关系如图2-1所示，从图中可以看出，随着退火温度的上升和保温时间的增长，强度也越来越低。

图2-1 退火温度和退火时间与钢丝强度的关系

2.2 断面收缩率的变化

不同温度及时间下退火后的材料的断面收缩率在图2-2中给出。可以看出，随着退火温度的上升和保温时间的增长，断面收缩率越来越高，具有韧性增加的倾向。

2.3 金相组织的变化：

拉拔后的材料的金相组织在图2-3中给出。拉拔后不同温度退火后金相组织在图2-4给出。

图2-2 退火温度和退火时间与钢丝断面收缩率的关系

图2-3 拉拔后的材料的金相组织

在保温时间相同的情况下，退火温度越高，硬度越低。从金相图中可以看出，在保温时间均为三小时的情况下，470℃，520℃，570℃，620℃各自的金相组织发生明显变化，碳化物颗粒逐渐粗大。

3 讨论

从图2-4可发现碳化物球的大小分成两种，从其分布上仍能看到拉拔的影响，图3-1是珠光体片的不同取向所形成的两种直径大小不同的碳化物球示意图，是对这个状态形成的描述。

第一种情况，珠光体片与拉拔方向一致，拉拔后组织间距更加细密，因此退火后形成的碳化物组织细小，第二种组织珠光体片与拉拔方向相差很大，拉拔后在片之间产生间隙，碳化物会在间隙中聚集长大，因此退火后形成的碳化物较为粗大。

4 结论

1）拉拔态65Mn弹簧钢球化退火，保温时间一定的情况下，随着退火温度的升高，其抗拉强度逐渐降低，断面收缩率越来越高。

图3-1 珠光体片的不同取向所形成的两种直径大小不同的碳化物球示意图

图2-4 拉拔后不同温度退火金相组织

2）从金相组织图可以观察到，随退火温度的提高，片状珠光体越容易向球状碳化物分布在铁素体基体上的组织形态转变，球化越来越明显。

3）球化退火出现两种大小不同的球化组织，这个不同与钢丝拉拔变形方向相关。

[1]苑少强,王春,梁国俐,等.回火温度对冶金锯片用钢65Mn组织及性能的影响[J].机械设计与制造,2010(4):123-125.

[2]王运炎,朱莉.塑性变形加速钢中碳化物球化过程的机理探讨[J].成都大学学报：自然科学版,1994(1):16-20.

[3]董瑞琪;欧阳雅娜;宫明江，等.大变形65Mn弹簧钢退火后的组织及性能研究[J].天津冶金，2015（5）.