SWRCH22A冷鐓鋼拉拔斷裂原因分析

馮 寶， 楊其敏， 農之江， 邱衛鋒

（寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司， 廣東 韶關 512123）

SWRCH22A是在標準JIS G3507-1∶2005中規定的冷鐓鋼線材。冷鐓鋼SWRCH22A冷成型性能很好，被廣泛用于生產螺釘、螺母等冷成型的標準件[1]。由于生產標準件時變形很快，變形不均勻，因此對原材料冷鐓鋼SWRCH22A的質量要求很高。采用冷成型生產工藝能夠節省大量生產時間和降低10%～30%金屬消耗，并且產品尺寸精度高，表面質量好，因此市場對冷鐓鋼的需求量也在逐年上漲[2]。

廣東某公司在使用韶鋼生產的SWRCH22A冷鐓鋼時出現了拉拔斷裂的問題。

1 生產工藝流程和存在問題

1.1 生產工藝流程

韶鋼冷鐓鋼SWRCH22A的生產工藝流程為：鐵水脫硫預處理→轉爐冶煉→LF精煉→方坯連鑄→鑄坯驗收→加熱爐→高線控軋控冷→精整→檢驗→打包→稱重→入庫。

1.2 存在的問題

客戶反映使用直徑為6.5 mm的SWRCH22A進行機械剝殼后拉拔至直徑3.2 mm時出現斷裂情況，影響工廠生產效率。

2 斷裂樣品檢驗和分析

2.1 化學成分

對斷裂樣品進行化學成分檢測，結果如表1所示。

從表1可以看出，SWRCH22A的化學成分滿足技術條件要求。

2.2 鋼材力學性能分析

鋼材力學性能檢測結果如表2所示。

表1 SWRCH22A冷鐓鋼化學成分 %

表2 SWRCH22A冷鐓鋼力學性能

從表2可以看出，SWRCH22A的力學性能滿足技術條件要求，其中伸長率和斷面收縮率分別為33%和66%，說明鋼材韌性較好。

2.3 宏觀分析

對拉拔鋼材在體視顯微鏡下觀察，發現鋼絲斷裂處斷口一端形如筆尖，尖端處有圓形白色物質，斷口另一端形如漏斗，底部處有圓形白色物質。

2.4 金相分析

在斷裂試樣上取縱向樣做金相分析，發現鋼材組織為鐵素體+珠光體，筆尖狀斷口尖端部位有直徑約173 μm的大尺寸圓形夾雜（見下頁圖1、圖2），漏斗狀斷口底部有長約86 μm、寬約70 μm的大尺寸夾雜物，基體組織在夾雜物處撕裂流變（見下頁圖 3、圖 4）。

2.5 電鏡能譜分析

對金相發現的夾雜物做掃描電鏡能譜檢測分析，在電鏡下白色物質表現為直徑約163 μm的大尺寸圓形夾雜物，電鏡下筆尖狀斷口尖端處夾雜物形貌見下頁圖5，夾雜物微區成分見下頁表3。從表3 可知，筆尖處夾雜物主要成分為 O、Al、Ca、Zr、Mg。

3 討論與分析

圖1 筆尖狀斷口組織形貌（×100）

圖2 筆尖狀斷口組織形貌（×500）

圖3 漏斗狀斷口組織形貌（×100）

圖4 漏斗狀斷口組織形貌（×500）

圖5 尖端處夾雜物形貌

表3 斷口尖端處夾雜物能譜微區成分比 %

1）鋼材斷裂處斷口為筆尖狀斷口，斷口一端形如筆尖，另一端形如漏斗，由此可知鋼材斷裂起源于鋼材心部。

2）筆尖狀斷口尖端部位存在直徑約163 μm大尺寸圓形夾雜物，能譜檢測夾雜物成分主要為O、Al、Ca、Zr、Mg、S，基體組織在夾雜物處撕裂流變。

3）大尺寸圓形夾雜物嚴重破壞了材料基體的連續性，降低材料的韌塑性。在鋼材拉拔過程中，夾雜物部位應力集中，組織不均勻變形最終導致拉拔斷裂并形成筆尖狀斷口。

4 改善措施

1）鋼水精煉時適當加大鋼包底吹Ar氣流量和延長吹Ar時間，提高夾雜物上浮效果[3]。

2）增大鋼渣的流動性，增強鋼渣吸附夾雜物的作用。

3）精煉造渣時增大造渣量，增加鋼渣吸附夾雜物的效果。

5 結語

冷鐓鋼SWRCH22A拉拔斷裂是由于鋼材心部存在大尺寸圓形夾雜物導致的，通過優化造渣工藝和提高軟吹效果能夠最大程度去除鋼中夾雜物，有效防止冷鐓鋼斷裂的發生。

[1]丁貝.SWRCH22A冷鐓鋼的熱變形行為和動態再結晶[J].特殊鋼，2013，34（1）：1.

[2]先越蓉.冷鐓鋼的生產和發展[J].特殊鋼，2005，26（3）：1.

[3]唐修昌.SWRCH22A冷鐓鋼的開發和生產[J].江西冶金，2009，29（1）：3.