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高强度拉拔态钢丝镀锌性能下降原因探索（上）
发布时间：
2022-11-18
作者：
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109
高强度拉拔态钢丝镀锌性能下降原因探索（上）
陶建春，刘红芳
摘要：通过选用SWRH82B盘条，用不同试验方案来生产直径1.7mm高强度厚锌层钢丝，目标强度级别为2050MPa，锌层重量为180g/m2，扭转不低于10次，摸索出拉拔态高强度钢丝镀锌后性能下降的规律，总结出对于高碳钢，拉拔压缩率控制在91.0~92.2%，成品钢丝的抗拉强度散差不大，在50MPa以内，当拉拔压缩率超过92.7%，钢丝经过镀锌后扭转会出现不稳定现象。从镀锌时间的而影响来看，时间缩短一倍，钢丝的抗拉强度可上升50MPa以上。最后再从拉丝后直径贡献来看，直径提高0.01mm，强度提高至少25MPa，但直径超过1.67mm后易出现最终成品尺寸超差。
关键词：高碳钢丝；热镀锌；抗拉强度；扭转
1、问题提出
随着金属制品产品使用范围的扩大，国内外竞争的相互影响，在一些具有高强度高耐腐蚀性能钢丝方面。国内的生产优势越来越明显，为采用低成本、高效率生产方式，可以对于生产过程中产品性能损失影响进行规律摸索，为批量化生产提供有效的理论依据[1]。本文以生产高强度厚锌层钢丝为例，钢丝镀锌后直径为1.70mm，直径要求为±0.02mm，强度级别为2050MPa，锌层重量为180g/m2，扭转不低于10次为技术目标，通过拉拔工艺参数和镀锌工艺参数两方面基础研究，获得生产此类产品的最佳工艺，同时对于生产过程产品性能下降规律进行摸索。
2 工艺试验
2.1试验材料
选用钢号为SWRH82B的盘条，直径分别为 Ø5.5mm和Ø6.5mm，其主要的化学成分见表1。
表1 SWRH82B盘条的化学成分 ω/%
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Cu |
|
0.81 |
0.21 |
0.66 |
0.013 |
0.006 |
0.179 |
0.028 |
Ø 5.5mm原始盘条强度为1355MPa，热处理后强度为1372MPa，盘条热处理后的金相组织见图1所示。Ø 6.5mm原始盘条强度为1354MPa。拉拔热处理后5.75mm、6.0mm、6.2mm强度为1378、1375、1372MPa，钢丝热处理后的金相组织见图2所示。从图1和图2可以看出经过热处理的盘条或者钢丝索氏体化程度极高。进一步对热处理后的盘条和钢丝进行拉伸试验，拉伸断口见图3所示，可以看出是明显的韧性加解理断口，非常适合后续的拉拔。
（a）表面 （b）内部组织
图1 Ø 5.5盘条热处理金相组织
（a）表面 （b）内部组织
图2 Ø 6.5盘条拉拔后热处理金相组织
（a）宏观 （b）微观
图3 拉伸断口
2.2试验方案
2.2.1 工艺流程
工艺流程主要为：盘条SWRH82BØ 5.5mm →热处理磷化→拉拔→镀锌，盘条SWRH82BØ 6.5mm →拉拔（5.75mm、6.0mm、6.2mm） →热处理磷化→拉拔→镀锌。采用的热处理工艺为铅淬火。
2.2.2试验方案
本次试验主要研究盘条拉拔压缩率，拉拔后镀锌时间以及拉拔钢丝直径对最终产品性能的影响，因此设计三个试验方案：
方案1:SWRH82B 5.5mm →热处理磷化→拉拔1.65mm→镀锌(全锌锅，线速20/40m/min)
方案2:SWRH82B5.75/ 6.0mm →热处理磷化→拉拔1.67mm→镀锌(全锌锅，线速20m/min)
方案3:SWRH82B6.0/ 6.2mm →热处理磷化→拉拔1.675mm→镀锌(半锌锅，线速18/20/23/25m/min)
不同试验方案的总压缩率、道次、部分压缩率见表2所示。镀锌时间主要体现在镀锌速度和在锌锅的长度，不同试验方案在锌时间见表3所示。
表2 不同试验方案道次和压缩率
|
方案1 |
方案2 |
方案3 |
|||
|
进线mm |
5.5 |
进线mm |
5.75/6.0 |
进线mm |
6.0/6.2 |
|
成品mm |
1.65 |
成品mm |
1.67 |
成品mm |
1.675 |
|
总压缩率% |
91.00 |
总压缩率% |
91.56/92.22 |
总压缩率% |
92.22/92.70 |
|
道次mm |
压缩率% |
道次mm |
压缩率% |
道次mm |
压缩率% |
|
5.10 |
14.0 |
5.41 |
18.7 |
5.45 |
22.73 |
|
4.70 |
15.1 |
4.88 |
18.6 |
4.90 |
19.2 |
|
4.35 |
14.3 |
4.41 |
18.3 |
4.41 |
19.0 |
|
4.00 |
15.4 |
4.00 |
17.7 |
4.00 |
17.7 |
|
3.65 |
16.7 |
3.63 |
17.6 |
3.63 |
17.6 |
|
3.30 |
18.3 |
3.31 |
16.9 |
3.31 |
16.9 |
|
3.00 |
17.4 |
3.01 |
17.3 |
3.01 |
17.3 |
|
2.75 |
16.0 |
2.75 |
16.5 |
2.75 |
16.5 |
|
2.50 |
17.4 |
2.52 |
16.0 |
2.52 |
16.0 |
|
2.30 |
15.4 |
2.31 |
16.0 |
2.31 |
16.0 |
|
2.12 |
15.0 |
2.12 |
15.8 |
2.12 |
15.8 |
|
1.95 |
15.4 |
1.96 |
14.5 |
1.96 |
14.5 |
|
1.80 |
14.8 |
1.81 |
14.7 |
1.81 |
14.7 |
|
1.65 |
16.0 |
1.67 |
14.9 |
1.675 |
14.4 |
表3 不同试验方案镀锌速度以及在锌时间
|
方案 |
样品编号 |
进线直径mm |
拉拔直径mm |
总压缩率 % |
镀锌速度 m/min |
锌锅长度 m |
镀锌时间 s |
|
方案1 |
1 |
5.5 |
1.65 |
91.00 |
20 |
3.3 |
9.9 |
|
2 |
5.5 |
1.65 |
91.00 |
40 |
3.3 |
5.0 |
|
|
方案2 |
3 |
5.75 |
1.67 |
91.56 |
20 |
3.3 |
9.9 |
|
4 |
6.0 |
1.67 |
92.22 |
20 |
3.3 |
9.9 |
|
|
方案3 |
5 |
6.0 |
1.675 |
92.22 |
20 |
1.9 |
5.7 |
|
6 |
6.0 |
1.675 |
92.22 |
23 |
1.9 |
5.0 |
|
|
7 |
6.0 |
1.675 |
92.22 |
25 |
1.9 |
4.6 |
|
|
8 |
6.2 |
1.675 |
92.70 |
18 |
1.9 |
6.3 |
|
|
9 |
6.2 |
1.675 |
92.70 |
20 |
1.9 |
5.7 |
|
|
10 |
6.2 |
1.675 |
92.70 |
23 |
1.9 |
5.0 |
|
|
11 |
6.2 |
1.675 |
92.70 |
25 |
1.9 |
4.6 |
2.3试验结果
按照上面三个试验方案进行试验，不同压缩率、镀锌时间的样品编号为11组。每个试验编号样品取样不少于30个，然后对其进行检测，主要力学性能平均值汇总对比如表4。
表4 不同试验方案产品的主要性能
|
样品 编号 |
压缩率 % |
镀锌时间 s |
拉拔态强度 MPa |
镀锌后强度 MPa |
扭转 次 |
扭转断口 状态 |
|
1 |
91.00 |
9.9 |
2390 |
2010 |
33 |
平 |
|
2 |
91.00 |
5.0 |
2390 |
2060 |
33 |
平 |
|
3 |
91.56 |
9.9 |
2426 |
2030 |
27 |
平 |
|
4 |
92.22 |
9.9 |
2480 |
2075 |
28 |
平 |
|
5 |
92.22 |
5.7 |
2528 |
2190 |
33 |
平 |
|
6 |
92.22 |
5.0 |
2528 |
2190 |
26 |
1/5脆 |
|
7 |
92.22 |
4.6 |
2528 |
2210 |
30 |
1/4脆 |
|
8 |
92.70 |
6.3 |
2531 |
2206 |
22 |
2/4脆 |
|
9 |
92.70 |
5.7 |
2531 |
2211 |
18 |
2/3脆 |
|
10 |
92.70 |
5.0 |
2531 |
2210 |
33 |
平 |
|
11 |
92.70 |
4.6 |
2531 |
2211 |
16 |
2/3脆 |
2.4试验结果分析
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