江苏冶金第32卷第4期JiangsuMetallurgyVOI．32NO．42004年8月Aug．2004高碳钢丝焊接区拉拔断裂原因分析*顾菡妍曹文奎涂益友方峰蒋建清(东南大学材料科学与工程系南京．210096)摘要：对高碳盘条的焊接区拉丝断13进行了形貌的观察和分析。结果表明，高碳盘条焊接区发生拉拔断裂的主要原因有以下三种：焊接过程中未完全挤出的氧化物夹杂；焊接后的热处理温度过高导致盘条的组织发生过热以及焊接区表面润滑不良导致拉拔过程中产生表面横向裂纹．形成裂纹源。关键词：高碳钢；线材；焊接区；拉丝；断口中图分类号：TG406卷之间的电阻对焊操作来实现连接，从而保证大生引言产的连续进行。在实际生产过程中，由于高碳盘条的焊接性能差，常常会发生焊接区拉拔断丝现象，断中低碳钢材料焊接工艺已相对成熟，然而高碳丝一次会导致停产1～2h，严重影响r大生产的连钢由于其淬透性好、裂纹敏感性高以及高的碳含量续性和高效率。导致焊接性能比较差，故有关高碳钢焊接工艺的研本文以1860MPa级PC钢绞线的生产过程为究报道较少。对象，现场采集并研究分析了焊接区的拉拔失效断随着社会对材料高性能化的要求，高性能钢丝口，以期对其焊接工艺的改进与优化提供参考。的需求量也日益增加。生产高性能钢丝的原材料主要是高碳钢，就目前已普遍使用的高级别预应力混1试验材料和方法凝土(PC)钢绞线而言，其原材料大都为共析成分的高碳低合金钢。其一般生产过程是盘条经过连续1860MPa级PC钢绞线的原材料为7～8道次的拉拔，由中13mm减径至牵5mm左右。SWRH82B~,13mm盘条，其组织为索氏体，原始抗现代化拉丝生产装备的生产效率很高，但钢厂生产拉强度在1150MPa以上，面缩率在35以上，化的高碳热轧盘的盘重通常在2t左右，故为了避免学成分如表1所示。更换盘卷时所需繁重、低效的穿模操作，一般通过盘表1盘条化学成分／高碳盘条的焊接工艺过程如下焊接区的组织。经过这样对焊操作的焊头即可用于拉丝生产。一百百丽一甄一在线收集焊接区的失效断口，采用体视显微镜、口因光学显微镜和扫描电镜对拉丝断口进行失效分析，将高碳盘条的两端夹紧并使端面对齐，在两端从而判断出拉丝断裂的主要原因。施加一定的压力使之接触良好；通电使焊接面加热到适合的温度后，进行顶锻操作，挤出高温时产生的2试验结果与分析金属氧化物，使两个端面在压力作用下结合在一起；磨去盘条的焊花以方便拉拔生产；再通过正火调整正常生产过程中，高碳盘条的焊接区常发生拉*江苏省自然科学基金资助项目(编号：BK2001215)收稿日期：2004—05—09作者简介：顾菡妍女，1979年生．硕士研究生。2江苏冶金第32卷拔断丝现象，主要可分为以下三类：示，其中图1(a)是拉丝断口的宏观形貌；图1(b)是裂纹源区的夹杂物形貌。2．1对焊区的夹杂物由夹杂物导致拉丝断裂的断口形貌如图1所!]j裂纹源l×必杂物图1拉丝断口形貌从图l(a)中可以看到，拉丝断口上有一定的放射图2(a)是拉丝断口宏观形貌；图2(b)是裂纹源区的形貌。线指向盘条表面，说明裂纹起源于钢丝的表面附近；裂从图2(a)上可以看到，拉丝断口上没有明显的放纹源附近(见图l(b))可见一个直径为i00m的夹杂射线，断口类似于拉拔时产生的笔尖状断口，其裂纹起物。采用能谱仪分析夹杂物的成分，其主要是O，Si，源于盘条的中心位置[2]；图2(b)上可以见到典型的冰Mn，Fe等元素，其中氧含量相对较高。糖状形貌以及沿晶界分布的二次裂纹，说明断裂是以从上面的分析结果可以推断，夹杂物可能是盘条沿晶断裂的方式进行的。同时可以看到晶粒已超过材料在高温下发生氧化而产生的。高碳盘条在通电加i00m，而原始组织的晶粒一般在30pm左右。热时，焊接端面上产生了高温金属氧化物，在焊接的顶结合焊接操作过程可以判断，本现象的产生可锻操作过程中，氧化物未能完全被挤出而残留在盘条能与正火时温度过高有关。温度过高，将导致焊接为时接区近表面的位置，成为拉拔断丝的裂纹源。区特别是焊缝处发生过热甚至过烧当焊接区局文献El-1指出，夹杂物的挤出程度与接头变形行部达到过热温度以上，奥氏体晶粒长大比较明显，脆为有关。因此，应对电阻对焊操作中的顶锻压力等性增大，在外力作用下微裂纹优先在晶界形成，从而参数进行优化，以获得适合的变形量，确保氧化物的成为裂纹源，导致拉丝断裂。因此应适当降低焊后完全挤出。正火处理的温度，避免过热现象发生。2．2过热另一类比较典型的拉丝断口形貌如图2所示，其中(a)断口形貌(b)部商倍形貌图2拉丝断口形貌2．3表面润滑不良是其’篙判由表面