碳鋼冷鐓變形組織特征及演變研究.pdf

1、冷鐓鋼是利用金屬的塑性，采用冷鐓加工成型工藝生產(chǎn)互換性較高的標(biāo)準(zhǔn)件用鋼。冷鐓鋼常用來制造各種機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件和緊固件，如螺栓、螺母、螺釘、鉚釘、自攻螺釘?shù)雀黝惥o固件和各種冷鐓鋼成型的零配件。本文以湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的熱軋態(tài)冷鐓鋼線材SWRCH6A、SWRCH15A和SWRCH35K為對象進(jìn)行材料冷鐓變形研究。三種線材經(jīng)過1/3冷鐓實(shí)驗(yàn)，通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射分析和DSC分析，研究了冷鐓試樣變形

2、的規(guī)律，分析了微觀組織在冷鐓過程中的演變，在此基礎(chǔ)上加大應(yīng)變量，進(jìn)行了1/5冷鐓實(shí)驗(yàn)與冷鐓試樣的熱處理實(shí)驗(yàn)，并觀察到組織的變化。結(jié)果表明： （1）試樣原始組織由鐵素體和珠光體組成。鐵素體晶粒尺寸約為10～20μm，珠光體片層約為230nm；試樣經(jīng)1/3冷鐓變形后呈鼓形，其組織明顯地分成三個(gè)區(qū)域，與冷鐓條件下試樣所受應(yīng)力的分區(qū)是一致的。冷鐓后，中心區(qū)域是試樣發(fā)生變形量最大的區(qū)域，它受到三向壓應(yīng)力作用。 （2）鐵素體變形能力

3、強(qiáng)于珠光體，形變量大的區(qū)域鐵素體發(fā)生明顯的流變，形成了寬度約為100～250nm拉長的纖維狀業(yè)晶組織，應(yīng)變方向與冷鐓方向垂直。 （3）珠光體變形后，從掃描電鏡形態(tài)變化上來看主要表現(xiàn)為滲碳體的變形，出現(xiàn)了三種典型的變形方式：彎曲變形、剪切變形和片層細(xì)化。彎曲變形體現(xiàn)出珠光體相當(dāng)高的變形能力，可以實(shí)現(xiàn)與相鄰鐵素體片的協(xié)調(diào)變形；剪切變形會(huì)伴隨著珠光體的溶解；片層細(xì)化，最終使片層與冷鐓壓力方向漸趨垂直。 （4）冷鐓后材料橫、縱截

4、面分別經(jīng)X射線衍射分析與反極圖計(jì)算，變形最大區(qū)域的鐵素體大多數(shù)的晶粒以<111>和<100>方向平行于壓縮軸，形成了較強(qiáng)的<111>和<100>纖維織構(gòu)。對冷鐓前后三種冷鐓鋼的鐵素體點(diǎn)陣常數(shù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)幾乎沒有變化，說明多余的碳沒有固溶到周圍的鐵索體中，可能集中到位錯(cuò)周圍或附近晶界上。 （5）由透射電鏡觀察與EDS能譜分析形變后的鐵素體晶粒，發(fā)現(xiàn)樣品有輕微氧化，SWRCH15A、SWRCH35K鐵素體內(nèi)除有基體α-Fe和氧化物Fe3

5、O4的衍射外還有弱衍射斑點(diǎn)，經(jīng)標(biāo)定為碳化物Fe7C3與M6C相，F(xiàn)e3O4、Fe7C3與M6C各相與基體之間的取向關(guān)系分別為：（110）Fe3O4//（001）α-Fe，[111] Fe3O4//[110]α-Fe；（1120）Fe7C3//（110）α-Fe，[0001]Fe7C3//[110]α-Fe；（021）M6C//（110）α-Fe，[536] M6C//[110]α-Fe。SWRCH6A試樣變形后未發(fā)現(xiàn)有碳化物的生成。

6、 （6）SWRCH35K樣品1/5冷鐓后試樣心部出現(xiàn)了明顯的孔洞，珠光體的破碎和壓密程度較1/3冷鐓試樣更加嚴(yán)重；橫截面觀察可以發(fā)現(xiàn)珠光體中滲碳體的片層變形后有垂直于冷鐓方向的趨勢。 （7）550℃的熱處理對SWRCH35K原始母材組織影響比較小，鐵素體晶粒沒有長大，也沒有發(fā)生再結(jié)晶，珠光體中的滲碳體仍然是片層結(jié)構(gòu)，未發(fā)生球化。然而1/5冷鐓試樣經(jīng)550℃熱處理后，鐵素體發(fā)生了再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒大小約為5～10μm，同時(shí)珠光