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高碳钢盘条是生产桥梁缆索用镀锌钢丝的重要原材料,随着桥梁建设的发展,对镀锌钢丝和盘条强度的要求也逐渐提高。生产过程中,高碳钢经控轧控冷后获得细小均匀的索氏体组织,是提高盘条强度和塑性的关键。本文以SWRS87B和SWRS87B(Si)为对象,研究了奥氏体高温变形与再结晶时的组织变化以及对后续冷却转变的影响,并比较了两种盘条组织变化差异,分析Si合金化对高碳钢盘条组织和性能的影响。
首先,采用热模拟试验,研究了应变量、应变温度、应变速率等参数对SWRS87B盘条奥氏体高温变形与再结晶过程的影响。结果表明:变形量增大,奥氏体晶粒发生加工硬化和动态回复,应变能累积到一定程度引发动态再结晶,变形量越大,奥氏体晶粒越细小。900℃以上变形,温度越高,奥氏体越易发生再结晶,晶粒尺寸越大;900℃以下变形,奥氏体只发生动态回复,奥氏体晶粒位错密度较高。另外900℃变形,变形速率的提高可以细化奥氏体再结晶组织;应变速率增大到一定程度,奥氏体的动态再结晶被抑制。通过线性回归分析建立奥氏体稳态动态再结晶晶粒方程。方程如下:InD=8.82-0.278 In(ε)-7944/T。
其次,通过热变形参数对SWRS87B盘条奥氏体连续冷却转变的影响,分析变形奥氏体冷却转变行为以及对最终室温组织的影响,结果表明:变形可以增加新相形核位置、促进原子扩散,在连续冷却时增加珠光体转变量,抑制贝氏体和马氏体相变;应变还可以促进奥氏体动态再结晶晶粒细化,使得相变后珠光体组织均匀细密,珠光体片层间距变小。900℃以下变形,奥氏体只发生动态回复,变形温度降低显著提高珠光体转变温度;900℃以上变形,奥氏体发生动态再结晶,抵消变形对珠光体转变的促进作用,降低珠光体相变温度,细化珠光体片层;温度达到1100℃时,局部区域甚至产生马氏体组织。不同速率变形的奥氏体均发生动态再结晶,变形速率对珠光体相变温度影响较小;提高应变速率,再结晶晶粒细化,进而使得珠光体团细化,珠光体片间距减小;应变速率达到10S-1,再结晶被抑制,珠光体转变温度升高,片层粗化。
最后,比较SWRS87B和SWRS87B(Si)奥氏体连续冷却转变行为和珠光体组织热稳定性的差别,结果表明:相同变形条件下,Si提高奥氏体层错能,加大奥氏体变形抗力,提高奥氏体再结晶温度。Si还降低600℃以上奥氏体稳定性,促进珠光体转变,提高珠光体转变温度,粗化片层;提高500℃以下奥氏体稳定性,减少贝氏体转变,使得马氏体转变倾向增大。添加Si还可以减缓退火过程中的渗碳体球化进程,减少热镀锌过程对钢丝扭转性能的破坏。