半杯形断口

半杯形断口是坏前没有明显的变形的突然断裂的材料.延性破坏：变形很大，断口为杯形，呈纤维状.脆性破坏：没有（或只有很小）塑性变形，断口平直

半杯形断口是坏前没有明显的变形的突然断裂的材料.延性破坏：变形很大，断口为杯形，呈纤维状.脆性破坏：没有（或只有很小）塑性变形，断口平直

目前焊线钢开发品种已达百余种,最常用的合金钢焊线为H08Mn2SiA,ER70S-6,H08MnSiCrNiCu等。探讨这些焊线拉拔过程中断丝的原因,对焊丝生产厂家和焊线生产厂家降低成本、提高效益,均有积极的意义。

1合金钢焊线断丝的冶金因素

焊线钢H08Mn2SiA,ER70S-6,H08MnSiCrNiCu属于低碳合金钢焊线系列。其凝固结晶过程应在包晶转变区域范围内。由于合金钢焊线中的合金含量较高,合金元素的扩散较慢,就可能造成严重的包晶偏析。

1.1　化学成分的合理性

根据笔者以往的数理统计研究表明:在焊线钢H08Mn2SiA的化学成分控制方面,w(C)应控制在0.05%,w(Si)应控制在0.80%左右,w(Mn)略高于下限1.8%。在焊线钢ER70S-6的化学成分控制方面,w(C)应控制在略高于下限(0.07%),w(Si)应控制在0.95%左右,而w(Mn)应取略高于下限(1.45%)。在焊线钢H08MnSiCrNiCu的化学成分控制方面,w(Cr)/w(Ni)应尽可能大,而其中的w(Cu)保持在0.20%左右。这样的焊线塑性最好,拉拔加工不易断丝。

1.2　内部组织的合理性

焊线的组织主要由铁素体和珠光体组成。珠光体由铁素体和渗碳体组成,渗碳体以细片状分散地分布在铁素体基体上,起到了强化作用,因此珠光体有较高的强度和硬度,但塑性较差。珠光体内的层片越细,则强度越高。渗碳体的硬度很高,但是极脆,不能使合金钢焊线的塑性提高。拉丝用的焊线要求抗拉强度低、塑性好,基体为含量较多、晶粒稍粗大的铁素体。合金钢焊线的塑性变形主要由铁素体来提供,因此,在合金钢焊线中铁素体组织的减少,将使合金钢焊线的塑性降低。

1.3　冶炼过程可能产生的缺陷

金属从浇铸温度至室温要经历3个互相联系的阶段:液态收缩、凝固收缩、固态收缩。液态收缩和凝固收缩都表现为合金体积的缩小,它是铸件产生缩孔、疏松缺陷的基本原因。合金的固态收缩虽然也使体积变化,但它只引起铸件外部尺寸的变化,它是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的基本原因。

由于合金焊线钢浇铸温度较高,液态收缩较大,成坯后从低倍照片上就可看出铸坯中心出现缩孔、疏松等缺陷。由于合金焊线钢中含碳量较低,固态收缩较大,所以合金焊线钢易产生内应力、变形、中心裂纹等缺陷。

拉拔焊丝用线材吐丝温度要求较高(一般为900℃),而其冷却速度要求较慢,运输辊道速度为0.08m/s,保温罩盖全关,风机风量为0。这样才能使奥氏体分解在高温区进行,获得较粗大的奥氏体晶粒,可减少随后冷却相变时铁素体的形核率,同时在相变区进行缓慢冷却,并且分解转变时间较长。这有利于先共析铁素体的充分析出和长大,粗大的奥氏体转变为粗大的铁素体和少量的碳化物组织。

2合金钢焊线的断口类型

由于焊线钢属软线,试样断口均为韧性断口,并产生不同程度的缩颈,端面一般呈灰暗色,缺乏光亮的金属光泽。

(1)杯锥状和半杯锥状。钢丝的一端中部平坦形成杯底,周围高起形成杯壁,另一端则呈锥形。形成杯锥状断面的试样一般有较好的塑性。这是由于拉拔力过载造成的。

(2)星芒状断面。星芒状与杯锥状断面近似,只是杯壁较矮较薄,杯底平坦部分有若干自中心向圆周辐射如光芒状的线条。具有此种断面的试样一般有很高的强度,塑性也好。

(3)斜角形断面。这种断面两端均呈约45°的斜角,一般表明试样塑性较差,有时具有较严重的枝状组织。在拉丝过程中,因扭结、磨损受到剪切应力的作用而产生的断口。

(4)层状或木纹状断口。层状或木纹状断口一般产生在横向试样上,表示试样有严重的显微偏析和带状组织,或有随加工方向延长的气泡、疏松,或有成串的夹杂存在。

(5)不规则形状的断口。不规则形状的断口则表示试样有过热、严重疏松、夹杂、枝状组织或纵向裂缝等缺陷,表示试样本身质量较差。有时从断口上也可以发现试样中的内裂及大块夹杂等严重缺陷。

3拉拔过程中影响焊丝断裂的因素

3.1拉拔力的影响

拉拔力的大小是由压缩率、摩擦力、模具角度以及附加变形等因素来决定的。拉丝模变形区锥角的实际使用范围是5°～16°,在压缩率不变的情况下,角度过小和过大都会增大拉拔力。角度过小,焊丝与模壁的接触面大,增加了摩擦的阻力,也使拉拔力增大;角度过大,虽然焊丝与模壁的接触面小,减轻了摩擦阻力,但会使焊丝的变形过于急剧,附加应力增大,金属组织的晶粒分布不匀,造成力学性能下降,易产生断丝。

3.2　拉拔速度的影响

拉丝机高速起动容易造成焊丝断头,尤其是用一般电机驱动的水箱拉丝机拉拔焊丝时这种现象更突出。其原因:

(1)高速起动时,焊丝要克服很大的静摩擦;

(2)设备起动时,润滑剂尚未能很好地吸附到焊丝表面,起动时焊丝与模子间的摩擦系数较大;

(3)开始拉拔时焊丝处于冷状态,其塑性的回复较正常运行时差。

加快拉拔速度会增大变形阻力,使拉拔温度升高。适当提高拉拔温度对焊丝的塑性变形是有利的,因为提高温度能够消除焊丝在拉拔过程中的部分硬化,有利于恢复塑性,还能使润滑剂很好地吸附到钢丝表面,提高润滑作用。但是,温度过高(250℃以上)不但会破坏润滑膜,还会降低焊丝性能。

3.3　压缩率的影响

在拉拔过程中造成的冷加工硬化,会使焊丝的强度增加,屈服点提高,塑性下降。压缩率越大,冷硬的程度越严重,拉拔应力就随着压缩率的增加而加大,因此,在实际生产中,为了避免焊丝变形不均匀和断头,在配置拉丝模路线时,总是按拉拔道次的顺序逐步降低它的压缩率,以与焊丝拉拔过程的不断硬化相适应。

如果不考虑其它条件,一味地增加部分压缩率,会使塑性急剧下降,焊丝的拉拔力将大大增加。如果拉拔力超过了焊丝的强度,就会造成断丝。压缩率的使用范围要结合焊丝的含碳量、热处理方法、拉拔时的润滑情况和硬化程度等各方面因素来考虑,常用的部分压缩率在10%～40%之间。