82BCr盤條焊后回火工藝

李偉+李國田

摘要： 針對(duì)盤條在后續(xù)拉拔、捻制過程中出現(xiàn)的接頭斷裂頻繁問題，研究了高碳鋼SWRH82BCr盤條在電阻對(duì)焊后的高溫回火工藝過程。結(jié)果表明， 回火溫度影響二次相碳化物的析出，Tmax=850 ℃時(shí)82BCr焊接接頭綜合力學(xué)性能較好，且材料接頭處韌性與母材趨于一致。

關(guān)鍵詞： 盤條；電阻對(duì)焊；回火

中圖分類號(hào)： TG422

Abstract： The steel wire rods in drawing and twisting joints in the manufacturing process of the fracture problem of frequent， high temperature tempering process of high carbon steel wire rod SWRH82BCr after resistance welding. Results showing，the tempering temperature affects the precipitation of two phase carbides， and the mechanical properties of 82BCr joints are higher when Tmax=850 ℃， and the toughness at the joint is consistent with the base material.

Key words： wire rod；resistnce welding；tempering

0前言

高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲鋼絞線具有良好的綜合性能，目前廣泛應(yīng)用于道路工程、港口碼頭、跨江跨海大橋、高架橋、大型工業(yè)建筑、民用建筑等領(lǐng)域，是工程建設(shè)中必需的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。盤條必須采用高碳鋼（含碳量>0.7%）才能保證鋼絲鋼絞線的超高強(qiáng)度，而高碳盤條接頭的焊接質(zhì)量是影響預(yù)應(yīng)力鋼絞線性能的關(guān)鍵因素。其焊接性能的好壞直接影響到預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量，更嚴(yán)重影響高速拉絲機(jī)的生產(chǎn)效率，為獲得接近于母材的強(qiáng)度和塑性的焊接接頭[1，2]。文中研究了SWRH82BCr高碳鋼盤條（以下簡稱82BCr盤條）接頭的電阻對(duì)焊焊接工藝，分析了在預(yù)應(yīng)力鋼絞線的生產(chǎn)中盤條接頭斷裂的原因，確定了規(guī)范焊接操作工藝，降低了盤條的斷絲率，保證了預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作的順利進(jìn)行。

1試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用國內(nèi)某廠生產(chǎn)的直徑為13.0 mm的SWRH82BCr高碳鋼盤條，其化學(xué)成分如表1所示。

截取相應(yīng)數(shù)量的82BCr高碳鋼盤條試樣，長度為240 mm，試樣分成3組進(jìn)行不同溫度的回火熱處理。焊接設(shè)備為UNJ-A31-45型電阻焊機(jī)。

將設(shè)備鉗口處磷化膜污漬打磨去除，盤條的兩端夾緊并使其對(duì)齊端面，通電進(jìn)行頂鍛焊接操作，擠出高溫時(shí)產(chǎn)生的金屬雜物，焊后直接回火改善接頭的韌性；

去除盤條焊接接頭的表面隆起，通過加大范圍的回火調(diào)整焊接區(qū)的組織。82BCr盤條對(duì)焊接工藝流程：鉗口清理→端部切割打磨→頂鍛焊接→焊后直接回火→接頭打磨→高溫回火→冷卻[3，4]。

回火工藝如圖1所示，確定為3段操作法——高溫回火加2段回溫的過程，操作時(shí)間延長，但是降低了接頭處的脆性，提高了韌性。

由資料可知，由于高溫回火溫度是保證對(duì)接焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵因素，利用紅外測溫儀記錄回火時(shí)的盤條表面溫度，82BCr盤條高溫回火范圍一般是在750～920 ℃之間，由熟練操作工在800，850，900 ℃溫度點(diǎn)各選三組盤條試樣進(jìn)行焊接，進(jìn)行拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)，并借助于日立S-530型電子顯微鏡對(duì)微觀組織進(jìn)行觀察分析。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.182BCr盤條焊接接頭微觀組織分析

圖2所示為不同溫度下82BCr盤條焊接接頭微觀組織。可以觀察到，基體中分布均勻的白色組織是鐵素體，沿晶界析出的黑色析出物是第二相組織，鉻元素使得先共析鐵素體析出量減少，鐵素體內(nèi)分布著碳化物的復(fù)合組織間距減小[5]。圖2a組織中的二次相首先在晶界附近形核，呈不規(guī)則分布；隨著溫度的升高，圖2b中二次相析出減少，基體中的碳化物減少，冷卻時(shí)先轉(zhuǎn)變的鐵素體能分割原奧氏體晶粒，阻礙冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的長大，提高組織晶粒度；圖2c中分布的碳化物組織聚集團(tuán)較多，粒狀碳化物比較明顯，二次滲碳體沿奧氏體晶粒析出，形成網(wǎng)狀滲碳體。

以上試樣組織演變表明，隨著回火最高溫度的下降，降低了開始冷卻后奧氏體晶粒的長大趨向性，使得轉(zhuǎn)變前奧氏體晶粒度越大，鐵素體的比例增加，有利于形成細(xì)晶粒組織；另一方面，碳化物二次相來不及析出，索氏體組織間距變大，降低了材料性能[6]。

2.282BCr盤條焊接接頭力學(xué)性能

冷卻后的試樣在WE-600型液壓萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試，其檢測結(jié)果見表2。

由表2可知，隨著回火最高點(diǎn)溫度的升高，焊縫接頭抗拉強(qiáng)度一直在增大，斷面收縮率在回火最高溫度T高=850 ℃附近溫度下達(dá)到峰值，如圖3a所示，此時(shí)材料的斷口位置處于熱影響區(qū)，呈現(xiàn)出明顯的帶頸縮現(xiàn)象的韌性斷裂；當(dāng)溫度再次升高，斷面收縮率下降明顯，如圖3b所示，拉伸斷口位于焊縫處，呈現(xiàn)出無頸縮現(xiàn)象的脆性斷裂。在回火最高溫度T高=850 ℃時(shí)斷面收縮率平均值最大，接近為50%，強(qiáng)度比為81%；抗拉強(qiáng)度在900 ℃最高，平均值為1 038 MPa，約為母材抗拉強(qiáng)度的86.5%。生產(chǎn)中應(yīng)用T高=850 ℃的回火溫度處理后，每百噸盤條拉拔的斷頭次數(shù)由原來4.6次下降到2.1次，減少了一半的數(shù)量。

（1）82BCr盤條焊接接頭的抗拉強(qiáng)度隨著回火溫度的升高而增大，在T高=900 ℃附近出現(xiàn)峰值，由于二次相碳化物析出受到回火溫度的影響，斷面收縮率先增大后減小；回火溫度的降低，增加了回火索氏體組織間距，材料的強(qiáng)度及塑性下降明顯。

（2）回火溫度偏高時(shí)焊接接頭的第二相析出增多，降低了材料的韌性，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)帶來不利影響，導(dǎo)致不易拉拔斷絲，而會(huì)更多的發(fā)生在捻制絞線過程中。

（3）根據(jù)上述性能變化規(guī)律可知，T高=850 ℃時(shí)82BCr焊接接頭綜合力學(xué)性能較好，因此82BCr適宜回火溫度為850 ℃左右，且材料接頭處韌性與母材趨于一致，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的拉絲斷頭率下降了54%。

參考文獻(xiàn)

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