鋁包鋼線材連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

夏艷花 周 勇

(武鋼研究院 湖北 武漢：430080)

鋁包鋼線材連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

夏艷花 周 勇

(武鋼研究院 湖北 武漢：430080)

在Formastor—F熱模擬試驗(yàn)機(jī)上利用熱膨脹-金相法測(cè)定了含碳量為0.87%的鋁包鋼LBX87A在不同冷卻速度下連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的膨脹曲線，利用金相顯微鏡觀察了不同冷卻速度下的金相組織，并測(cè)定了各個(gè)試樣的硬度值，建立了該鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(CCT)。結(jié)果表明，當(dāng)冷卻速度≤0.5℃/s時(shí)，鋼中存在網(wǎng)狀碳化物，當(dāng)冷卻速度為2℃/s左右時(shí)，獲得索氏體+珠光體組織，當(dāng)冷速≥10℃/s時(shí)，鋼中有馬氏體組織產(chǎn)生。

鋁包鋼線材；LBX87A；相變；CCT曲線

鋁包鋼線具有耐腐蝕性、耐熱性能優(yōu)良、抗拉強(qiáng)度高、導(dǎo)電性能較好等特性，主要用作受力構(gòu)件，用于配套生產(chǎn)光纖復(fù)合架空地線，能保證大跨越輸電的可靠運(yùn)行。尤其是在沿海地區(qū)、火山地區(qū)、鹽霧氣氛地區(qū)及工業(yè)大氣污染較嚴(yán)重地區(qū)的架空電力輸電線路，以鋁包鋼芯代替鍍鋅鋼芯可以保證導(dǎo)線的使用壽命。在國外發(fā)達(dá)國家，在高電壓輸電線路上已廣泛應(yīng)用鋁包鋼芯鋁絞線替代鋼芯鋁絞線，國內(nèi)電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用鋁包鋼芯鋁絞線是必然趨勢(shì)。本文對(duì)含碳量0.87%的鋁包鋼線材(LBX87A)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變行為進(jìn)行了研究，為制定該鋼的冷卻工藝提供了理論依據(jù)。

1 試樣制備與試驗(yàn)方法

在50kg真空感應(yīng)爐進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)鋼的冶煉，其冶煉成分見表1。為了盡可能的模擬高速線材的變形模式，鋼坯經(jīng)800mm軋機(jī)軋制成70mm×70mm的方形坯。后經(jīng)加工成φ3mm×10mm的熱模擬試樣。

表1 試驗(yàn)鋼化學(xué)成分(wt%)

連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)在Formastor—F熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，按照YB/T5128-1993《鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖的測(cè)定方法(膨脹法)》要求，試樣以200℃/h加熱到900℃，保溫10min，然后以200℃/h冷卻到室溫，記錄溫度-膨脹曲線[1]。其它試樣則加熱到900℃，保溫5分鐘后分別以不同的冷卻的冷速冷卻至室溫。經(jīng)冷卻后的試樣，取與加熱電偶接觸部分橫截面，加工成金相試樣，經(jīng)3%硝酸酒精溶液浸蝕后，觀測(cè)金相組織；試驗(yàn)后的試樣，經(jīng)拋光后利用維氏硬度計(jì)測(cè)量其維氏硬度；結(jié)合金相法及硬度法，最終繪制出連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 臨界點(diǎn)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)過程中每200ms測(cè)量一次溫度和膨脹量，根據(jù)溫度-膨脹數(shù)據(jù)，繪制出不同冷卻速度下的溫度-膨脹曲線，見圖1。

圖1 冷速0.2m/s時(shí)的溫度-膨脹曲線

由于該鋼在從奧氏體區(qū)向室溫冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，而珠光體的比容高于奧氏體[2]，所以相變發(fā)生時(shí)，膨脹曲線會(huì)出現(xiàn)彎曲，同時(shí)，由于相變時(shí)材料本身有相變潛熱的釋放，所以溫度下降也會(huì)變緩，兩者共同作用體現(xiàn)在膨脹曲線上就會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)a；同理，當(dāng)相變結(jié)束后，鋼中奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，相變潛熱釋放完畢，膨脹曲線也回歸為線性，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)拐點(diǎn)b，這兩點(diǎn)即相變開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。采用這種辦法可以確定材料在不同冷速時(shí)的相變溫度。

根據(jù)溫度-膨脹曲線，利用切線法確定轉(zhuǎn)變開始及結(jié)束溫度，得到鋼的臨界點(diǎn)(見表2)。

表2 試驗(yàn)鋼的臨界點(diǎn)

2.2 顯微組織及硬度分析

由于膨脹法只能從曲線上分析轉(zhuǎn)變溫度，不能直接觀察，當(dāng)轉(zhuǎn)變數(shù)量少或者轉(zhuǎn)變點(diǎn)不明顯時(shí)，測(cè)量的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。金相分析法可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。圖2所示為試驗(yàn)鋼在不同冷卻速度下連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變后的金相組織。從圖中可看出，當(dāng)冷卻速度≤0.5℃/s時(shí)，顯微組織為索氏體+珠光體+少量碳化物，并且碳化物呈網(wǎng)狀分布；當(dāng)冷卻速度為1～2℃/s時(shí)，顯微組織為索氏體+少量珠光體；而當(dāng)冷卻速度為10℃/s時(shí)，組織中開始出現(xiàn)馬氏體，當(dāng)冷卻速度繼續(xù)增加時(shí)，馬氏體迅速增多，冷速達(dá)到20℃/s及以上時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物全部為馬氏體。不同冷速下試樣的硬度值見表3。

圖2 LBX87A鋼在不同冷速下連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變后的顯微組織(a:冷速0.5℃/s,b:冷速1℃/s,c:冷速2℃/s,d:冷速10℃/s,e:冷速20℃/s,f:冷速30℃/s)

表3 不同冷速下的硬度值

2.3 CCT曲線的繪制

結(jié)合金相組織，根據(jù)降溫膨脹曲線上的切點(diǎn)確定了不同冷速下的轉(zhuǎn)變溫度(表4)，依據(jù)YB/T5128-1993規(guī)定的要求，繪制出該鋼的CCT曲線見圖3。

表4 試驗(yàn)鋼不同冷速下的轉(zhuǎn)變溫度

圖3 LBX87A鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

3 結(jié)論

通過熱模擬試驗(yàn)，利用膨脹-金相法建立了LBX87A鋼的CCT曲線，當(dāng)冷卻速度低于0.5℃/s時(shí)，鋼中存在網(wǎng)狀碳化物組織；當(dāng)冷卻速度為2℃/s左右時(shí)，鋼中組織為利于拉拔的索氏體組織；當(dāng)冷速≥10℃/s時(shí)，鋼中有馬氏體組織產(chǎn)生，不利于線材后續(xù)的冷拉加工。該CCT曲線的繪制為LBX87A鋼軋鋼工藝的制定提供了可靠的理論依據(jù)。

[1] 朱敏,任安超,徐光，等.海洋石油平臺(tái)用H型鋼0.11C-0.25Si-1.50Mn-0.038Nb連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線[J].特殊鋼，2012：36-38.

[2] 徐光,王巍,張?chǎng)螐?qiáng)，等.金屬材料CCT曲線測(cè)定及繪制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009:143.

ContinuousCoolingTransformationCurvesofLBX87A

Xia Yanhua Zhou Yong

(Research and Development Center of WISCO, Wuhan 430080, Hubei)

Using the thermal expansion-metallography method and the Formastor——F thermal simulator, LBX87A steel’s expansion curve of continual cooling transformation under different cooling rate was measured， resulting in the continual cooling transformation curve(CCT curve) of the steel．And the microstructure with different cooling rate was observed through microscope. Also the rigidity was measured. And then, the CCT curves of LBX87A was established. It was stated that with cooling rate 2℃/s, the steel had ferrite and pearlite structure, with cooling rate less than 0.5℃/s, the steel had net carbonization and with cooling rate more than 10℃/s, there had martensite in steel.

LBX87A; phase transformation; CCT Curves

TG142.1

A

1671-3524(2017)02-0005-03

(責(zé)任編輯：李文英)

2017-04-01

2017-05-05

夏艷花(1979～)，女，大學(xué)，工程師.E-mail：vok_xyh@sina.com