CN114136784A - 一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法和应用，步骤如下：首先将热轧盘条在C型钩上冷却至＜50℃，切除轧线上盘条头部不冷段，之后截取样条，样条长度≤500mm；然后采用矫直机将盘条样条进行矫直，然后放入加热炉进行人工时效，时效温度150±10℃，时效时间3±0.5h，时效结束后取出试样，并在静止空气中冷却至室温；再将制备好的样条在力学拉伸试验机上进行拉伸试验，破断后检测抗拉强度、断面收缩率，抗拉强度处于盘条标准范围内试样进行评判并最终得到相应的网状碳化物等级。本发明能够快速准确地检测出盘条内部最高等级的网状碳化物，防控等级超标的盘条流出。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法和应用。
背景技术
高强绞线用热轧高碳钢盘条C含量一般不低于0.77％，属于过共析钢。为提高这类盘条的拉拔性能，提升下游工厂的拉拔效率，钢厂严格控制组织中索氏体含量不低于85％，严格管控网状渗碳体等级。然而，由于金相检测具有随机性，随机截取的盘条截面代表性不强，导致常有等级超标的网状碳化物或马氏体盘条流出，引起下游拉丝用户的断丝投诉。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法和应用，能够快速准确地检测出盘条内部最高等级的网状碳化物，防控等级超标的盘条流出，提高用户满意度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，包括以下步骤：
(1)规范取样：热轧盘条在C型钩上冷却至＜50℃，切除轧线上盘条头部不冷段，之后截取样条，样条长度≤500mm；
(2)样条制备：采用矫直机将盘条样条进行矫直，然后放入加热炉进行人工时效，时效温度150±10℃，时效时间3±0.5h，时效结束后取出试样，并在静止空气中冷却至室温；
(3)试样检测：将制备好的样条在力学拉伸试验机上进行拉伸试验，破断后检测抗拉强度、断面收缩率ψ，抗拉强度处于盘条标准范围内试样进行以下评判：
(3-1)当ψ≥35％时，无需检测断口形貌类型和断口金相，评判网状碳化物等级≤1级；
(3-2)当33％≤ψ＜35％时，无需检测断口形貌类型和断口金相，评判网状碳化物等级≤2级；
(3-3)当30％≤ψ＜33％时，检测断口形貌类型：当断口中心无黑色阴影斑块时，无需检测断口金相，评判网状碳化物等级≤2级；当断口中心存在黑色阴影斑块时，需检测断口金相，并按实际检测情况评判网状碳化物等级；
(3-4)当ψ＜30％时，检测断口形貌类型并检测断口金相，最终按实际检测情况评判网状碳化物等级。
优选地，所述高强绞线用热轧高碳盘条的碳含量≥0.77％，盘条直径≥11mm。
优选地，步骤(1)所述样条长度为350±50mm。
优选地，步骤(3)所述盘条标准范围为抗拉强度处于1100～1400MPa。
优选地，步骤(3)所述断口金相的检测方法如下：对拉伸断口断面进行研磨抛光，采用4％硝酸酒精腐蚀后吹干，在光学显微镜下观察，抛光面无凹坑即可。
优选地，步骤(3-4)所述检测断口形貌类型时，以断口中心存在黑色阴影斑块的情况为主，在排除硬相存在之外，评判断口网状碳化物等级≥3级。
优选地，所述硬相存在为高级别马氏体或大型夹杂物。
一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法在盘条拉丝工艺中的应用。
本发明的有益效果如下：
(1)利用网状碳化物沿奥氏体晶界析出后削弱了金属间的结合力，增加钢的脆性并使钢的塑性降低这一原理，采用拉伸试验预先检测判断，通过抗拉强度及断面收缩率标准的建立，结合拉伸断口形貌分析及金相检测，可以最有效检测出并判定网状碳化物等级，可广泛地应用于盘条制造及质量控制、盘条拉丝前原料入厂检验质量控制。
(2)通过对拉伸样断口形貌的分析，Ⅰ类断口为韧窝断裂，为延性撕裂，一般表现为断面收缩率高；Ⅱ类断口一般表现为断面收缩率低，其中心黑斑区域为解理或准解理断裂，说明盘条在该区域存在脆性硬相，对于高碳钢碳含量≥0.77％，在排除高级别马氏体或大型夹杂物存在之外，高级别网状碳化物将是引起这类断裂的主要影响因素。
(3)采用拉伸试样及断口金相检测判定，组织最薄弱区域优先呈现，金相检测的代表性强，避免了原有检测方法的局限性，与原有金相检测方法相比，通过本发明方法检测出网状碳化物等级＞2级的比例提高了4倍，测量精度提高后，实现了过程工艺更精准控制，提高用户满意度。
附图说明
图1为样条断口形貌类型的示例图：(a)为Ⅰ类，(b)为Ⅱ类；
图2为Ⅰ类断口形貌的SEM图：(a)为1mm尺度，(b)为10μm尺度；
图3为Ⅱ类断口形貌的SEM图：(a)为1mm尺度，(b)为10μm尺度；
图4为断面收缩率ψ＝36％的样条的示例图：(a)为Ⅰ类断口形貌，(b)为网状碳化物1级(500倍镜，标尺20μm)；
图5为断面收缩率ψ＝34％的样条的示例图：(a)为Ⅰ类断口形貌，(b)为网状碳化物1级(500倍镜，标尺20μm)；
图6为断面收缩率ψ＝33％的样条的示例图：(a)为Ⅱ类断口形貌，(b)为网状碳化物2级(500倍镜，标尺20μm)；
图7为断面收缩率ψ＝32％的样条的示例图：(a)为Ⅰ类断口形貌，(b)为网状碳化物1级(500倍镜，标尺20μm)；
图8为断面收缩率ψ＝32％的样条的示例图：(a)为Ⅱ类断口形貌，(b)为网状碳化物3级(500倍镜，标尺20μm)；
图9为断面收缩率ψ＝30％的样条的示例图：(a)为Ⅱ类断口形貌，(b)为网状碳化物4级(500倍镜，标尺20μm)；
图10为断面收缩率ψ＝31％的样条的示例图：(a)为Ⅱ类断口形貌，(b)为网状碳化物2级，B类夹杂物细系1.5级(200倍镜，标尺50μm)；
图11为断面收缩率ψ＝25％的样条的示例图：(a)为Ⅱ类断口形貌，(b)为网状碳化物4级(500倍镜，标尺20μm)；
图12为断面收缩率ψ＝29％的样条的示例图：(a)为Ⅱ类断口形貌，(b)为网状碳化物2级，马氏体2级(500倍镜，标尺20μm)；
图13为断面收缩率ψ＝27％的样条的示例图：(a)为Ⅰ类断口形貌，(b)为金相检测断口显示该样条表面损伤，网状碳化物0级(500倍镜，标尺20μm)；
图14为网状碳化物等级与拉伸断面收缩率的关系图：(a)为Ⅰ类断口，(b)为Ⅱ类断口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，具体步骤如下：
(1)规范取样：热轧盘条在C型钩上需冷却到50℃以下，轧线上盘条头部不冷段长度必须切除，之后截取样条，样条长度不大于500mm，优选350±50mm。
(2)样条制备：采用矫直机将盘条样条进行矫直，然后放入加热炉进行人工时效，时效温度150±10℃，时效时间3±0.5h，时效结束后取出试样，并在静止空气中冷却至室温。
(3)试样检测：将制备好的样条在力学拉伸试验机上进行拉伸试验，破断后检测抗拉强度、断面收缩率ψ，抗拉强度处于盘条标准范围内(1100～1400MPa)的试样进行如表1所示的评判，最终得到相应的网状碳化物等级。
表1评判标准
表1中，断口形貌类型如下：
Ⅰ类：如图1(a)所示，断口中心无黑色阴影斑块。
Ⅰ类断口为韧窝断裂，为延性撕裂，一般表现为断面收缩率高。如图2所示为Ⅰ类断口SEM观察，图2(a)为拉伸断口形貌，图2(b)中可以看出断口中心的韧窝断裂。
Ⅱ类：如图1(b)所示，断口中心存在黑色阴影斑块。
Ⅱ类断口一般表现为断面收缩率低，其中心黑斑区域为解理或准解理断裂，说明盘条在该区域存在脆性硬相。如图3所示为Ⅱ类断口SEM观察，图3(a)为拉伸断口形貌，图3(b)中可以看出断口中心黑斑区域的解理断裂。
断口金相检测方法如下：对拉伸断口断面进行研磨抛光，采用4％硝酸酒精腐蚀后吹干，在光学显微镜(500倍)下观察；为尽可能靠近拉伸断口的断面，研磨深度需要控制，标准为抛光面无凹坑即可。
(3-1)当断面收缩率ψ≥35％，以Ⅰ类断口为主，网状碳化物等级不超过1级。
如图4所示为断面收缩率ψ＝36％的样条的示例图，图4(a)显示该样条呈现Ⅰ类断口形貌，图4(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为1级。
(3-2)当断面收缩率处于33％≤ψ＜35％，以Ⅰ类断口为主，网状碳化物等级不超过2级。
如图5所示为断面收缩率ψ＝34％的样条的示例图，图5(a)显示该样条呈现Ⅰ类断口形貌，图5(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为1级。
如图6所示为断面收缩率ψ＝33％的样条的示例图，图6(a)显示该样条呈现Ⅱ类断口形貌，图6(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为2级。
(3-3)当断面收缩率处于30％≤ψ＜33％，Ⅰ类断口网状碳化物等级不超过2级，Ⅱ类断口网状碳化物等级达到3级出现比例较高。
如图7所示为断面收缩率ψ＝32％的样条的示例图，图7(a)显示该样条呈现Ⅰ类断口形貌，图7(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为1级。
如图8所示为断面收缩率ψ＝32％的样条的示例图，图8(a)显示该样条呈现Ⅱ类断口形貌，图8(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为3级。
如图9所示为断面收缩率ψ＝30％的样条的示例图，图9(a)显示该样条呈现Ⅱ类断口形貌，图9(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为4级。
如图10所示为断面收缩率ψ＝31％的样条的示例图，图10(a)显示该样条呈现Ⅱ类断口形貌，图10(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为2级，且断口处出现B类夹杂物细系1.5级。
(3-4)当断面收缩率ψ＜30％，Ⅱ类断口网状碳化物等级达到3级、4级比例明显高于Ⅰ类断口，其中Ⅰ类断口有部分网状碳化物在2级及以下，分析为盘条表面损失所致。
如图11所示为断面收缩率ψ＝25％的样条的示例图，图11(a)显示该样条呈现Ⅱ类断口形貌，图11(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为4级。
如图12所示为断面收缩率ψ＝29％的样条的示例图，图12(a)显示该样条呈现Ⅱ类断口形貌，图12(b)中金相检测断口显示该样条网状碳化物等级为2级。尽管该样条网状碳化物级别≤2级，但组织中存在2级马氏体硬性相，引起了组织的不连续。
如图13所示为断面收缩率ψ＝27％的样条的示例图，图13(a)显示该样条呈现Ⅰ类断口形貌，图13(b)中金相检测断口显示该样条表面损伤，分析样条微观组织中网状碳化物为0级，引起面缩低的原因为表面损伤，断裂起源于样条表面。
综上所述，网状碳化物等级与拉伸断面收缩率的关系如图14所示。
从图14(a)中可以看出，当断口形貌为Ⅰ类时，一般表现为断面收缩率高；当断面收缩率ψ≥33％，网状碳化物等级不超过1级；当断面收缩率处于30％≤ψ＜33％，网状碳化物等级不超过2级；当断面收缩率ψ＜30％，网状碳化物等级出现超过2级的情况，部分网状碳化物在2级及以下，分析为盘条表面损失所致。
从图14(b)中可以看出，当断口形貌为Ⅱ类时，一般表现为断面收缩率低，当断面收缩率ψ≥35％，网状碳化物等级不超过1级；当断面收缩率处于33％≤ψ＜35％，网状碳化物等级不超过2级；当断面收缩率处于30％≤ψ＜33％，网状碳化物等级出现超过2级的情况，网状碳化物等级不大于2级，分析显示与大型夹杂物等硬相存在有关；当断面收缩率ψ＜30％，网状碳化物等级达到3级、4级比例明显升高，部分网状碳化物等级不大于2级，分析显示与高级别马氏体等硬相存在有关。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)规范取样：热轧盘条在C型钩上冷却至＜50℃，切除轧线上盘条头部不冷段，之后截取样条，样条长度≤500mm；
(2)样条制备：采用矫直机将盘条样条进行矫直，然后放入加热炉进行人工时效，时效温度150±10℃，时效时间3±0.5h，时效结束后取出试样，并在静止空气中冷却至室温；
(3)试样检测：将制备好的样条在力学拉伸试验机上进行拉伸试验，破断后检测抗拉强度、断面收缩率ψ，抗拉强度处于盘条标准范围内试样进行以下评判：
(3-1)当ψ≥35％时，无需检测断口形貌类型和断口金相，评判网状碳化物等级≤1级；
(3-2)当33％≤ψ＜35％时，无需检测断口形貌类型和断口金相，评判网状碳化物等级≤2级；
(3-3)当30％≤ψ＜33％时，检测断口形貌类型：当断口中心无黑色阴影斑块时，无需检测断口金相，评判网状碳化物等级≤2级；当断口中心存在黑色阴影斑块时，需检测断口金相，并按实际检测情况评判网状碳化物等级；
(3-4)当ψ＜30％时，检测断口形貌类型并检测断口金相，最终按实际检测情况评判网状碳化物等级。
2.根据权利要求1所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，所述高强绞线用热轧高碳盘条的碳含量≥0.77％，盘条直径≥11mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，步骤(1)所述样条长度为350±50mm。
4.根据权利要求1所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，步骤(3)所述盘条标准范围为抗拉强度处于1100～1400MPa。
5.根据权利要求1所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，步骤(3)所述断口金相的检测方法如下：对拉伸断口断面进行研磨抛光，采用4％硝酸酒精腐蚀后吹干，在光学显微镜下观察，抛光面无凹坑即可。
6.根据权利要求1所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，步骤(3-4)所述检测断口形貌类型时，以断口中心存在黑色阴影斑块的情况为主，在排除硬相存在之外，评判断口网状碳化物等级≥3级。
7.根据权利要求6所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法，其特征在于，所述硬相存在为高级别马氏体或大型夹杂物。
8.权利要求1-7任一项所述的一种高强绞线用热轧高碳盘条质量控制检测方法在盘条拉丝工艺中的应用。
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