邢献强
(冶金部金属制品研究院设计所 郑州450007)
摘 要: 采用试验室用管式电加热炉和淬火油槽研究 710mm72A冷拔钢丝在不同的奥氏体化条件下，淬油和淬水后的显微组织特征。由此得出,72A钢中因锰含量偏低引起该钢的淬透性较差，在普通淬火油中淬火得不到马氏体+少量残余奥氏体，因而72A冷拔钢丝不宜用作生产碳素油淬火回火弹簧钢丝的原料。 关键词: 弹簧钢丝 72A钢 淬透性 锰含量
Analyzing Why the T ensile Strength of72A Oil2tempered Spring Steel
Wire isn′t up to Standard
X ing X ianqiang
(Design Institute,The Research Institute o f Steel Wire Products under Ministry o f Metallurgical Industry Zhengzhou450007)
Abstract: The microscopic structure characteristics of 710mm72A cold2drawn steel wire after oil quenching and water quenching under different austenitizing states are studied by using laboratory pipe electricity heater and quenching oil groove1I t is deduced that because the Mn content in72A steel is on the low side,the hardenability of steel isn′t up to standard,martensite and a little remaining austenite can′t be g ot when quenching in comm on quenching oil1I t is concluded that 710mm72A cold2drawn steel wire isn′t suitable as material for producing carbon oil2tem pered spring steel wire1
K eyw ords: spring steel wire; 72A steel; hardenability; Mn content
1 问题的提出
某厂从上海二钢有限公司购进一批宝钢坯、上海二钢有限公司轧制的 810mm72A热轧盘条(炉号为131)，投料之前经严格的抽样检查，化学成分、脱碳层深度和表面缺陷等各项技术指标均符合日本工业标准J ISG3506—80要求。投料后，盘条经酸洗、烘干、冷拔至 710mm半成品，但在按正常的油淬火回火工艺组织生产时，抗拉强度σb值波动很大，通条性能严重不均，如任取1m长钢丝截成3根拉伸试样，抗拉强度测试结果分别为1180MPa、1280MPa、1480MPa，试样断口处金相组织均为回火屈氏体+索氏体+珠光体+铁素体，只是抗拉强度越高，回火屈氏体含量越多，不能满足油淬火回火碳素弹簧钢丝标准G B4360—84中B类要求(σb为1320～1470MPa)。为解决这一问题，维修人员详细检查 了管式电加热炉和控温仪表，设备一切正常。重新开炉升温后，经多方调整工艺参数，如将奥氏体化加热温度由正常工艺的860℃提高到960℃、奥氏体化加热时间比正常工艺延长15%，仍未能解决这一难题。2 化学成分分析
为了排除混料因素，从这批 710mm72A冷拉钢丝中随机取出10盘钢丝，并在每盘钢丝的任一端取样做常规化学成分分析，其质量分数分别为: 0174%～0175%C、0126%～0130%Si、0144%～0146%Mn、0115%～0116%P、01012%～01014%S。考虑到钢中残存元素有可能对钢的淬透性产生不良影响，又随机从3盘钢丝上取3个试样做了Cr、Ni、Cu等元素质量分数分析，结果为:ω(Ni)<01030%、ω(Cr)<01020%、ω(M o)<01020%、ω(C o)< 01020%、ω(Cu)<01030%、ω(V)<01020%、ω(T i)< 01020%、ω(A1)<01020%。由此可见，这炉72A钢化学成分无异常现象，符合J IS G3506—80标准中72A钢化学成分的要求。
3 模拟试验芥川龙之介河童
经不同工艺参数油淬火回火后的 710mm72A 钢丝，虽然抗拉强度波动很大，但有一共同点，即不管抗拉强度是高还是低，组织中总是存在索氏体+珠光体+铁素体，对于造成油淬火回火状态的钢丝
河南省农业经济学校
第25卷 第3期金 属 制 品1999年6月 V ol125 N o13S teel Wire Products June1999
中存在这几种非淬火组织的原因只有两种可能，一是钢丝在奥氏体化加热中，组织未完全奥氏体化；二是钢的淬透性差，无法淬成全马氏体+极少量残余奥氏体，笔者以为是后种原因，为了证明这点，在试验室里做了模拟试验研究。
311 试验设备
用于钢丝奥氏体化加热的炉子是自制的试验室用管式炉[1]，有效加热长度为500mm，采用连续PI D 调节，控温精度为±1℃，淬火油槽也是自制的，控温精度为±5℃，使用的淬火油和工业生产线上的淬火油完全相同，属普通淬火油。
312 试验方法
用断线钳从一盘 710mm72A冷拔钢丝上截取若干试样，并用手工矫直，然后分别加热到880℃、920℃、960℃进行奥氏体化，每一温度下的保温时间分别为5min、10min、l5min、20min，除880℃×5 min工艺另取一样淬水之外，其它均淬油。为便于比较，又取了一个化学成分除锰含量偏高之外，其它均和72A相同或相近的 710mm(也是由 810mm 热轧盘条冷拔至 710mm)72B(质量分数为:0175% C、0127%Si、0183%Mn、01014%P、01013%S)冷拔钢丝试样进行880℃×5min淬油试验。
313 试验结果
试验结果见表1。
少阳病表1 试验结果
钢种编号热处理工艺金相组织72B1880℃×5min淬油M+极少量A R
72A
2热轧态P+S+条、块状F
3880℃×5min淬水M+极少量A R
4880℃×5min淬油S+少量P+条、块状F，次表层有几小块M
5880℃×10min淬油S+少量P+条、块状F，次表层有几小块M
6880℃×15min淬油S+少量M+条、块状F
7880℃×20min淬油S+少量M+条、块状F
利率敏感性缺口8920℃×5min淬油S+少量P+条、块状F，表层局部有少量M
9920℃×10min淬油S+少量P+条、块状F
10920℃×15min淬油S+少量P+条、块状F
11920℃×20min淬油S+少量P+条、块状F，次表层有一块0105mm×0107mm的M 12960℃×5min淬油S+少量P+条、块状F，局部区域有少量M 13960℃×10min淬油S+少量P+条、块状F，局部区域有少量M 14960℃×15min淬油S+少量P+条、块状F，心部附近有少量M 15960℃×20min淬油S+少量P+条、块状F，心部附近有少量M
注:(1)淬火油为普通淬火油，油温为50～60℃，淬火时未搅动。(2)水温为18℃，淬火时未搅动。(3)P———珠光体,S———索氏体,F———铁素体,M———马氏体,A R———残余奥氏体。
4 分析讨论
由表1可知, 710mm72A冷拔钢丝经880℃×5min奥氏体化后淬水得到的组织为马氏体+极少量残余奥氏体，淬油得到的组织为索氏体+少量珠光体+条、块状铁素体+次表层几小块马氏体，其中马氏体的含量不到总量的1%。即使是将奥氏体化温度从880℃提高到960℃，保温时间从5min延长至20min，淬油后得到的组织仍和880℃×5min 工艺条件下组织基本相同，仅有的区别是有的淬火工艺条件下，钢中有淬火马氏体出现，有的淬火工艺条件下，钢中无淬火马氏体存在，产生这一现象的原因可能是锰
在钢中产生局部微区偏析，锰含量高于钢平均含量的区域淬透性较好，淬油时奥氏体转变成马氏体。另外，淬火马氏体在钢中存在的部位并无规律性，有的在次表面，有的在心部，产生这一现象的原因可能是锰在钢中的偏析呈无规律分布。典型金相组织见图1(a)、(b)所示的SE M照片，无法得到真正的淬火组织，即马氏体+残余奥氏体。由此
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4
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・金 属 制 品第25卷
(a )(b )
图1 710mm72A 冷拔钢丝经完全奥氏体化后淬油的
SE M 照片 2000×
a 1索氏体+沿晶分布的条块状铁素体
b 1索氏体
(a )(b )
体育博客图2 810mm 热轧盘条的SE M 照片 1000×
a 172A 钢纳米微粒
b 172B 钢
可见, 710mm72A 钢丝油淬火回火后组织中存在索氏体+珠光体+铁素体，并非未完全奥氏体化，而是淬不透。 710mm72B 冷拔钢丝经880℃×5min 奥氏体化后淬油组织为马氏体+残余奥氏体。由图
2(a )、
(b )可知, 810mm72A 和72B 热轧盘条的金相组织基本一致，为细珠光体+沿晶分布的条块状铁素体，二者的化学成分除锰含量相差较大之外，其它元素C 、Si 、P 、S 含量均相同或相近，而锰又是碳素钢中提高淬透性的主要因素。由此可推断72A 钢因淬透性较差不宜用作生产 710mm 油淬火回火弹簧钢丝的原料；造成工业生产中 710mm72A 钢丝油淬火回火之后抗拉强度波动较大的原因是热处理连续生产线上采用溢流式循环油槽，槽中淬火油因强制流动，属于紊流，淬火时淬火激烈度具有不稳性，引起钢丝淬火后马氏体含量相差较大，经同一温度回火后，抗拉强度必然也相差较大。
5 结论
(1)造成 710mm72A 冷拔钢丝油淬火回火后
抗拉强度波动较大，通条性能严重不均的原因是72A 钢化学成分虽符合J IS G 3506—80标准要求，但因锰含量较低，淬透性差，淬油时淬不透引起组织中回火屈氏体含量相差较大所致。
(2)72A 钢因淬透性较差不宜用作生产 710mm 油淬火回火弹簧钢丝的原料。
参 考 文 献
1 邢献强，等1试验室用管式炉及其自动控温装置的研制1
金属制品,1996,22(5):37～40
(1999-04-16收稿)
作者简介
邢献强1963年10月生，冶金部金属制品研究院设计所高级工程师。
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54・ 第3期
邢献强:72A 油淬火回火弹簧钢丝σb 不合格原因分析
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