高碳钢丝微结构对性能的影响机制及织构遗传

摘要

本文以冷拔高碳珠光体钢丝为主要对象，运用电子背散射衍射(EBSD)系统、电子显微镜(SEM)等手段，着重研究了高碳钢丝在拉拔过程及热处理后组织和织构的演变规律，探究铁素体和渗碳体两相协调变形机理，讨论奥氏体化热处理后织构的遗传问题。
　　 对高碳珠光体钢丝冷拔过程中的微观组织和织构的研究表明:随应变量增大，珠光体团发生拉伸、扭转变形，珠光体片层间距减小，在大应变时渗碳体表现出一定的塑性，与铁素体相协调变形，形变后铁素体中存在明显的<110>丝织构，其强度随着应变量增大而显著增强。不同渗碳体相含量的中碳钢丝冷拔过程的研究结果表明高碳钢丝中的珠光体团整个形变过程未出现空洞，界面保持完整，冷拔<110>织构最为强烈，<215>、<112>、<103>、<212>等其他过渡织构均随应变量增大而下降，仅<110>织构得以发展，这表明高碳钢中铁素体和渗碳体的层片结构形变强化效果好，同时又由于应变分布均匀而避免了中碳钢形变不均所导致的空洞缺陷，具有中碳钢丝无法比拟的良好塑性变形能力，为钢丝通过剧烈形变达到极限强度提供可能，是适合于拉拔的最佳组织。
　　 热处理是钢丝生产的关键步骤，它的目的是获得均匀细小的索氏体组织，消除加工硬化，以便于钢丝的进一步拉拔。本文对不同应变量的高碳钢丝进行不同程度的奥氏体化热处理，定量研究了α-γ-α相变过程铁素体相中的织构特征。
　　 研究结果显示ε=1.6的高碳钢丝样品热处理后仍然存在与冷拔相似的取向集中分布，延长奥氏体化热处理时间，虽然由于其他织构的发展导致取向集中有漫散趋势，但在所研究的时间范围内晶粒未恢复到盘条时的随机取向状态。相变前后织构继承是母相与生成相保持特定取向关系所致。ε=1.04的钢丝样品完全奥氏体化后未体现冷拔铁素体相变后的织构遗传性，这是由于该样品的形变储存能较小，择优形核和择优生长不占优势，具有<110>取向的晶粒被其他新取向的晶粒所代替，由此可见奥氏体化热处理可消除相变后保存的择优取向。ε=2.52的钢丝样品中存在<110>织构，其织构强度和所占比例比ε=1.6的钢丝样品高，从保证持续拉拔角度考虑，应增大应变量，以提高<110>织构的遗传性。
　　 热处理后除<110>织构外其他过渡织构组分也会发生变化，延长奥氏体化时间，各织构组分变化趋于平缓，对比盘条中原组分所占比例，<215>、<103>、<212>恢复到接近盘条状态，而<110>织构所占比例上升，<112>比例下降。可见<110>与<112>取向关系密切，原具有<112>取向的晶粒通过奥氏体化热处理也无法全部恢复到最初取向，有些则维持了形变后的<110>取向。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢丝生产简介

1．1．1 钢丝的生产流程

1．1．2 钢丝的冷拔

1．1．3 钢丝的热处理

1．2 冷拔珠光体钢丝的研究现状

1．2．1 冷拔珠光体钢丝的组织演变

1．2．2 钢丝拉拔过程中织构的变化

1．2．3 冷拔珠光体钢丝的奥氏体化热处理

1．3 EBSD概述

1．4 本文研究内容及意义

第二章 试验材料及方法

2．1 研究路线

2．2 试验材料

2．3 试验方法

2．3．1 钢丝的微观组织分析

2．3．2 确定钢丝完全奥氏体化温度的预实验

2．3．3 奥氏体化热处理

2．3．4 电子背散射衍射（EBSD）分析

第三章 原始组织对钢丝冷拔过程中组织和织构的影响

3．1 钢丝形变过程中的性能

3．2 钢丝形变过程中的组织与织构

3．2．1 高温钢丝形变过程中的组织与织构

3．2．2 中碳钢丝形变过程中的组织及织构

3．3 原始组织对钢丝织构演变过程的影响

3．4 本章小结

第四章 高碳钢丝奥氏体化热处理后织构的遗传

4．1 部分奥氏体化热处理后的组织与织构

4．2 完全奥氏体化热处理后的组织与织构

4．3 本章小结

第五章 应变量对奥氏体化热处理织构遗传的影响

5．1 钢丝原始织构取向分布

5．2 较低形变量下织构的遗传研究

5．3 较大形变下织构的遗传研究

5．4 应变量对织构遗传的影响

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢