高速钢丝拉拔过程中,钢丝与模具之间发生强烈的摩擦与挤压,导致钢丝发生剧烈塑性变形。这一过程中钢丝表面和内部容易产生拉拔缺陷,从而影响钢丝塑性。不同拉拔工艺条件下,钢丝所受的拉应力与压应力存在显著差异,导致缺陷的类型、数量、程度和位置各异,从而对钢丝性能产生不同的影响。
高速钢丝拉拔后表面和内部产生不同类型的缺陷:
(1)表面裂纹
图1展示了高速钢丝拉拔后的表面形貌(图中黑色箭头指示为拉拔方向)。从图中可以看出,经过拉拔变形后,钢丝表面均出现细小的沟槽。同一裂纹在不同位置的宽度差异较大。钢丝表面微裂纹数量、长度、宽度、深度会随拉拔道次变形量、拉拔速度等工艺参数变化而发生改变。
(2)内部微孔
图2为高速钢丝拉拔后的纵截面内部组织图。可以看到,拉拔后钢丝内部碳化物被拉断,且尺寸较大的碳化物优先发生破裂,破裂后的碳化物并未发生明显分离。在一次碳化物和基体的界面处均出现显著的微孔洞,随着拉拔变形的进行,部分微孔被金属基体填充并得以弥合。相比之下,基体内部自身产生的微孔数量相对较少。
(3)内部线缺陷
图3展示了高速钢丝拉拔后的TEM组织。可观察到,高速钢丝拉拔后发生显著的位错增殖,并伴随明显的位错缠结现象。碳化物及晶界对位错运动产生强烈阻碍,导致位错在这些区域塞积。进一步分析发现,与小尺寸碳化物相比,大尺寸碳化物周围的位错密度更高。由于位错增殖,导致高速钢丝拉拔变形后硬度提高。
高速钢丝拉拔缺陷导致钢丝拉拔性能下降,甚至导致钢丝早期异常断裂。高速钢丝缺陷与拉拔工艺密切相关,并在钢丝退火过程中发生复杂变化,最终对高速钢丝性能产生重要影响。