摘要：利用电子探针中的面分析功能，研究分析了82B盘条拉拔断裂的原因。结果表明，由成分偏析而形成的中心区域马氏体，以及盘条中大型脆性夹杂物，是引起82B高碳钢盘条产生断裂的主要原因。
关键词：定性分析 面分析 马氏体 成分偏析 夹杂物
1、前言
82B钢盘条是生产高强度、低松弛预应力混凝土结构用钢丝和钢绞线的主要原料。由于PC钢丝和钢绞线广泛应用于高层建筑、桥梁、石油化工和铁路等工程领域，因而需要82B高碳盘条具有稳定的化学成分、纯净的钢质、优良的力学性能、均匀的金相组织以及较高的索氏体程度[1，2]。但82B钢盘条在拉伸、拉拔过程中容易产生脆断，从而影响其使用性能。为此，本研究选取拉拔脆断试样进行检验和分析，以期寻找出其断裂原因。
电子探针面分析是将电子束沿样品表面进行扫描，通过探测扫描区域所含元素的X-射线获得元素的面分布，图像的亮暗直接反映扫描区域内所含元素的X-射线强度。研究材料中夹杂，析出及元素偏析常用此方法。本文运用电子探针的面分析功能，对82B盘条拉拔断裂的原因进行分析。
2、实验材料及方法
实验中所用材料为某厂生产的82B盘条拉拔断裂试样，经PDA检测其主要化学成分如表1所示。试样沿纵向剖开，经标准方法研磨抛光后，用4%硝酸酒精溶液腐蚀，在Zess光学显微镜下观察其显微组织结构，采用电子探针分别对试样的纵截面、横截面进行面扫描，分析各元素及夹杂物的面分布情况。
表1 82B盘条的化学成分（wt%）
Table1 The chemical composition of 82B （wt%）
3、实验结果与分析
3.1 盘条中心元素偏析分析
对82B拉拔断裂的纵截面进行金相观察，室温下的正常组织应该为珠光体和索氏体，但金相组织观察发现，如（图1）所示，在盘条的纵截面中心区域有长条状的针状马氏体组织特征，现需要检测出马氏体上元素的偏析种类，以确定马氏体的形成原因。采用岛津EPMA-1610型电子探针对马氏体组织及周围进行了Cr，Mn等元素的面扫描，如图2（a）、（b）所示。
实验结果表明，在马氏体组织处存在明显的Mn和Cr元素的偏析，其他元素变化不明显。有研究证明[3]，由于Mn和Cr两元素的富集，将提高过冷奥氏体在转变区尤其是低温转变区的稳定性，使连续冷却转变曲线右移，导致马氏体的临界冷速降低。所以正是这种偏析强烈推迟盘条心部珠光体类组织转变，导致在盘条表面形成珠光体类组织的情况下，中心区域生成了马氏体。
3.2 盘条中夹杂物分析
图3（a）所示为82B拉拔断裂横截面处观察到的夹杂物的背散射电子像，从图中可以看出，长条状夹杂物分为两种类型，电子探针定性分析结果如表2所示。根据定性分析结果，对O、Al、Ca、Si、Mg几种元素进行电子探针X-射线面扫描，元素的面分布图如图3（b）～（f）所示。
从图中可以看出，长条状夹杂物是氧化铝、氧化镁、氧化硅和氧化钙的复合氧化物，它破坏了基体的连续性，从而成为拉拔断裂的原因之一。
图3 夹杂物的背散射电子像和电子探针面扫描图像
Fig.3 The backscattered electron images and EPMA mapping images of inclusion
4、结语
通过对盘条中心的元素偏析和夹杂物分析得出，盘条拉拔断裂的主要原因为：
（1）盘条中心区域由于Mn， Cr元素的偏析，形成了针状马氏体组织，马氏体属于脆性相，在盘条的拉拔变形过程中与基体变形不一致，不利于拉拔的继续进行，是拉拔断裂的一个主要原因。
（2）盘条中出现长条形夹杂，其成分是氧化铝、氧化镁、氧化硅和氧化钙的复合氧化物，为脆性夹杂，破坏了基体的连续性，成为拉拔断裂另一主要原因。
综上，由成分偏析而形成的心部马氏体，以及盘条中大型脆性夹杂物，都是引起82B高碳钢盘条产生脆断的主要原因。
参考文献
[1]张翔.高碳钢82B线材的质量改进[J].轧钢，2001，18（4）：21-23.
[2]李文琴.预应力钢丝断裂原因分析[J].金属制品，2001，27（4）：36-37.
[3]王健安.金属学与热处理[M].1980版.
