高碳钢丝多道次拉拔及矫直对残余应力的影响

蔡 磊，朱建国，程 亮,，张帅今，唐 斌

(1. 盛利维尔(中国)新材料技术股份有限公司，江苏 常州 213000)(2. 江苏理工学院材料工程学院，江苏 常州 213001)(3. 西北工业大学 凝固技术国家重点实验室，陕西 西安 710072)

1 前 言

冷拉拔高碳珠光体钢丝具有极高的强度，是目前强度最高的钢铁制品[1]。由于其优异的力学性能，拉拔钢丝被广泛用作轮胎帘线、焊丝、弹簧及切割丝等，在工业生产中占据重要地位[1-3]。然而，受拉拔本身工艺特性及摩擦的影响，钢丝横截面的变形很不均匀，从而在成形后产生残余应力。残余应力的存在显著影响冷拔钢丝的疲劳寿命、屈服强度等一系列使用性能[2-4]，因此拉拔过程及后处理过程中残余应力的形成与演变行为受到国内外的广泛关注。

目前，研究钢丝残余应力的实验方法主要包括衍射法、切口法、钻孔法等[3]。受限于钢丝尺寸，其中切口法、钻孔法等破坏性测量法不适用于细丝；而无损测量如衍射法等只能检测钢丝表面的残余应力。利用X射线，Willemse等[5]及Yang等[6]采用逐层剥蚀的方式衍射测量出了钢丝从表层到心部的残余应力分布，然而这种方法效率低下且成本较高。随着计算机及数值分析技术的发展，采用弹塑性有限元理论分析钢丝拉拔过程中的残余应力演变逐渐成为一种有力手段。基于Ansys、Abaqus、Deform-3D等有限元数值仿真平台[7-9]，人们能够方便、快速地对拉拔成形过程中的多物理场进行全过程追踪，从而揭示拉拔成形过程中残余应力的形成和演变规律。……