第三，织构现象的产生。在塑性变形过程中由于晶粒的转动，随着变形程度的增加，各晶粒的取向将大致趋于一致，这种由于变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织叫做变形织构。一般情况下，当金属冷变形量达到10一2O％时，择优取向便达到了可以觉察的程度；当达到80—90％时，多晶体呈现明显的各向异性。这在大多数情况下都是不利的，但某些场合可以被利用，如用来提高硅钢片的某一方向的导磁率。

第四，残余内应力。经冷塑性变形的金属，放置一段时间后，可能会自动发生变形。这是由于变形金属内部存在着内应力而造成的。经过塑性变形，外力对金属所作的功，约90％以上在使金属变形的过程中变成了热，使金属温度升高(后面将叙述钢丝拉拔时的发热及其危害);而小于10％的功则转化为内应力残留于金属中，使金属内能增加。

所谓内应力即平衡于金属内部的应力，它主要是由于金属在外力作用下所产生的内部不均匀而引起的。内应力一般分为三类：第一类内应力(宏观内应力)，如金属表层与心部变形量不同会形成平衡于表层与心部之间的内应力;第二类内应力(微观内应力)，由于晶粒或亚晶粒间的变形不均匀而造成的在晶粒或亚晶粒之间保持平衡的内应力，或称晶间应力；第三类内应力(晶格畸变内应力)，因位错等晶格缺陷的产生而引起其附近的晶格畸变，这种晶格畸变所产生的内应力只在几百个、几千个原子范围内维持平衡。

第三类内应力是使金属强化的主要原因，也是变形金属的主要内应力；而第一、二类内应力，虽然它们在变形金属中所占比例不大，但在大多数情况下不仅会降低金属的强度，而且还会因随后应力松驰或发生重新分布而引起金属变形。

减少或消除残余应力的措施，通常有机械方法和热处理方法。例如拉丝、合股后的残余应力用矫直器，使其表面产生相反的附加应力而消除之；回火胎圈钢丝的回火处理，某些制品的退火处理，都是为了消除或降低残余应力。

二、金属塑性变形的基本定律

1.体积不变定律

    金属在塑性变形过程中(除铸造金属在压力加工的最初阶段外)保持体积不变，即塑性变形前的体积等于变形后的体积。

                                V0=Vk (4—1)

  式中：Vo——金属塑性变形前的体积

Vk-——金属塑性变形后的体积

πd02l0/4=πdk2lk/4

                    d02l0=dk2lk     (4—2)

  式中：d0,dk——钢丝塑性变形前、后的直径；

l。，lk——钢丝塑性变形前、后的长度。

  2.切应力定律    

    这一定律包括两个方面：第一、金属晶体的塑性变形过程，主要是由于晶格间的滑移(不是双晶)而发展起来的;第二，金属的塑性变形只有在金属内的切应力达到金属的屈服点时才有可能发生。

3.弹性变形存在定律

    金属的塑性变形总是伴随有弹性变形。一般是先有弹性变形，后有塑性变形。金属发生塑性变形后，仍保留一部分弹性变形。

    4.最小阻力定律

    金属在塑性变形过程中，其内部质点将沿阻力最小的方向流动。因此，钢丝在拉拔中因受到模壁的限制而只能沿着阻力最小的拉拔方向伸长。

    5.附加应力定律

    金属在塑性变形过程中，其内部产生的应力有两种：基本应力和附加应力。基本应力是伴随着外力同时产生的，它平衡外力，并在外力去除后立即消失;附加应力并不因载荷的消失而消失，在塑性变形完毕之后，往往仍保留于金属内部，因此附加应力又称残余应力。

四、冷拉条件对钢丝力学性能的影响

    冷拉钢丝的力学性能包括前述的变形抗力指数(弹性极限、屈服极限、强度极限、硬度)和塑性指数(伸长率、断面收缩率)，还有韧性指数(弯曲值，扭转值)。

    钢帘线用钢丝不仅要求具有高的强度，还必须具有良好的韧性。铅淬火一电镀后的钢丝(直径约0.8—1.6mm)要做扭转试验和弯曲试验，细拉后的帘线单丝(直径约0.15—O.38mm)要做扭转试验和打结强度率试验。   

    反复弯曲是检验钢丝韧性的一个重要指标，用来表示钢丝的径向疲劳性能，即在反复拉、压应力作用下承受弯曲应力的能力。试验时，弯曲力方向垂直于钢丝轴线，每次弯曲1800，直到断裂，次数愈多其性能愈好。不同直径的钢丝用不同的弯曲半径，按GB238《金属线材反复弯曲试验方法》执行。对于细直径的钢丝(<O.5mm)，一般不做弯曲试验，而做打结强度率试验，即钢丝打结(相当于3600弯曲)后的强度与原强度之比，用百分数表示，按GB228执行。

    扭转试验是检验钢丝在固定或交变方向扭转时的塑性变形能力，还可显示出金属变形的不均匀性、表面缺陷及内部缺陷，用来表示钢丝的轴向疲劳性能。试验时，钢丝试样的一端固定，另一端向任一方向扭转3600 (一圈)为一次，次数越多其性能越好。其试验方法按GB239《金属线材的扭转试验方法》执行。

    钢丝经冷拉后，其力学性能都有了不同程度的改变。这些性能的变化，除了与金属化学成份及其含量、金相组织有密切关系外，也与冷加工过程所采用的冷加工变形条件，例如：钢丝的总压缩率、部分压缩率、模孔角度、拉拔速度、冷却与润滑条件、发热时效等有直接的关联。

    1.总压缩率的影响

    几乎所有的碳素钢丝，不论低、中、高碳钢丝的抗拉强度都将随着总压缩率的增加而升高，其屈服极限和弹性极限也增高，相对地钢丝的塑性指标，即伸长率和断面收缩率下降。

    在用加大总压缩率的方法来提高冷拉钢丝的强度时，一定要防止过大的冷加工硬化，否则，虽然钢丝的强度上去了，但其韧性(弯曲值、扭转值)会恶化，严重的会形成脆性材料，反复弯曲值极低。弯曲性能在冷拉中的变化规律一般是，先随总压缩率的增加而急剧下降，然后随总压缩率的继续加大而回升，达到一定限度后其弯曲值又急剧下降。据资料介绍，对于中、高碳钢丝，总压缩率在72--86％范围内可以得到较高的弯曲值，总压缩率在70--85％范围内有较好的扭转值。

    所以在实际生产中，总压缩率的选择不仅要考虑产品强度要求，而且要考虑产品韧性指标要求。钢丝的强度不能单纯靠加大其压缩率来保证，而要选择合适的原料钢号(含碳量及其它化学成份含量)来保证。总压缩率的合理值应该既能保证钢丝强度极限达到要求，又能保证良好的综合韧性，同时使中间热处理的次数最少，工艺循环周期最短。

   2.部分压缩率的影响

   部分压缩率包括两个概念，一是平均部分压缩率，二是道次压缩率。

   一般来说，在相同总压缩率条件下，平均部分压缩率提高(即减少拉拨道次)，则钢丝的抗拉强度有所提高，但弯曲值和扭转值有所降低。通常，低碳钢丝的平均部分压缩率取值较大，中、高碳钢丝取值较小;钢丝直径大的取值较大，直径小的取值较小。但在现代拉丝机的设计中却有取较小的平均部分压缩率而增大总压缩率的趋势，如意大利Redalli公司制造的14个卷筒的双卷筒拉丝机，钢丝从Ф3.0㎜拉至ФO.8㎜，总压缩率92.89％，平均部分压缩率只有17.2％。

高强度钢丝，为了确保韧性，应采用多道次较小的部分压缩率，这样可以使钢丝索氏体中的渗碳体片能够在拉拔过程中进行塑性弯曲并沿钢丝轴向旋转，直到总压缩率达90％时仍可保证原索氏体形态沿拉拔方向伸长，而不会破裂。若部分压缩率过高，一开始就可在钢丝组织内部观察

到渗碳体片的破裂，当总压缩率超过60％时，渗碳体几乎全部破碎，导至钢丝产生脆性。

    3.拉拔速度的影响

    研究表明，只要保证足够的冷却条件，以2m／s作低速拉拔和以22m／s作高速拉拔，钢丝拉拔后的力学性能区别不大，在电子显微镜下检查，两者在变形后都具有同一典型结构。但在没有良好的润滑、冷却系统(包括卷筒冷却、模子冷却)条件下，当拉拔速度超过一定值后继续拉拔，将明显影响钢丝的力学性能，表现为强度值升高，韧性值下降，其中扭转值下降尤为显著。这是因为在拉拔中，外力所做的功有90％以上变成了热能，使钢丝在拉拔中的温度经常处于150---240℃甚至更高，从而产生“时效”硬化现象，钢丝发脆。钢丝含碳量愈高，直径愈大，拉拔速度越高脆化现象就越严重。为了大幅度提高拉拨速度，现代拉丝机的设计，都在强化冷却方面采取了许多措施，如卷简壁喷水冷却、窄缝式水冷、水冷加风冷、用循环水冷却模具、钢丝出模后直接水冷，或设计成上、下卷筒以增加积线量，等等。各种型号的拉丝机都规定了某种线径的最大拉拔速度，冷却条件是拉拔速度的重要制约因素。如果没有相应的措施来控制温升，则由于拉拔发热过高不仅导致钢丝表面质量和内在质量下降，而且引起润滑剂的润滑失效(润滑剂的化学分解和焦化，润滑膜的破裂和消失，使钢丝不均匀变形加剧，甚至断裂)和模具寿命的缩短(模子局部高温处易于磨损形成模孔磨损不均，由于模套与横芯的膨胀系数相差悬殊造成压合不紧而使模芯易于破裂)。

    4.拉丝模和润滑剂的影响

    拉丝模孔的几何尺寸特别是工作锥角度，对冷拉钢丝的力学性能有一定影响。对于中、高碳钢丝而言，当工作锥角度在6°一24°(全角)范围内变动时，抗拉强度极限的变动不大，但对韧性有一定影响，弯曲值随着模孔角度的加大而增加，扭转值随着模孔角度的加大而减小。

    润滑膜的厚度随拉丝速度的增加而明显地减小，并随拉拔钢丝抗拉强度的增加而减小。拉拔时润滑不允许中断，否则钢丝就成为模子的磨损件，拉拔温度自动升高；当润滑膜破裂时，对于含碳量大于O.45％的钢丝会产生边缘马氏体，当弯曲变形时，在边缘马氏体区域就形成裂纹并逐步加深，起切口作用。润滑剂是通过减小摩擦和产生温度而间接地影响冷拉钢丝的力学性能，所以国内外对拉丝润滑剂都给予高度的重视。

    在制定拉拔路线时，要综合考虑上述冷拉条件对钢丝力学性能的影响。

意大利GCR公司制造的MTR干式拉丝机，兼有积线式、活套式和直进式拉丝机的优点。该型拉丝机已由江阴南菁机械厂完成了国产化。用于粗拉的拉拔卷筒和积线卷筒为Φ560／440mm，用于中拉为Φ350／270mm；若辅以优质润滑剂，则最大拉拔速度，粗拉为lOm／s，中拉为14m／s。当拉拔Φ0.8㎜钢丝时，若进线直径为2.25㎜，则总压缩率为87.4％，共拉9道，平均部分压缩率为20.5％。

 五、拉丝常见缺陷

    在拉丝生产中，由于原料、设备、工艺条件、操作等因素，会造成种种钢丝缺陷，使产品质

量不台格。拉丝中比较常见的缺陷及其原因，有以下几个方面：

    (一)成品钢丝尺寸不合格

    1.成品钢丝直径超差

    (1)新换上的拉丝模，点动开车后测量线径，若超差，则属于模子制造误差或模子“错号”，应更换拉丝膜，

    (2)生产过程中成品钢丝直径超出正的允差，主要是因为操作者未做到勤检查所致，若超出负的允差，通常称之为“缩丝”，其主要原因是润滑不良。这种现象多发生在高速拉拨的情况下，尤其在湿拉中较为常见。或者是由于润滑剂不能适应高速拉拔，或者是由于涂层不佳不能将润滑剂有效载入模孔.或者润滑剂堵塞模孔(往往是由于拉丝模入口锥角度太小或定径带过长引起)造成润滑不良。部分压缩率过大，也有可能“缩丝”。有时拉拔条件有所改善，“缩丝”现象消失，造成整盘钢丝两头直径合格中间不合格，检验不易发现，影响钢丝的通条性能。

    2.钢丝椭圆度超差，产生原因是：一方面由于拉丝模本身制造误差，这种情况下在开车前检查便可发现;另一方面是由于钢丝拉拔前处理不好(酸洗不净，涂层不良)或者拉丝模材质不好，导致模子磨损不均，钢丝变形不均。