随着光伏技术的发展与成熟,对硅片切割工艺要求越来越高,而冷拔高碳珠光体钢丝作为切割载体,其性能要求也非常高。由于冷拔珠光体高碳钢丝的低温退火处理工艺可有效地进一步提升屈服强度与抗拉强度,本文系统研究了低温退火工艺对钢丝力学性能(抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等)的影响规律,并通过对微观组织的表征解释了冷拔钢丝的强化机理和低温退火过程力学性能变化的内在原因,为设计合理的低温退火工艺提供有利的指导。首先,本文设计了不同温度的退火工艺(退火温度分别为100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃),并对高碳珠光体钢丝的抗拉强度、屈服强度、延伸率进行了系统的测试分析。研究发现在100℃-140℃区间退火时,抗拉强度随着温度升高而升高,在140℃达到最大值3847MPa,随着退火温度升高,抗拉强度急剧下降。屈服强度在100℃-180℃之间退火时,随着退火温度升高,屈服强度显著上升,在180℃达到最大值3784MPa,之后屈服强度随着退火温度升高显著下降。延伸率随着退火温度升高而下降,从未退火前的2.45%急剧下降到160℃时的2.17%,160℃后延伸率下降速度减缓,并在240℃时达到最小值2.13%。显然,合适的低温退火工艺有助于冷拔钢丝的力学性能提升。对未退火和经过不同温度退火的拉拔钢丝进行不同半径处的显微硬度测试,测试数据显示:(1)拉拔态钢丝硬度从表层801HV增加到芯部857HV,说明剧烈冷拉拔过程中的加工硬化程度表层至芯部逐步提高;(2)低温退火后的拉拔钢丝在不同半径处硬度变化规律不同,在180℃低温退火过程中,68?m处纵截面上硬度降低了7HV,而91?m处纵截面硬度提高了18HV;这可能是由于芯部变形量比较大,位错密度比较高,导致退火过程中碳原子更易在位错附近析出形成更高密度的硬化质点,进而造成了芯部硬度升高,表层区域硬度降低的现象。本文利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对不同拉拔状态和低温退火状态的高碳珠光体钢丝进行了系统表征,并对内在的强韧化机制进行了分析讨论。研究发现,随着冷拉拔过程中应变量的增加,初始的无序排列的层片状珠光体组织在拉拔过程中演变成沿着拉拔方向的长纤维状组织,材料的强度得到显著的提升,并且在低温退火过程中长纤维状组织的均匀性发生变化。在180℃退火强度达到峰值的同时,其组织均匀性最好,而在240℃退火时强度开始下降,组织由于回复再结晶发生粗化。同时对横截面组织的观察发现了第二相质点的析出现象,随着退火温度升高,第二相质点开始析出,在180℃强度达到峰值时,第二相质点的数量最多,而在240℃退火时,第二相质点发生了明显的长大粗化,强度开始急剧下降。本文通过对冷拔高碳珠光体钢丝低温退火工艺的研究,得到了不同退火温度下力学性能的变化规律,并制定了优化的低温退火工艺,即160度保温30min。该工艺已应用于实际生产,效果显著,能大幅度提升硅片切割的效率。