高碳素钢丝的性能主要由钢丝内部微观组织决定，通常人们采用铅浴淬火获得高冷加工极限和高加工硬化系数的索氏体组织来满足其高性能，但是铅浴淬火因为铅污染问题越来越得到重视，人们迫切需要找到一种可替代的淬火工艺。水浴淬火因为无污染、节能、易观察等优势已被部分企业用于钢帘线、钢丝绳的生产，但是其具体的工艺调整规律及微观组织特点可参考文献却不多，使得水浴淬火工艺的广泛推广受到限制。本课题利用连续热镀锌钢丝生产作业线，研究了高碳钢丝水浴淬火工艺及热镀锌的特点，并与铅浴淬火钢丝进行对比，分析其优缺点。　　通过冷拉拔钢丝的金相组织观察和强度测试，发现随着应变量的增大，等轴状组织呈纤维化特征且抗拉强度增大;冷拉拔钢丝抗拉强度可通过修正后的波捷姆金公式进行预测:Rm=0.894×σb，σb为波捷姆金经验公式抗拉强度。　　研究了不同收线速度下正火钢丝的金相组织和力学性能变化特点，发现随着钢丝在炉时间的延长(30s～100s)，正火组织表现为球化珠光体向奥氏体的转变以及奥氏体晶粒长大和成分均匀化两个过程，抗拉强度先增大再趋于稳定。　　研究发现钢丝在水浴淬火时表现出膜沸腾特点，分为初期冷却阶段、稳定膜沸腾阶段及空冷珠光体转变阶段。力学性能测试结果表明，在一定淬火时间内，钢丝抗拉强度与水浴浸入长度满足线性关系;同样水浴浸入长度下，随着收线速度的加快，钢丝抗拉强度减小。利用SEM观察水浴淬火后钢丝索氏体组织并测试片层间距，发现细规格索氏体组织平均片层间距越小，钢丝抗拉强度越高，;对于粗规格钢丝，随淬火时间延长，因为水浴冷却效率低于相转变放热效率，会出现片层宽化的现象。　　锌层质量测试与镀层厚度统计结果表明，钢丝锌层质量随着直径与镀锌速度的增加而增大，其中纯锌层厚度受浸锌速度的影响较大。能谱分析结果说明钢丝热镀锌层由Г相(57.52 at.％Fe)、δ相、ζ相和η相组成。　　通过微观组织和机械性能对比，发现水浴淬火后钢丝内部先共析物含量较多，强度和韧性低于铅浴淬火;先共析物含量的多少、珠光体团尺寸及片层的均匀性表明水浴淬火是不等温淬火，水浴淬火替代铅浴淬火必须要解决淬火介质高温区内冷却速率不高的问题。