原文传递
中碳合金钢大尺寸缆索锚具强韧化热处理工艺研究
| 论文题名： | 中碳合金钢大尺寸缆索锚具强韧化热处理工艺研究 |
| 关键词： | 桥梁缆索用钢丝;中碳合金钢;缆索锚具;热处理;强韧化工艺 |
| 摘要： | 在过去的短短十几年中，桥梁缆索用钢丝的强度大幅度提升，强度由1570MPa提高到2000Mpa，提升幅度达22％。而对桥梁缆索的另一关键受力件—锚具，却未得到同步发展，在钢丝强度提高同时只单纯通过加大锚具外形参数进行补强，未能探讨在钢丝强度等级大幅提升后，锚具材料内部应力的发展规律。本文结合中碳合金钢大尺寸缆索锚具常用的三种合金钢材料40Cr、42CrMo和40CrNiMoA，对其热处理工艺进行系统研究，找出三种材料最合理的强韧化工艺，并进一步研究了材料硬度等力学性能沿改性层的变化规律。另外，对高强度锚具强度薄弱位置一直未有有效手段进行强化，一旦应力偏高就有破坏的可能，给实际工程造成严重安全隐患。本文结合实际条件分析各种化学热处理的特点，提出了一种有效的锚具强度薄弱位置强化手段。 对三种材料进行了淬火和不同回火温度的调质处理工艺研究，得到了“硬度-壁厚”的变化规律：三种合金材料随回火温度的升高，回火硬度下降，此时淬火处理虽然可以获得很高的硬度，但硬度随壁厚的变化过于急剧，容易诱发脆断，反而对材料使用不利。因此，建议热处理工艺为：40Cr材料：850℃淬火+520℃回火；42CrMo材料：850℃淬火+550℃回火；40CrNiMoA材料：850℃淬火+600℃回火。在建议热处理工艺下，开展高强度锚具用钢沿壁厚方向硬度和力学性能规律探索，研究表明：当锚具壁厚超过40mm时，40Cr材料已满足不了高强度锚具淬透性要求，宜采用淬透性更好的42CrMo和40CrNiMoA材料。另外，三种材料（铸造态和热锻态）在调质状态下材料力学性能分析表明：铸造态钢不适合用于高强锚具材料；在硬度与壁厚的分布规律中，三种材料的淬透性40CrNiMoA＞42CrMo＞40Cr；在力学性能与壁厚的分布规律中，由于受淬透性影响，三种高强度锚具用钢力学性能取值不能直接采用标准推荐值，建议40Cr、42CrMo和40CrNiMoA材料设计力学性能取值安全系数需分别提高20%、25%和15%以上。 通过对各种热力学热处理强化工艺分析，选用500℃.8h.2N.6H.0.5C氮碳共渗工艺对锚具强度薄弱位置进行强化处理，经静强度检验，其强度和塑韧性均有明显提高，达到了局部强化的效果。 |
| 作者： | 周祝兵 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 闫牧夫;宁世伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
