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原文传递桥梁缆索用SWRS82B镀锌钢丝扭转性能及其影响因素的研究

论文题名：	桥梁缆索用SWRS82B镀锌钢丝扭转性能及其影响因素的研究
关键词：	镀锌钢丝;扭转性能;裂纹起源;低温时效;合金元素;渗碳体球化
摘要：	随着桥梁跨度的增大，对桥梁缆索用SWRS82B镀锌钢丝的性能提出了更高的要求。不仅要求镀锌钢丝具有超高的强度，还对扭转性能等韧塑性指标有较高要求。以如何提高钢丝的扭转性能为目标，主要研究了三个方面的内容:钢丝扭转裂纹观察与分析，钢丝生产过程中温度对扭转性能的影响以及合金元素对钢丝扭转性能的影响。　　利用慢扭转实验配合金相显微镜寻找异常断裂的裂纹起源，发现裂纹起源于1/4直径附近，而不是切应力最大的钢丝表面。主要原因是钢丝内部的残余应力改变了扭转时应力的分布情况，使最大应力出现在钢丝1/4直径附近。通过SEM观察裂纹发现钢丝扭转分层裂纹在铁素体内扩展，而裂纹附近并无异常组织。　　研究了拉丝时温升及镀锌时间对扭转性能的影响。低温时效能够导致扭转分层现象的产生。低温时效导致钢丝分层的机制是C原子的扩散引起的时效硬化，C原子从间隙位置和渗碳体分解后从渗碳体扩散至铁素体位错中。在扭转时C原子钉扎位错从而导致应力集中，最后导致裂纹过早萌生。故认为铁素体内的碳原子浓度过高是导致扭转分层的原因。　　钢丝在450℃下保温，珠光体的球化程度随着时间的增加而变大。450℃下短时间保温可以使C原子扩散，时效硬化机制起作用而使钢丝扭转出现分层，与低温时效的效果类似;长时间保温可以导致渗碳体球化，即时效软化机制开始起作用。而渗碳体球化能导致扭转斜劈断，对扭转性能的恶化影响很大。　　为了研究合金元素对钢丝扭转性能的影响，设计了三种不同成分的盘条，进行重新索氏体化处理，然后经不连续拉拔成钢丝。用3DAP表征了合金元素在高碳钢中的分布，V元素绝大部分存在于渗碳体中，Si元素在渗碳体和铁素体的界面处有偏聚现象。V元素的加入提高了盘条的抗拉强度和面缩率，Si元素的加入则以提高抗拉强度为主。V，Si元素均细化了盘条的片层间距且均提高钢丝的加工硬化率。　　 DSC实验结果表明，合金元素V的添加增加了渗碳体的稳定性，抑制了渗碳体的分解。但是V的加入却加大了第二个放热峰的热效应，原因是1.87应变下S82B钢丝渗碳体严重碎化为渗碳体的球化提供了便利。而Si元素的加入消除了第一个放热峰，且推迟了第二个放热峰的出现温度。合金元素Si的加入增加了渗碳体的稳定性，不仅抑制了渗碳体的分解，还抑制了渗碳体的球化，与Si元素在相界面处的偏聚有关。　　在应变量为1.56时，S82B钢丝内没有出现渗碳体碎化现象。V元素的加入提高了钢丝镀锌前后的扭转性能，而Si元素对镀锌后钢丝扭转性能下降有一定的抑制作用。在高应变量为1.87时，V元素的加入降低了钢丝镀锌前后的扭转性能，主要原因是S82B钢丝样品的组织出现了渗碳体碎化现象，且镀锌后组织球化严重。而Si元素的加入对扭转性能的提高有一定的作用。
作者：	马忠泉
专业：	材料学
导师：	黄海波;方峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文