高强度镀锌钢丝表面硬度与扭转性能关系研究

文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１７)０８Ｇ０８０５３Ｇ０５

高强度镀锌钢丝表面硬度与扭转性能关系研究?

乔亚楠１,刘新宽１,刘一平１,陈小红１,高加强２,王军艺２

(１．上海理工大学材料科学与工程学院,上海２０００９３;２．宝山钢铁股份有限公司,上海２０１９００)

摘一要:一对高强度镀锌钢丝的扭转性能和拉拔钢丝的力学性能及微观组织进行研究.力学性能分析表明:扭转性能好的拉拔钢丝的强度和塑性相比扭转性能差的拉拔钢丝无较大差别,然而扭转性能好的拉拔钢丝表面显微硬度比扭转性能差的拉拔钢丝低,波动相对也较平稳.微观组织研究表明:扭转性能差的拉拔钢丝表层组织无半脱碳是其表面硬度较高的主要原因.

关键词:一镀锌钢丝;拉拔钢丝;表面硬度;脱碳;扭转

中图分类号:一T G１４２．１文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１７．０８．００９

０一引一言

桥梁缆索用热镀锌钢丝是大跨度桥梁的主要承重结构材料,在斜拉桥二悬索桥以及吊杆拱桥中被广泛应用[１Ｇ２].由于缆索结构非常纤细,是整个桥梁结构体系中对损伤反应最为敏感的部件[３].因此,对于研究和

开发更高技术指标的桥梁缆索用热镀锌钢丝显得尤为重要.

桥梁缆索用镀锌钢丝具有高强度二耐腐蚀以及低松弛等优点,并具有良好的韧性[４].近年来,随着经济的快速发展,我国的桥梁建设进入高峰期,大跨度桥梁如斜拉桥和悬索桥的建设数量及规模已达到国际先进水平[５].伴随着桥梁跨径的不断增大,为了保证安全性,桥梁缆索用镀锌钢丝必须具有一定的韧性,这通常用扭转性能来评价.扭转试验是评价钢丝扭转性能的一种有效方法,它能反映出试样的韧性高低及承受变形能力[６].在相同试验条件下,试样在断裂前能够承受的扭转次数越多,说明试样的韧性越高,承受变形能力越好;反之,则说明试样韧性低,承受变形能力差.然而开发高强度镀锌钢丝时出现的扭转不合问题,一直阻碍镀锌钢丝品质的提升.为了克服扭转不合,延长钢丝使用寿命,首先必须确定钢丝的失效原因.

新日铁对高碳珠光体钢丝的扭转分层问题作了大量研究.T．T a r u i等[７Ｇ８]认为钢丝在拉拔过程中的温升及应变促使渗碳体分解,导致铁素体中局部碳含量增加,从而导致钢丝扭转韧性急剧下降,并造成分层现象的发生.S．K．L e e等[９]学者的研究表明温升是导致扭转分层的一个主要原因,并通过一个恒温道次安排来消除扭转分层现象.W．V a nR e a m d o n c k等[１０]通过对钢丝人工时效扭矩Ｇ角度曲线和冷拉扭矩－角度曲线的比较说明了低温应变时效对扭转分层的影响.

桥梁缆索用镀锌钢丝的腐蚀问题也很重要,特别是氢

脆的影响.哥伦比亚大学的博士论文研究了桥梁缆索

用镀锌钢丝的腐蚀及氢脆问题,主要是F E M有限元分析,表明强度的降低不是因为氢含量,而是因为腐蚀

造成了钢丝形状不规则.还有一批专家[１１Ｇ１２]研究了退火条件对拉拔钢丝力学性能及分层现象的影响.目前东南大学Ｇ重庆大学Ｇ法尔胜Ｇ沙钢产学研体系正在关注钢丝扭转性能不合问题,但仍然没有解决.

材料的成分二组织和性能密切相关,硬度是材料的

一项重要力学性能指标.显微硬度可以有效反映材料

的微区力学性能,与扭转不合关系紧密.本文通过对

宝钢B８２M n Q L和B８７S i Q L拉拔钢丝的表面显微硬度进行测试,并着重对B８７S i Q L钢丝进行显微分析研究,为鉴别好差钢丝提供一个简单有效的表征方法.１一试验材料及方法

桥梁缆索用镀锌钢丝的生产工艺流程为热轧 斯

太尔摩冷却 盘条 酸洗二磷化 拉拔 镀锌 稳定

化处理 镀锌钢丝.

试验材料选取两种直径为?５mm的高碳钢钢丝,一种为强度１７７０M P a的B８２M n钢丝(镀锌钢丝和拉拔钢丝);另一种为强度１９６０M P a的B８７S i钢丝(镀锌钢丝和拉拔钢丝),每种钢丝分别测试２类(一好一差).

材料力学性能测试采用扭转试验,测试方法以现

有的G B/T２３９?金属线材扭转试验方法?为标准;金相组织观察采用G B/T１３２９９?钢的显微组织评定方法?;显微硬度测试则参考G B/T４３４２?金属显微维氏硬度试验方法?.

本文采用F A L C O N５００系列显微维氏硬度计,以及安装在其上的弧面硬度夹具进行表面显微硬度测

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乔亚楠等:高强度镀锌钢丝表面硬度与扭转性能关系研究

?基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１２０１１０７)

收到初稿日期:２０１６Ｇ１１Ｇ２７收到修改稿日期:２０１７Ｇ０５Ｇ１５通讯作者:刘新宽,EＧm a i l:x i n k u a n l i u＠１６３．c o m 作者简介:乔亚楠一(１９９１－),女,硕士,师承刘新宽副教授,从事高强度镀锌钢丝扭转破断及显微分析研究.

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