中碳合金鋼大尺寸纜索錨具強韌化熱處理工藝研究.pdf

1、在過去的短短十幾年中，橋梁纜索用鋼絲的強度大幅度提升，強度由1570MPa提高到2000Mpa，提升幅度達22％。而對橋梁纜索的另一關鍵受力件—錨具，卻未得到同步發(fā)展，在鋼絲強度提高同時只單純通過加大錨具外形參數(shù)進行補強，未能探討在鋼絲強度等級大幅提升后，錨具材料內部應力的發(fā)展規(guī)律。本文結合中碳合金鋼大尺寸纜索錨具常用的三種合金鋼材料40Cr、42CrMo和40CrNiMoA，對其熱處理工藝進行系統(tǒng)研究，找出三種材料最合理的強韌化工藝，

2、并進一步研究了材料硬度等力學性能沿改性層的變化規(guī)律。另外，對高強度錨具強度薄弱位置一直未有有效手段進行強化，一旦應力偏高就有破壞的可能，給實際工程造成嚴重安全隱患。本文結合實際條件分析各種化學熱處理的特點，提出了一種有效的錨具強度薄弱位置強化手段。
　　對三種材料進行了淬火和不同回火溫度的調質處理工藝研究，得到了“硬度-壁厚”的變化規(guī)律：三種合金材料隨回火溫度的升高，回火硬度下降，此時淬火處理雖然可以獲得很高的硬度，但硬度隨壁厚的

3、變化過于急劇，容易誘發(fā)脆斷，反而對材料使用不利。因此，建議熱處理工藝為：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。在建議熱處理工藝下，開展高強度錨具用鋼沿壁厚方向硬度和力學性能規(guī)律探索，研究表明：當錨具壁厚超過40mm時，40Cr材料已滿足不了高強度錨具淬透性要求，宜采用淬透性更好的42CrMo和40CrNiMoA材料。另外，三種材料（鑄造

4、態(tài)和熱鍛態(tài)）在調質狀態(tài)下材料力學性能分析表明：鑄造態(tài)鋼不適合用于高強錨具材料；在硬度與壁厚的分布規(guī)律中，三種材料的淬透性40CrNiMoA＞42CrMo＞40Cr；在力學性能與壁厚的分布規(guī)律中，由于受淬透性影響，三種高強度錨具用鋼力學性能取值不能直接采用標準推薦值，建議40Cr、42CrMo和40CrNiMoA材料設計力學性能取值安全系數(shù)需分別提高20%、25%和15%以上。
　　通過對各種熱力學熱處理強化工藝分析，選用500℃.