中碳合金鋼大尺寸纜索錨具強(qiáng)韌化熱處理工藝研究.pdf

1、在過(guò)去的短短十幾年中，橋梁纜索用鋼絲的強(qiáng)度大幅度提升，強(qiáng)度由1570MPa提高到2000Mpa，提升幅度達(dá)22％。而對(duì)橋梁纜索的另一關(guān)鍵受力件—錨具，卻未得到同步發(fā)展，在鋼絲強(qiáng)度提高同時(shí)只單純通過(guò)加大錨具外形參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，未能探討在鋼絲強(qiáng)度等級(jí)大幅提升后，錨具材料內(nèi)部應(yīng)力的發(fā)展規(guī)律。本文結(jié)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(duì)其熱處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，找出三種材料最合理的強(qiáng)韌化工藝，

2、并進(jìn)一步研究了材料硬度等力學(xué)性能沿改性層的變化規(guī)律。另外，對(duì)高強(qiáng)度錨具強(qiáng)度薄弱位置一直未有有效手段進(jìn)行強(qiáng)化，一旦應(yīng)力偏高就有破壞的可能，給實(shí)際工程造成嚴(yán)重安全隱患。本文結(jié)合實(shí)際條件分析各種化學(xué)熱處理的特點(diǎn)，提出了一種有效的錨具強(qiáng)度薄弱位置強(qiáng)化手段。
　　對(duì)三種材料進(jìn)行了淬火和不同回火溫度的調(diào)質(zhì)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(shí)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(guò)于急劇，容易誘發(fā)脆斷，反而對(duì)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(qiáng)度錨具用鋼沿壁厚方向硬度和力學(xué)性能規(guī)律探索，研究表明：當(dāng)錨具壁厚超過(guò)40mm時(shí)，40Cr材料已滿足不了高強(qiáng)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(diào)質(zhì)狀態(tài)下材料力學(xué)性能分析表明：鑄造態(tài)鋼不適合用于高強(qiáng)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(xué)性能與壁厚的分布規(guī)律中，由于受淬透性影響，三種高強(qiáng)度錨具用鋼力學(xué)性能取值不能直接采用標(biāo)準(zhǔn)推薦值，建議40Cr、42CrMo和40CrNiMoA材料設(shè)計(jì)力學(xué)性能取值安全系數(shù)需分別提高20%、25%和15%以上。
　　通過(guò)對(duì)各種熱力學(xué)熱處理強(qiáng)化工藝分析，選用500℃.