發(fā)布時間：2019-06-14 07:58

【摘要】：高碳鋼82B盤條是生產(chǎn)大規(guī)格、高強度、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和鋼絲繩的主要原材料。82B盤條經(jīng)熱處理、拉拔、鍍鋅等工序,生產(chǎn)出高強度和超高強度的鋼絲繩、鋼絞線,廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、碼頭等領(lǐng)域,是我國建筑行業(yè)不可或缺的重要原材料。國內(nèi)外的專家學(xué)者都致力于提高82B盤條的強度和開發(fā)更高強度的新盤條產(chǎn)品,研究發(fā)現(xiàn),用碳、硅元素來替代釩、鎳等貴重合金元素來強化82B盤條,既能保障盤條的強度,又能有效地節(jié)約生產(chǎn)成本。本文以82B鋼盤條為研究對象,通過提高碳、硅元素的含量來提升盤條的強度,通過改善熱處理工藝來提升高碳鋼82B盤條的綜合性能,研發(fā)了新產(chǎn)品87Si鋼盤條,通過研究82B和87Si鋼盤條的力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織、不同冷卻速度下盤條的硬度變化規(guī)律等來對比分析兩鋼種性能與組織的關(guān)系。對82B和87Si鋼盤條進行力學(xué)拉伸試驗研究表明,與82B鋼盤條相比較,87Si鋼盤條的抗拉強度提升了50MPa,延伸率下降了0.1%,斷面收縮率下降了1.8%。由于碳元素能固溶在鐵素體中,對盤條的強度和硬度影響最大,但是碳元素的存在也會降低盤條的塑性和韌性;當(dāng)硅元素含量小于0.5%時,硅元素含量每增加0.1%,盤條的抗拉強度增加8MPa,當(dāng)硅元素含量超過0.5%時,盤條的抗拉強度增幅減小;在82B和87Si鋼盤條錳元素含量范圍內(nèi),每增加0.1%的錳元素,盤條的強度會提升約10MPa。87Si鋼盤條比起82B鋼盤條,強度明顯上升,塑性略有下降,是碳、硅、錳等元素共同作用的結(jié)果。在金相顯微鏡下觀察82B和87Si鋼盤條的微觀組織,白色組織為珠光體,灰暗色組織為索氏體,通過金相分析軟件Image tools對索氏體含量進行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)82B鋼的索氏體含量約為89%,87Si鋼的索氏體含量約為90%,主要是碳、硅元素的增多,產(chǎn)生了更多的鐵素體和滲碳體,在珠光體相變過程中生成了更多的索氏體。在掃描電鏡下觀察82B和87Si鋼盤條的索氏體片層,82B鋼盤條的索氏體平均片層間距為162.6nm,87Si鋼盤條的索氏體平均片層間距為138nm。與82B鋼盤條比較,87Si鋼盤條的索氏體片層間距減小了24.6nm。87Si鋼盤條的索氏體片層間距減小,提高了87Si鋼盤條的強度和硬度。對82B和87Si鋼盤條進行熱模擬試驗,實驗結(jié)果表明當(dāng)冷速為5℃/s時,82B和87Si鋼盤條的索氏體含量最高,綜合力學(xué)性能最好。當(dāng)冷速不超過7℃/s時,兩種盤條中87Si鋼盤條索氏體含量較高;當(dāng)冷速為7℃/s~20℃/s時,兩種盤條中82B鋼盤條索氏體含量較高;當(dāng)冷速為5℃/s時,馬氏體組織開始出現(xiàn);當(dāng)冷速在5℃/s~7℃/s時,兩種盤條中82B鋼盤條馬氏體含量較高;當(dāng)冷速在7℃/s~20℃/s時,兩種盤條中87Si鋼盤條馬氏體含量較高。在低冷速下,87Si鋼盤條生成更多的索氏體,在高冷速下,87Si鋼盤條生成更多的馬氏體。與82B鋼盤條相比,87Si鋼盤條各冷速下的珠光體相變開始轉(zhuǎn)變溫度比82B鋼盤條的珠光體的相變開始轉(zhuǎn)變溫度要低,87Si鋼盤條的CCT曲線相比于82B鋼盤條向左下方偏移。將熱模擬實驗后的82B和87Si鋼盤條試樣置于維氏硬度計下進行硬度實驗,隨著冷速的增大,82B和87Si鋼盤條的硬度增高。當(dāng)冷速為5℃/s時,82B鋼盤條的硬度值為409.4HV,87Si鋼盤條的硬度值為418HV。根據(jù)維氏硬度和抗拉強度的對應(yīng)關(guān)系來換算,82B鋼盤條的抗拉強度為1318.8MPa,此冷速下的熱模擬試樣強度比在線生產(chǎn)的82B盤條強度提升44.8MPa,87Si鋼盤條的抗拉強度為1344MPa,此冷速下的熱模擬試樣強度比在線中試生產(chǎn)的87Si盤條強度提升了20MPa。
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【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG356.45;TG161

【參考文獻】

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本文編號：2499241