[發明專利]基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法及鋼絲繩

有效

• 申請號: 202111126871.4
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113944058B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 蔣紅兵;方峰;劉振宇;周江;蔣紅俊;陶文明;曹光明;李成剛
• 申請（專利權）人: 江蘇亞盛金屬制品有限公司
• 主分類號: D07B1/06
• 分類號: D07B1/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明屬于高速鐵路鋼絲繩應用技術領域，具體公開了基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法及鋼絲繩，包括以下步驟，步驟1、通過JmatPro軟件模擬試驗確定高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩鋼絲材料成分并進行熔煉鍛造。步驟2、對不同參數下固溶處理后的試樣確定最佳固溶工藝參數。步驟3、對最佳固溶處理的23Cr7Ni2Mo0.6Cu雙相不銹鋼進行應力腐蝕試驗。本發明的基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法及鋼絲繩的有益效果在于：以高強度、低有害相析出敏感性、高耐腐蝕性能為要求，通過軟件模擬的方法對張力補償繩用雙相不銹鋼進行了成分優化設計，得出鋼絲繩鋼絲配比為，Cr:23%，Ni:7%，Mo:2%，Cu:0.6%，鋼絲繩采用17×25Fi結構。

技術領域

本發明屬于高速鐵路鋼絲繩應用技術領域，具體涉及基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法及鋼絲繩。

背景技術

隨著高速鐵路的飛速發展，傳統的奧氏體不銹鋼張力補償繩已經難以滿足新電氣化鐵路建設標準所提出的性能要求。相比奧氏體不銹鋼，雙相不銹鋼具有強度高，耐應力腐蝕、抗疲勞性能好等優點，是新一代高性能張力補償繩制造的良好選材。現有牌號的雙相不銹鋼在絲材加工方面還面臨著變形抗力大、兩相變形不協調、有害相析出等問題。

為此，本研究針對張力補償繩的服役環境和絲材的加工特點，設計、制備了一種新型的雙相不銹鋼張力補償繩，對張力補償繩用雙相不銹鋼的熱變形行為、固溶處理工藝以及應力腐蝕行為進行了系統研究，并對新型張力補償繩的繩股結構進行了合理設計，以期為雙相不銹鋼張力補償繩制造領域的生產與應用提供理論參考。具體研究內容如下：(1)張力補償繩用雙相不銹鋼的成分優化設計，根據雙相不銹鋼合金化機理確定合金體系，并對體系中各元素含量進行正交設計，利用JmatPro軟件對正交表中各成分進行性能模擬，通過對比獲得最優合金成分；(2)張力補償繩用雙相不銹鋼熱變形行為研究，對設計、制備得到的雙相不銹鋼進行熱壓縮模擬實驗，建立該鋼熱變形本構模型，繪制熱加工圖，確定最佳熱變形參數，并對熱變形過程中兩相的變形協調與動態軟化行為進行深入研究；(3)張力補償繩用雙相不銹鋼固溶工藝研究，通過不同參數的固溶處實驗，總結主要固溶參數對雙相不銹鋼各項性能的影響規律，確定張力補償繩用雙相不銹鋼的最佳固溶工藝；(4)冷變形對雙相不銹鋼性能的影響規律及中間退火工藝研究。通過對冷軋變形后的雙相不銹鋼進行慢應變速率拉伸試驗，總結冷變形對雙相不銹鋼力學與耐應力腐蝕性能的影響，通過不同參數的退火實驗確定張力補償繩用雙相不銹鋼的最佳中間退火工藝，(5)通過對比不同捻制方式鋼絲繩的性能特點結合張力補償繩服役特點，確定張力補償繩繩股結構，并利用截面幾何關系確定絲徑配比。

因此，基于上述問題，本發明提供基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法及鋼絲繩。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法及鋼絲繩，通過軟件模擬的方法對張力補償繩用雙相不銹鋼進行了成分優化設計，得出高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩鋼絲最優成分配比為Cr:23wt.％，Ni:7wt.％，Mo:2wt.％，Cu:0.6wt.％，高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩采用17×25Fi結構，捻制方向選擇左向或者右向交互捻制，中心股、中心邊股與邊股的直徑之比為1.6:1:2。

技術方案：本發明的一方面提供基于高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩的研究方法，包括以下步驟，步驟1、通過JmatPro軟件模擬試驗確定高強度耐疲勞雙相不銹鋼絲繩鋼絲材料成分并進行熔煉鍛造，利用Gleeble-3500型熱模擬試驗機對23Cr7Ni2Mo0.6Cu雙相不銹鋼進行高溫壓縮試驗測試熱加工工藝對其組織與性能的影響。步驟2、對不同參數下固溶處理后的試樣進行組織觀察、硬度測試、拉伸測試、物相分析以及電化學測試，測試固溶參數變化對雙相不銹鋼各項性能的影響規律，綜合結算各項性能，確定最佳固溶工藝參數。步驟3、對最佳固溶處理的23Cr7Ni2Mo0.6Cu雙相不銹鋼進行應力腐蝕試驗，其中，選擇5wt.％FeCl₃溶液作為腐蝕介質，拉伸速率為0.00006mm/s，等效應變速率2×10⁶s^-1進行應力腐蝕測試。