基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳技术

本发明专利技术属于高速铁路钢丝绳应用技术领域，具体公开了基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳，包括以下步骤，步骤1、通过JmatPro软件模拟试验确定高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳钢丝材料成分并进行熔炼锻造。步骤2、对不同参数下固溶处理后的试样确定最佳固溶工艺参数。步骤3、对最佳固溶处理的23Cr7Ni2Mo0.6Cu双相不锈钢进行应力腐蚀试验。本发明专利技术的基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳的有益效果在于：以高强度、低有害相析出敏感性、高耐腐蚀性能为要求，通过软件模拟的方法对张力补偿绳用双相不锈钢进行了成分优化设计，得出钢丝绳钢丝配比为，Cr:23%，Ni:7%，Mo:2%，Cu:0.6%，钢丝绳采用17

【技术实现步骤摘要】
基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳


[0001]本专利技术属于高速铁路钢丝绳应用
，具体涉及基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳。

技术介绍

[0002]随着高速铁路的飞速发展，传统的奥氏体不锈钢张力补偿绳已经难以满足新电气化铁路建设标准所提出的性能要求。相比奥氏体不锈钢，双相不锈钢具有强度高，耐应力腐蚀、抗疲劳性能好等优点，是新一代高性能张力补偿绳制造的良好选材。现有牌号的双相不锈钢在丝材加工方面还面临着变形抗力大、两相变形不协调、有害相析出等问题。
[0003]为此，本研究针对张力补偿绳的服役环境和丝材的加工特点，设计、制备了一种新型的双相不锈钢张力补偿绳，对张力补偿绳用双相不锈钢的热变形行为、固溶处理工艺以及应力腐蚀行为进行了系统研究，并对新型张力补偿绳的绳股结构进行了合理设计，以期为双相不锈钢张力补偿绳制造领域的生产与应用提供理论参考。具体研究内容如下：（1）张力补偿绳用双相不锈钢的成分优化设计，根据双相不锈钢合金化机理确定合金体系，并对体系中各元素含量进行正交设计，利用JmatPro软件对正交表中各成分进行性能模拟，通过对比获得最优合金成分；（2）张力补偿绳用双相不锈钢热变形行为研究，对设计、制备得到的双相不锈钢进行热压缩模拟实验，建立该钢热变形本构模型，绘制热加工图，确定最佳热变形参数，并对热变形过程中两相的变形协调与动态软化行为进行深入研究；（3）张力补偿绳用双相不锈钢固溶工艺研究，通过不同参数的固溶处实验，总结主要固溶参数对双相不锈钢各项性能的影响规律，确定张力补偿绳用双相不锈钢的最佳固溶工艺；（4）冷变形对双相不锈钢性能的影响规律及中间退火工艺研究。通过对冷轧变形后的双相不锈钢进行慢应变速率拉伸试验，总结冷变形对双相不锈钢力学与耐应力腐蚀性能的影响，通过不同参数的退火实验确定张力补偿绳用双相不锈钢的最佳中间退火工艺，（5）通过对比不同捻制方式钢丝绳的性能特点结合张力补偿绳服役特点，确定张力补偿绳绳股结构，并利用截面几何关系确定丝径配比。
[0004]因此，基于上述问题，本专利技术提供基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳，通过软件模拟的方法对张力补偿绳用双相不锈钢进行了成分优化设计，得出高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳钢丝最优成分配比为Cr:23wt.%，Ni:7wt.%，Mo:2wt.%，Cu:0.6wt.%，高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳采用17
×
25Fi结构，捻制方向选择左向或者右向交互捻制，中心股、中心边股与边股的直径之比为1.6:1:2。
[0006]技术方案：本专利技术的一方面提供基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法，包括以下步骤，步骤1、通过JmatPro软件模拟试验确定高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳钢丝
材料成分并进行熔炼锻造，利用Gleeble
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3500型热模拟试验机对23Cr7Ni2Mo0.6Cu双相不锈钢进行高温压缩试验测试热加工工艺对其组织与性能的影响。步骤2、对不同参数下固溶处理后的试样进行组织观察、硬度测试、拉伸测试、物相分析以及电化学测试，测试固溶参数变化对双相不锈钢各项性能的影响规律，综合结算各项性能，确定最佳固溶工艺参数。步骤3、对最佳固溶处理的23Cr7Ni2Mo0.6Cu双相不锈钢进行应力腐蚀试验，其中，选择5wt.% FeCl3溶液作为腐蚀介质，拉伸速率为0.00006mm/s，等效应变速率2
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10
6 s
‑1进行应力腐蚀测试。
[0007]本技术方案的，首先进行补偿绳用双相不锈钢成分分析，结合各合金元素在双相不锈钢中的作用，确定了双相不锈钢成分体系，并利用JmatPro软件对钢的成分进行正交模拟实验，确定了补偿绳用双相不锈钢的最优成分配比，其次对Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢热变形行为分析，Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈的热加工参数安全区比较宽大，应变较小时Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈的失稳区主要出现在低温低应变速率，应变量大于0.6时失稳区向高温高应变区域转移，确定最佳的热加工参数窗口为1050℃~1150℃/0.01s
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1~1s
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1，最后分析固溶处理对双相不锈钢组织与性能的影响，钢丝的拉拔变形过程希望材料具有较高的塑性、较低的变形抗力以及良好的组织均匀性，并且较低的硬度有利于降低模具的磨损，得出张力补偿绳用Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢的固溶处理温度为1020℃。
[0008]本技术方案的，所述基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法，还包括分析冷变形对双相不锈钢组织与性能的影响，Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢在5wt.% FeCl3溶液和应力的共同作用下，奥氏体相优先发生腐蚀溶解，铁素体相得到保护，奥氏体的长条状形态能够使其对腐蚀侵入起到导向作用，有效阻碍了横向裂纹的形成与扩展，条状奥氏体越细长，对腐蚀的导向作用越明显，得出增大变形量对降低Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢应力腐蚀敏感性有利。
[0009]本专利技术的另一方面提供基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳，所述高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳钢丝，由以下其化学成分按质量百分比组成，Cr:23%，Ni:7%，Mo:2%，Cu:0.6%，余量：Fe及不可避免的杂质。
[0010]本技术方案的，所述基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳采用17
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25Fi结构，捻制方向选择左向或者右向交互捻制，中心股、中心边股与边股的直径之比为1.6 : 1 : 2，单股中粗丝与填充丝的直径之比为1 : 0.35；当整绳直径设为10mm时，中心股粗丝直径为0.45mm，填充丝直径0.16mm，中心边股粗丝直径0.28mm，填充丝直径0.1mm，边股粗丝直径0.55mm，填充丝直径0.2mm。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳的有益效果在于：（1）以高强度、低有害相析出敏感性、高耐腐蚀性能为要求，通过软件模拟的方法对张力补偿绳用双相不锈钢进行了成分优化设计，结果表明最优成分配比为，Cr:23%，Ni:7%，Mo:2%，Cu:0.6%；（2）不同应变量下的热加工图表明，Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈的热加工参数安全区比较宽大，应变较小时Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈的失稳区主要出现在低温低应变速率，应变量大于0.6时失稳区向高温高应变区域转移，最佳的热加工参数窗口为1050℃~1150℃/0.01s
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‑1；（3）Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢在960℃及以下保温时会有σ相析出，较高的固溶温度对钢的组织均匀性有利，保温时间设为2h时，随着固溶温度的升高，硬度和强度先下降后上升，分别在1020℃和1050℃达到最小值94.4HRB和547MPa，
延伸率先升后降，在9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、通过JmatPro软件模拟试验确定高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳钢丝材料成分并进行熔炼锻造，利用Gleeble
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3500型热模拟试验机对23Cr7Ni2Mo0.6Cu双相不锈钢进行高温压缩试验测试热加工工艺对其组织与性能的影响；步骤2、对不同参数下固溶处理后的试样进行组织观察、硬度测试、拉伸测试、物相分析以及电化学测试，测试固溶参数变化对双相不锈钢各项性能的影响规律，综合结算各项性能，确定最佳固溶工艺参数；步骤3、对最佳固溶处理的23Cr7Ni2Mo0.6Cu双相不锈钢进行应力腐蚀试验，其中，选择5wt.% FeCl3溶液作为腐蚀介质，拉伸速率为0.00006mm/s，等效应变速率2
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‑1进行应力腐蚀测试。2.根据权利要求1所述的基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法，其特征在于：首先进行补偿绳用双相不锈钢成分分析，结合各合金元素在双相不锈钢中的作用，确定了双相不锈钢成分体系，并利用JmatPro软件对钢的成分进行正交模拟实验，确定了补偿绳用双相不锈钢的最优成分配比，其次对Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢热变形行为分析，Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈的热加工参数安全区比较宽大，应变较小时Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈的失稳区主要出现在低温低应变速率，应变量大于0.6时失稳区向高温高应变区域转移，确定最佳的热加工参数窗口为1050℃~1150℃/0.01s
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1，最后分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋红兵，方峰，刘振宇，周江，蒋红俊，陶文明，曹光明，李成刚，
申请(专利权)人：江苏亚盛金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：