微合金化及控制轧制对高碳钢盘条组织和性能影响研究

摘要

随着大跨度桥梁建设的快速发展，为满足大跨径桥梁的安全性与轻量化要求，对桥梁缆索的强度、疲劳寿命等提出了更高的要求。镀锌钢丝是缆索的基本单元，目前，我国1860MPa级别桥梁缆索钢丝用热轧盘条基本上依靠进口，为打破国外技术垄断以及填补国内空白。围绕1860MPa级别桥梁缆索钢丝用热轧盘条的研发，本文研究了热变形参数和V微合金化对高碳钢盘条热变形奥氏体再结晶行为和室温组织的影响规律。
　　 使用Gleeble-3800热模拟试验机进行压缩试验，研究了应变速率、应变温度、道次间隔时间等热变形参数对SWRH82B盘条和SWRS82B(V)盘条热变形奥氏体再结晶行为的影响规律。结果表明，随形变温度降低，形变速率升高，高碳盘条动态再结晶越难发生，热变形奥氏体由动态再结晶逐渐转变为动态回复；相同形变条件下，V微合金化提高盘条热变形奥氏体稳态流变应力，增大动态再结晶临界应变量，抑制道次间隔时间内的静态再结晶；通过回归分析得到，SWRH82B盘条动态再结晶名义激活能Qdef=312KJ mol-1,SWRSS2B(V)盘条Qdef=324kJ mol-1。SWRH82B盘条静态再结晶激活能Q=177kJ mol-1,SWRSS2B(V)盘条Qdef=199kJ mol-1。进一步证明了V微合金化对高碳盘条再结晶的阻碍作用；通过对SWRH82B盘条和SWRSS2B(V)盘条动态再结晶曲线分析认为，低应变速率、高应变温度时，微合金元素V通过固溶拖拽机制抑制再结晶。高应变速率、低形变温度时，微合金元素V应变诱导析出V(cu)第二相，对再结晶产生强烈的阻碍作用。
　　 研究了热形变参数对SWRH82B盘条和SWRSS2B(V)盘条室温组织的影响。表明，奥氏体热形变温度越低，形变速率越高，得到盘条组织越细小；双道次变形过程中，形变温度越低，道次间隔时间越短，盘条室温组织越细小；相同热变形条件下，V微合金化通过降低珠光体转变温度，抑制高碳盘条再结晶和晶粒长大，沉淀析出V(CN)第二相降低C原子扩散速率等因素的综合作用，强烈细化珠光体片层间距。
　　 基于上述研究，通过高碳钢盘条成分和轧制工艺的调整，试生产了SWRSS2B(opt)盘条。SWRS82B(opt)盘条的奥氏体晶粒尺寸，珠光体片层间距均比较细小，其抗拉强度达到1270MPa，面缩率达到43％，冷拔(ε=1.62)后镀锌钢丝强度达1865MPa，能满足1860MPa级别大桥缆索钢丝用盘条的性能要求。