[发明专利]一种无碳化物贝氏体桥索钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种无碳化物贝氏体桥索钢及其制造方法，所述无碳化物贝氏体桥索钢具有以下以重量％所示的化学成分组成：C：0.25‑0.30％、Si：1.20‑1.50％、Mn：0.90‑1.30％、Al：2.0‑3.0％、P：0.01％以下、S：0.01％以下、Co：0.55‑0.65％、W：0.40‑0.60％；其余为Fe及不可避免的杂质。本发明提供一种无碳化物贝氏体桥索钢及其制造方法，以满足桥梁大跨度、轻量化建设的需求。

技术领域

本发明涉及桥梁缆索用线材领域。更具体地说，本发明涉及一种无碳化物贝氏体桥索钢及其制造方法。

背景技术

桥索钢丝是现代桥梁(斜拉索桥、悬索桥)的安全承重件，由高碳钢盘条经冷拔、热镀锌而成。从上世纪90年代至今，桥索钢丝强度不断提升，逐渐由1670MPa、1770MPa向1860MPa、1960MPa发展，高强度意味着更大的桥梁跨度(满足跨江、跨海需求，减少对生态、通航的影响)、更高的安全性(降低桥梁自重)和更低的投资成本(减少用钢量)，是衡量桥梁建造水平的关键性指标。

数据显示，作为现代桥梁的“生命线”的缆索钢丝，其强度每提高10％，则缆索相应减重下降10％以上。材料强度的提高能增强主缆的跨越能力，在跨越距离一定时则能减小缆索体系的材料用量或者提高主缆的安全系数：规划中的意大利墨西拿海峡大桥为主跨3300m的双塔悬索桥，采用1860MPa镀锌钢丝主缆后，主缆总重约166500吨，相比1770MPa镀锌钢丝主缆，降低近10000吨。因此，随着桥梁跨径的越来越大以及对桥梁建设要求的提高，缆索向更高强度发展的趋势是必然的。

当前，桥梁缆索用钢丝全部都是由过共析盘条经拉拔和镀锌而成，不同强度等级的缆索钢丝对应不同牌号的热轧盘条，如82B(碳含量0.82％)对应钢丝强度1770MPa，87Mn(碳含量0.87％)对应钢丝强度1860MPa，97Si(碳含量0.97％)对应钢丝强度2000MPa。而随着强度的提升，碳含量增加，偏析、组织等控制愈加困难，冶炼、轧制工艺窗口狭窄；同时，随着碳含量的增加，钢丝强度增加，脆性增大，显著降低了钢丝韧性和安全性。因此，传统过共析钢逐渐难以适应超高强度的性能要求并且发展前景有限，急需要寻找一种新型超高强度钢，以满足工程建设需求。

另外，桥索钢丝都经历过大应变变形，钢丝储存了较高的能量，在遇到火灾或其他高温环境时，在较低的温度下微观组织即可发生变化并且难以检测，严重影响了桥梁的安全性，因此有必要开发一种桥索钢丝。

近年，超高强度钢研发出现了新的亮点，而最具有革命性的发现是2004年Bhadeshia等人发现的无碳化物贝氏体钢，其组织由细长的贝氏体铁素体和薄膜状富碳的残余奥氏体交替组成，无碳化物贝氏体组织中的铁素体与母相半共格关系，低温转变带来的细晶组织以及铁素体内部的微细结构和高密度位错共同决定了无碳化物贝氏体钢的高强度；而残奥属于面心立方结构，其滑移系多，能缓解应力集中，属于软相，显著提高了无碳化物贝氏体钢的韧性。

当前，桥索钢全部是珠光体组织(过共析钢)且主要针对2000MPa以下镀锌钢丝用热轧盘条的生产：公开号CN102181786A涉及一种1670MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制备方法；公开号CN101311288A涉及一种1770MPa级桥梁斜拉索镀锌钢丝用盘条及其制造方法；公开号CN102634730A涉及一种1860MPa级桥梁缆索镀锌钢丝用盘条及其制造方法；公开号CN105671443A涉及一种1960MPa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法；以上四种方法生产的盘条拉拔后钢丝强度均小于2000MPa，在国际上已有相关或相似性能产品的工程应用，属于常规或改良型产品。