[发明专利]基于高强度耐疲劳双相不锈钢丝绳的研究方法及钢丝绳

说明书

本发明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17×25Fi结构。

技术领域

本发明属于高速铁路钢丝绳应用技术领域，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。

背景技术

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。

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。

因此，基于上述问题，本发明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。

发明内容

发明目的：本发明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。

技术方案：本发明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-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2×10⁶s^-1进行应力腐蚀测试。