2022年行業(yè)分析日本高強鋼絲開發(fā)進展探析

日本高強鋼絲開發(fā)進展探析線材采納鉛浴淬火處理、拔絲加工獲得高強度鋼絲。作為有用鋼，這種高強度鋼絲具有很高的強度，鋼絲直徑從細徑鋼簾線到粗徑橋梁用鋼絲，被廣泛應用。鋼簾線作為賜予輪胎剛性的骨架材使用，橋梁用鋼絲作為承載全橋重量的主鋼纜使用，所以，鋼簾線和橋梁用鋼絲都要求高強度和疲憊特性。而且，高強度鋼絲在制造工序或使用中承受扭曲變形，假如扭曲變形時發(fā)生縱向裂紋，抗載荷和疲憊特性均降低，因此，要求鋼絲具有抗縱裂性?，F(xiàn)將日本高強鋼絲開發(fā)最新進展描述如下：

線材采納鉛浴淬火處理、拔絲加工獲得高強度鋼絲。作為有用鋼，這種高強度鋼絲具有很高的強度，鋼絲直徑從細徑鋼簾線到粗徑橋梁用鋼絲，被廣泛應用。鋼簾線作為賜予輪胎剛性的骨架材使用，橋梁用鋼絲作為承載全橋重量的主鋼纜使用，所以，鋼簾線和橋梁用鋼絲都要求高強度和疲憊特性。而且，高強度鋼絲在制造工序或使用中承受扭曲變形，假如扭曲變形時發(fā)生縱向裂紋，抗載荷和疲憊特性均降低，因此，要求鋼絲具有抗縱裂性。由于材料和制造技術的進展，已能夠滿意這些要求。目前，4000MPa級強度的鋼簾線和1800MPa級強度的橋梁用鋼絲已有用化。下面介紹鋼簾線和橋梁用鋼絲的強度和材料變化。

鋼簾線

在高強度鋼絲中，鋼簾線是強度最高的材料，鋼簾線是將線徑0.15-0.38mm、強度3000-4000MPa的超細鋼絲絞合而成，作為輪胎、傳送帶等橡膠制品的補強材料使用。輪胎用鋼簾線是20世紀上半葉開發(fā)的，但真正開頭使用是從20世紀60年月后半期。隨著機動化的進展，鋼簾線用量飛速增加。20世紀60年月使用的鋼簾線用鋼絲是0.7%C鋼，由于以改善燃料利用率為目的的輪胎輕量化，要求鋼簾線進一步提高強度。通過提高拔絲加工應變，來提高鋼絲的強度，但由于易發(fā)生縱裂，所以采納鉛浴淬火處理來提高強度和增加拔絲加工硬化率。在鉛浴淬火處理的高強度化中，增加滲碳體體積率和珠光體片層間距微細化是有效的方法。在增加拔絲加工硬化率中，片層間距微細化對提高強度有效。提高c含量和添加Cr對兩種方法均有效，所以，這兩種方法成為高強度化的主要方法，從20世紀80年月開頭使用0.8%C共析鋼，最近使用0.9%過共析鋼，現(xiàn)在開發(fā)的主要是C含量≥0.9%的Cr添加鋼。C含量超過1.0%的過共析Cr添加鋼也在開發(fā)之中。

在像鋼簾線這樣超細鋼絲的拔絲中，雜夾物是斷絲的主要緣由。為削減粗大夾雜物，將澆鑄階段生成的夾雜物在其后的軋制、拔絲工序中變形、破裂，微細化到無害尺寸是有效的方法。因低熔點夾雜物變形良好，所以，正在進行非金屬夾雜物低熔點化的討論。由于這種鋼材的開發(fā)和拔絲技術的進步，當時2800MPa級的鋼簾線強度，20世紀80年月提高到3200-3400MPa級;90年月初期達到3600MPa級，現(xiàn)在已達到4000MPa級，目前正在進行超過4000MPa級鋼簾線的研發(fā)。

橋梁用鋼絲

主跨長度超過500m的大橋基本是懸索橋或斜拉橋，采納熱浸鍍鋅鋼絲捻成的鋼絞線支撐。懸索橋用的鍍鋅鋼絲線徑約5mm，斜拉橋使用線徑7mm左右的鋼絲。日本最早的懸索橋是若戶大橋（1962年建成，主跨長度367m），當時主要使用1570MPa級0.8%C材（JISG3502的SWRS82B）。但是，隨著橋梁跨度增加，為了降低施工成本和縮短工期，要求鍍鋅鋼絲高強度化。在結構用鋼標準（JSSⅡ）中，對橋梁用鍍鋅鋼絲規(guī)定了用扭曲試驗扭曲到斷裂的扭曲次數(shù)下限值。由于產生縱裂的鋼絲斷裂扭曲次數(shù)降低，所以，抑制縱裂變得更為重要。因此，與鋼簾線一樣，通過增加C量和添加Cr達到高強度化的例子許多。而且抑制熱浸鍍鋅槽加熱時的強度降低也很重要，增加Si含量是極有效的方法。熱浸鍍鋅工序的強度降低是由于滲碳體片層斷開，拉伸的片層組織斷裂。Si幾乎不固溶在滲碳體中，所以當珠光體相變時，從滲碳體相向相鄰的鐵素體相集中，在滲碳體和鐵素體界面富集。認為該Si富化層成為隨碳C集中的滲碳體斷開和球化的障礙。世界最長的懸索橋日本明石海峽大橋（1770MPa級），采納的是0.82%C-Si鋼。作為斜拉橋用鋼，使用0.88%C-Si-Cr鋼的1770MPa級正在有用化。

上述總結了高碳鋼絲的開發(fā)狀況和最近的技術動向。該領域