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| 內容簡介： |
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本书整合了国内外高性能桥梁缆索钢领域的前沿研究成果，紧密结合生产实践与工程应用实际，对现有高性能桥梁缆索钢进行了系统且深入的梳理与剖析。内容主要包括高性能桥梁缆索钢的特点、主要分类，桥梁缆索钢的强韧化技术及合金成分设计，桥梁缆索钢制造关键技术，桥梁缆索钢的服役性能等，可为材料科学领域的科研人员、工程技术人员，以及桥梁工程领域的设计、施工与维护专业人士提供参考。
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| 目錄：
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第1章 大跨度缆索承重桥梁的发展 001
1.1 斜拉桥的演变历史 001
1.2 现代斜拉桥的发展 004
1.3 悬索桥的演变历史 006
1.4 现代悬索桥的发展 008
1.5 斜拉桥和悬索桥的未来发展趋势 009
参考文献 010
第2章 高性能桥梁缆索钢 011
2.1 概述 011
2.2 国内外高强度桥梁缆索钢的发展 012
2.2.1 国外高强度桥梁缆索钢的发展 012
2.2.2 国内高强度桥梁缆索钢的发展 012
2.3 桥梁缆索钢的性能特点与要求 013
2.3.1 钢丝强度 013
2.3.2 扭转性能 013
2.3.3 抗腐蚀性能 014
2.4 高强度桥梁缆索钢丝成分设计特点 014
2.4.1 C元素 015
2.4.2 Si元素 015
2.4.3 Mn元素 015
2.4.4 Cr元素 015
2.4.5 V元素 015
2.5 桥梁缆索钢盘条热处理工艺发展现状 016
2.5.1 铅浴冷却 016
2.5.2 盐浴冷却 016
2.5.3 水浴冷却 017
2.6 桥梁缆索钢发展展望 019
2.6.1 超高强度钢盘条 019
2.6.2 超高强度钢丝 021
参考文献 022
第3章 桥梁缆索钢的强韧化技术及合金成分设计 025
3.1 强化技术 025
3.1.1 固溶强化 025
3.1.2 组织强化 028
3.1.3 位错强化 030
3.1.4 析出强化 031
3.2 韧化技术 032
3.2.1 中心偏析控制 033
3.2.2 非金属夹杂物 036
3.2.3 微观结构调控 048
3.3 合金成分设计 052
3.3.1 V的微合金化 053
3.3.2 Nb的微合金化 063
3.3.3 Ti的微合金化 070
3.3.4 Mn/Si的协同作用 078
3.3.5 Nb/V/Ti复合微合金化 082
3.3.6 其他合金元素的作用 088
参考文献 089
第4章 桥梁缆索钢制造关键技术 098
4.1 冶炼夹杂物的控制 099
4.1.1 夹杂物无害化冶炼技术 099
4.1.2 酸性渣体系对夹杂物的影响 100
4.1.3 高碱性渣体系对夹杂物的影响 102
4.1.4 钢中气体含量的控制对夹杂物的影响 104
4.1.5 纯净钢控制技术与夹杂物优化 106
4.1.6 夹杂物塑性化变形过程 106
4.1.7 夹杂物预测与顶渣控制技术 107
4.1.8 超纯净的夹杂物控制技术 107
4.1.9 夹杂物分析方法 108
4.2 连铸坯生产过程的缺陷控制 111
4.2.1 角部裂纹缺陷特征 111
4.2.2 连铸坯表面缺陷影响因素 113
4.2.3 皮下气泡缺陷特征 116
4.2.4 皮下气泡形成的影响因素 117
4.2.5 皮下气泡控制措施 119
4.3 盘条控制轧制技术 120
4.3.1 动态再结晶行为 122
4.3.2 控制轧制对高碳钢盘条组织的影响 124
4.4 热处理技术 126
4.4.1 斯太尔摩风冷 126
4.4.2 在线等温水浴/盐浴 128
4.4.3 离线铅浴/盐浴 128
4.4.4 不同热处理工艺下珠光体盘条组织特征 129
4.5 冷拔 130
4.5.1 盘条的表面处理 130
4.5.2 冷拔钢丝强化机制 130
4.5.3 微观组织结构及缺陷 133
4.6 热镀 136
4.6.1 桥梁缆索用热镀锌钢丝的特性 136
4.6.2 桥梁缆索用热镀锌钢丝生产技术 137
4.6.3 钢丝的稳定化处理工艺 138
4.6.4 镀锌工艺参数对钢丝力学性能的影响 138
4.6.5 镀锌工艺参数对热镀锌后钢丝的影响 141
4.6.6 不同收线速度对钢丝镀层的影响 143
4.6.7 镀层对钢丝抗拉强度的影响 145
参考文献 146
第5章 桥梁缆索钢的服役性能 152
5.1 疲劳断裂 152
5.1.1 材料力学分析 153
5.1.2 断裂力学分析 154
5.1.3 损伤力学分析 156
5.1.4 裂纹扩展研究 157
5.2 钢丝疲劳寿命评估 160
5.2.1 基本原理 160
5.2.2 钢丝疲劳失效试验 165
5.2.3 钢丝疲劳断口形貌 166
5.2.4 疲劳S-N 曲线 167
5.2.5 疲劳P-S-N 曲线 170
5.2.6 疲劳γ-P-S-N 曲线 172
5.3 点蚀 177
5.3.1 点蚀机理 177
5.3.2 点蚀坑对钢丝疲劳寿命的影响 179
5.3.3 桥梁钢疲劳腐蚀 184
5.3.4 短裂纹扩展阶段的损伤演化机理 190
5.4 应力腐蚀 191
5.4.1 应力腐蚀的基础理论 191
5.4.2 桥索钢应力腐蚀的特点 194
5.4.3 桥索钢应力腐蚀的影响因素 196
5.5 氢脆 200
5.5.1 电化学充氢条件下的SSRT 201
5.5.2 热脱附谱(TDS) 206
5.5.3 微观结构表征 208
5.5.4 分子动力学建模 209
5.5.5 氢对材料性能的影响 211
5.6 结论 214
参考文献 215
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| 內容試閱：
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桥梁是生命线工程，在“一带一路”倡议和“交通强国”“海洋强国”“西部大开发”等国家战略中具有重要地位。为满足经济和社会发展需求，桥梁建设正向山区、沿江和外海延伸，驱动缆索承重桥梁向超大跨方向发展。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出了“加快建设交通强国”的发展战略。发展超大跨缆索承重桥梁用关键材料是实现这一战略的基础之一。
现代缆索承重桥梁起源于美国布鲁克林大桥，是世界上第一座现代大跨度缆索承重桥梁。经过近百年发展，2022年国外建成了主跨2023m的1915恰纳卡莱大桥，缆索强度已从1120MPa提高至1960MPa。我国于1999年建成首座千米级桥梁——主跨1385m的江阴长江大桥，2018年建成主跨1700m的杨泗港长江大桥，缆索强度由1570MPa提升至1960MPa。其间，法尔胜泓昇集团、中信泰富江阴兴澄特钢等企业联合哈尔滨工业大学、重庆大学、东南大学、武汉科技大学等高校形成“产学研”团队，打破了缆索材料依赖进口的局面，实现了“盘条钢丝缆索”全产业链的国产化。随着跨径和通航的需要，缆索承重桥梁正在向超大跨发展，对关键钢结构材料的力学性能、耐腐蚀性能及抗疲劳性能有着极为严格的要求。为了满足交通工程建设的需求，需要对新一代钢铁材料的冶金质量与加工制备等方面的关键共性技术进行深入研究，并开展服役性能的系统评价，以促进高性能桥梁缆索钢的技术发展与工程应用。
为此，本书在总结国内外高性能桥梁缆索钢研究结果及生产与应用实践的基础上，对现有高性能桥梁缆索钢进行了系统梳理。结合作者多年从事研发与应用的经验，针对高性能桥梁缆索钢独特的组织特点与性能要求，详细介绍了高性能桥梁缆索用钢铁材料的物理冶金规律，揭示了生产过程中的关键技术原理，明确了高性能桥梁缆索钢发展的方向。
第1章概述了大跨度缆索承重桥梁的发展。第2章概述了高性能桥梁缆索钢的特点、主要分类及发展趋势。第3章首先论述了高性能桥梁缆索钢的材料设计和组织调控基本原理，给出了典型合金元素在钢铁材料中的作用规律，可作为高性能桥梁缆索钢设计的参考；然后论述了组织细化理论及其对力学性能的影响规律，同时说明了钢铁材料的基本相变规律及其在开发高性能桥梁缆索钢中的应用。第4章首先从炼钢的洁净度出发，论述了夹杂物控制机理，其次指出了连铸坯的主要缺陷及控制方法，然后重点论述了控制轧制和控制冷却的基本原理、以在线水浴为特征的新一代热处理条件下热轧钢材组织性能调控基本规律，还介绍了高性能桥梁缆索钢的典型冷拔及热镀工艺。第5章强调了高性能桥梁缆索钢在服役过程中的疲劳、腐蚀、多因素耦合断裂特征及相关防护策略与寿命预测，为高性能桥梁缆索钢的设计及选材提供了依据。
本书由吴开明等编著，第1章由胡丞杨、张梦佳编写，第2章由胡丞杨、周杰、万成功、张梦佳编写，第3章由周杰、胡丞杨、贾力、张腾运、张梦佳编写，第4章由胡丞杨、蔡攀、鲍思前、张剑锋、耿思远、赵军、薛花娟、朱晓雄编写，第5章由胡丞杨、赵天亮、侯廷平、蔡攀、张梦佳、贾力、朱晓雄编写。
本书是在国家重点研发计划“先进结构与复合材料”重点专项“超大跨缆索承重桥梁用关键材料研发与示范应用”(2022YFB3706700)，以及“十三五”国家重点研发计划“高性能桥梁用钢”(2017YFB0304800)的支持下完成的。在本书的编写过程中得到了东南大学、北京科技大学等高校以及中信泰富江阴兴澄特钢、中国宝武集团等企业的大力支持，在此表示衷心的感谢。
由于本书涉及多学科交叉，且材料科学正在以日新月异的速度向前发展并不断涌现新的成果，因此本书对新成果的总结难免会有疏漏；加之编者的水平有限，定会有不足和偏颇之处。敬请广大读者批评指正。
编著者
2024.12
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