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汽车用高强度表面处理钢板
一般来说,钢的屈服强度增加,伸长率降低。但铁素体和马氏体双相钢(DP钢)和由于残余奥氏体加工诱发马氏体相变发生硬化而使变形量增加的TRIP钢(相变诱导塑性钢),比传统高强度钢具有更大的延性。此外,还开发出在200℃左右涂漆烘烤加热时硬度增加的烘烤硬化钢(BH钢)和添加Ti、Nb的超低碳BH钢。
在对高强度钢进行热镀Zn或合金化热镀Zn时,由于钢中的Mn、Si等强化元素和氧的亲和力较大,在镀Zn前的连续退火过程中优先被氧化,在钢板表面生成SiO2、Mn2SiO4等氧化物。这些氧化物降低了Zn液与钢的浸润性,是镀Zn钢板产生“露钢”缺陷的一个原因。
表面处理钢板的发展方向
由于Zn的良好耐蚀性以及对基板的替代腐蚀保护功能,用Zn和Zn合金进行表面处理的钢板得到广泛的应用。可以认为很难用简单方法来取代Zn的这些优良特性。但是,在Zn的替代腐蚀保护功能方面,由于对Zn阳极反应的非极化特性(阳极过电压很难增加),替代腐蚀电位很低,基本上是-1.0V,所以,在替代腐蚀反应过程中氢会渗入钢材,使钢材发生脆化。研究表明,用Al-Mg-Si合金替代Zn进行钢板热镀,可以抑制替代腐蚀电位的降低和氢渗入钢中。因此这是一个通过选择适当的合金组合减小氢脆的表面处理方法。
总之,由于Zn的物理、力学以及化学特性,很难改变Zn在钢板表面处理中的优势地位。因此,重要的不是单纯地用其他金属或合金替代Zn,而是通过钢的热处理、加工、化成处理、涂装等工艺的适当组合,开发出适用于不同用途和不同特性要求的表面处理工艺。
近日,宝钢成功研发生产出了高强耐蚀复合花纹板。该产品具有外形美观、表面防滑等优点,首批产品应用在宝钢股份炼铁厂,受到好评。
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工矿企业人行通道、沟道采用普通花纹盖板,由于日晒雨淋、高温烘烤等原因,盖板锈蚀问题非常突出,企业需投入大量物力、人力进行定期防腐涂漆。目前市场上的不锈钢花纹板产品,虽然耐蚀,但其强度难以满足生产需要。
针对市场需求,宝钢中央研究院复合轧制团队发挥宝钢股份直属厂部复合轧制技术优势和梅钢轧制花纹板的技术优势,结合梅钢多年的花纹板生产、研发经验,根据奥氏体不锈钢特性和复合轧制技术特点,创造性地开发了复合花纹板的生产工艺,解决了复合轧制生产过程中的诸多技术问题,在梅钢1422产线一次性试制成功BHW01三层单面复合花纹卷。由不锈钢与高强钢复合的花纹钢板,在保证耐蚀性的同时,了花纹板的力学性能,兼具耐蚀、美观与优良力学特性。
首批产品应用于宝钢股份炼铁区域。现场员工们普遍反映,该产品外观、强度均好于普通花纹板,减少了日常维护工序,且使用寿命大大延长。宝钢高强耐蚀复合花纹板具有广阔市场应用前景,可根据用户工作环境,定制不同耐蚀材质、花样设计的品种,适用于化学船舶、海洋平台、专用车辆、轨道交通车辆、建筑幕墙、装潢装饰等具有腐蚀性工作区域。目前,已有国外企业提出订购意向。
影响高强板设计应力的两个主要因素是抗疲劳性能和抗弹减性能,因而这两个因素成为当今高强板钢研究和发展的主题。目前高强板钢钢种的发展趋势是向经济性和高性能化方向发展,图2展示汽车用高品质高强板钢的应用领域。新一代超高强度高强板钢具有以下特征:
◆超高强度-韧塑性:抗拉强度≥2000MPa--断面收缩率≥50%;
◆高的疲劳强度和耐腐蚀疲劳性能:
◆优良的耐弹减性能;
◆良好的经济性。
通过新型钢种的研究开发。一方面通过优化现有高强板钢的合金元素含量并添加微合金化元素;将碳含量降低并添加V和Nb等。通过新型热加工和热处理工艺的研究开发。在现有钢种基本不变的情况下,通过形变热处理、感应热处理及在线热处理等工艺的研究开发,在充分保证经济性的前提下实现超高强度化。目前国外形变热处理和感应热处理工艺已广泛用于实际生产,实现在线高强板钢丝经过油淬-回火热处理工艺。
高品质悬架簧及气门簧的高强板钢丝经过的油淬-回火工艺是在瞬间(约20秒)完成的感应调质过程;而在高强板卷簧成型过程是采用冷卷簧;因此对钢材的内在质量特性提出极高的要求;如钢中非金属夹杂物的组成、分布、形状、数量,残余元素、五害元素、气体含量,机械性能,脱碳层,显微组织及其均匀性,晶粒度,表面质量,尺寸精度、钢材疲劳寿命等均有非常严格的要求产品关键技术特性:
(1)强度-塑性控制的追求目标:抗拉强度≥2200Mpa,断面收缩率≥50%;
(2)非金属夹杂物尺寸控制的追求目标:夹杂物尺寸≤5um;
(3)氧含量控制的追求目标:[T.O]≤8ppm;
(4)晶粒度控制的追求目标:晶粒度细于10级;
(5)脱碳层控制的追求目标:热轧态脱碳层≤直径0.4%mm。
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