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Q550D高强板是先进航空发动机在700℃以上使用的高强度、高蠕变抗力紧固件用合金。该合金具有良好的耐腐蚀性能、优良的塑韧性,是目前使用温度 的高强度紧固件合金之一。因其具有优良的综合性能,除可做650℃~750℃服役的高强度紧固件外,也是涡轮叶片、涡 和飞机与飞行器着陆齿轮的理想选材。
Q550D高强板中Al、Ti、Nb、Ta等元素的总含量达8.4%,是高合金化的高温合金;高的合金化程度使其在冶炼凝固过程中易产生严重枝晶偏析和各种枝晶低熔点(共晶)脆性相;枝晶间低熔点脆性相会成为热加工过程中裂纹的萌生源,因而Q550D高强板是热加工过程变形抗力大、热加工塑性差的难变形高温合金。
Q550D高强板冷拔银亮棒材研制存在四方面技术难点:(1)锻造方面:热加工抗力大、塑性差、成型困难,在钢锭锻造过程中易劈头和开裂;(2)轧制方面:热轧过程中坯料棱角处易产生横向裂纹;(3)固溶热处理方面:Q550D高强板对热处理工艺参数十分敏感,因而热轧棒材加热温度和冷却速度十分关键;(4)冷拔方面:包括变形量分配及润滑,冷拔时随着变形量的累积,加工硬化效应显著,应力迅速增加造成冷拔成型困难,因而冷拔时每道次变形量需合理分配;在冷拔过程中因强度高,成型困难,易破坏模具,易出现表面划伤及搓衣板型磨损等表面缺陷,如果没有好的润滑措施,使冷拔工序无法顺利完成。
表面处理钢板的开发状况和发展方向
表面处理钢板应用领域的扩展和性能
表面处理钢板大部分是镀Zn钢板。2008年,日本镀Zn钢板产量是1500万t,其中77%是热镀Zn钢板。镀Zn钢板用于汽车、建筑、电器和其他方面,其中有一半用于汽车。
从80年代起55%Al-Zn热镀钢板在日本得到广泛应用。在海盐影响很大的海岸地带,镀Al钢板发生孔蚀,耐蚀性下降。长期暴露腐蚀的结果表明,镀Zn钢板由于Zn的消耗而产生红绣,而5%Al和55%Al-Zn镀层钢板保持了耐蚀性和替代腐蚀保护功能。55%Al-Zn镀层的金属组织是在一次结晶的富Al相晶粒之间存在着含b-Zn的富Zn相。Townsend指出,在暴露腐蚀初期,富Zn相首先溶解表现出替代腐蚀保护作用;在暴露腐蚀后期,富Al相起到耐蚀作用。这种防腐蚀机制也体现在镀Zn钢板和55%Al-Zn镀层钢板的端面腐蚀中。研究资料指出,在长期暴露实验中,在暴露初期55%Al-Zn镀层钢板由试样端面开始发生的镀层膨胀(线状腐蚀)的腐蚀速度较大,在暴露后期,镀Zn钢板的镀层膨胀腐蚀速度较大。在暴露初期55%Al-Zn镀层钢板的富Zn相在涂层和镀层的界面上溶解,所以,腐蚀从试样端面迅速向内部进行,当腐蚀进行到一定距离时,与阴极距离增大,腐蚀速度就减小了。镀Zn钢板在腐蚀发生后由于没有富Al相,所以阴极面积增加,腐蚀一直进行下去。
为提高5%Al-Zn镀层钢板的耐蚀性,开发出添加3%Mg的6%~11%Al-3%Mg-Zn合金镀层系列钢板。在6%Al-Zn中添加Mg延长了红锈产生的时间,Mg提高耐蚀性的效果在大气暴露试样中也得到证实。在滨海地区该镀层系列钢板暴露实验生成的腐蚀产物中,都没有发现ZnO。暴露腐蚀生成并积累的腐蚀产物大大抑制了阴极反应。而镀Zn钢板腐蚀产物中的ZnO具有半导体的性质,不能抑制氧化还原的阴极反应。在3%Mg镀层钢板腐蚀产物中没有检测出ZnO,这与上述实验结果一致。
从上世纪80年代开始,在铬酸盐皮膜上涂敷约1靘有机膜的耐指纹钢板和润滑钢板、涂敷约20靘有机膜的钢板,省去涂敷工序的预涂层钢板实现了商品化,并得到广泛应用。之后,在电气电子设备中禁止使用P、Cr6+和Cd6+的RoHS(对某些有害物质限制使用的规定)法令于2006年开始生效,推进了无Cr化处理工艺的进程。预涂层钢板的性能特点是耐蚀性、高加工性、抗表面瑕疵性、抗污染性、抗菌性、吸热性、散热性等等,这些特性主要是由涂敷皮膜的特性来决定。
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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。
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