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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。
高强度钢板是专用于架造铁路或公路桥梁的钢板。要求有较高的强度、韧性以及承受机车车辆的载荷和冲击，且要有良好的抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气腐蚀性。
国内桥梁用钢的发展与铁路钢桥的建造密切联系，经历了“低碳钢→低合金钢→高强度钢”的发展过程。到目前为止，国内桥梁用结构钢经历了6个发展阶段：
1、 代
代高强度钢板只有A3q和16q两个钢号，屈服强度≥240MPa，抗拉强度≥380MPa。
2、第二代
为了建造南京长江大桥，1962年研制成功了低合金钢16Mnq钢，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥520MPa， 板厚为32mm，这是国内第二代高强度钢板，即目前被广泛采用的Q345q钢。
3、第三代
为了修建九江长江大桥研究开发了15MnVNq钢，屈服强度≥420MPa，抗拉强度≥540
MPa，这是国内第三代高强度钢板。
4、第四代
20世纪末，为了修建芜湖长江大桥，在16Mnq钢基础上降碳加铌微合金化，研究开发了14MnNbq钢，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥530MPa，这是国内第四代高强度钢板，即目前被广泛采用的Q370q钢。
5、第五代
为了建造重庆朝天门长江大桥和京沪高速铁路南京大胜关长江大桥，针对部分受力大的构件开发了Q420q钢板，这是国内第五代高强度钢板。
6、第六代
目前，为了满足沪通长江大桥的设计需要，正在研发更高强度的Q500q钢板，这将是国内第六代高强度钢板。
随着国内铁路建设向高速、重载方向发展，铁路钢桥向高速、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊方向发展，对桥梁用钢的性能提出更高要求。目前国内钢铁工业的迅猛发展和高强度钢板的应用量日益增加，迫切需要加快高性能高强度钢板的推广应用，以满足现代钢桥制造的需要，高强度钢板也将得到进一步的发展。
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高强度结构钢板被广泛应用于工程机械和煤矿机械行业，厚度以4mm~80mm为主，其中20mm以下厚度钢板绝大多数被应用于工程机械行业。20mm以上厚度钢板主要为中厚板类产品，多数应用于煤矿机械行业。
目前国内在生产高强度结构钢板时，多采用TMCP或TMCP+回火的方式，且生产规格和级别均较低。对于较厚规格的Q690及以上级别产品，只有极少数企业通过加入较多的合金元素并使用调制的方式生产，而国外则大部分是以调质的方式生产。采用TMCP或TMCP+回火的方式较厚规格的Q690及以上级别产品时，得到的低温冲击功值较低，力学性能波动性较大。采用淬火+回火的调质方法生产，能够较好解决以上问题。利用其研发淬火机的优势，成功开发出Q690~Q960级别4mm~60mm厚高强度结构用调质产品，尤其是规格4mm~10mmQ690~Q960产品，填补了我国高强度结构用调质钢板薄规格生产的空白。
该类产品的特点主要体现在以下几个方面：
不同钢板厚度规格采用不同的化学成分体系
目前国内在生产调制产品时，对不同厚度规格的产品主要采用折中的化学成分。这样使得在生产薄规格产品时，由于钢板极易被淬透，从而造成了对资源的浪费。而在生产厚规格产品时，又由于加入的合金元素富余量不多，从而使由于厚度的增加而引起的“厚度效应”比较明显，性能的波动性较大。通过对不同厚度规格的产品采用不同的化学成分体系，在薄规格上尽量采取“以水代合金”的方法来减少合金元素的添加，在厚规格时通过合理的合金元素的添加来提高钢板的性能。
（2）不同钢板厚度规格采用不同淬火制度
长期以来，淬火制度对钢板性能的影响一直未被国内大多数钢厂重视。传统观点认为，淬火时只要在奥氏体温度以上保温一定时间即可。通过研究发现，钢板的淬火制度对后续的冷却过程有较大的影响。随着厚度规格的增加，淬火温度及其淬火保温时间也应当相应调整，才能既保证钢材充分奥氏体化，从而为得到良好的综合力学性能提供保障。
（3）适度细化原始奥氏体晶粒的思想
研究发现，细化原始奥氏体晶粒是提高高强结构用调质钢板低温冲击韧性的 途径，尤其是对于960MPa及其以上级别的产品更为明显。通过合金元素的合理添加和轧制、轧后冷却制度的控制，适度细化原始奥氏体晶粒，不但极大提高了其低温冲击韧性，而且还确保焊接时热影响区的急剧粗化而引起钢板性能的恶化。目前，该类产品正在南钢、涟钢得到推广，已初步取得成效，为实现低成本减量化的钢铁材料开发应用奠定了基础。
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