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汽车所使用的粉末冶金产品,是科技含量非常高的制品,它可减轻汽车重量和降低制造成本,并具有优化汽车工业产品生产工艺、提高汽车工业竞争力的作用,目前世界上用于汽车上的粉末冶金零部件已超过400多种。
耐候钢的特点是能够抵御自然大气条件下的腐蚀。钢铁的锈蚀是钢结构损坏的主要原因之一,腐蚀损耗也是相当可观的,据报导北美每年因腐蚀损耗也是相当可观的,据报据报导北美每年因腐蚀损耗的钢占年产量的20%, 在加拿大每年腐蚀损失达到6亿美元。人们解决大型钢结构的防腐蚀问题的方法一般是加大腐蚀余量, 并涂以防锈油漆。前者会造成材料的浪费, 后者因为需要定期进行维护性重涂, 造成维护成本提高, 有时还会影响正常使用。还有一种方法是在结构中使用金属涂覆层进行保护, 主要是热浸镀或喷涂锌或铝, 利用镀层金属的阴极保护性能延长钢结构寿命。但应用金属涂覆层也存在着成本较高、污染环境、大型构件应用困难, 以及不易焊接等问题。 耐候钢并非不锈钢, 初期同普通碳钢一样也会锈蚀, 后期则情况不同。耐候钢锈蚀一段时间后由于钢表面Cu、P等微量元素富集, 形成一层致密的非晶态锈层组织, 并与基体结合得非常牢固。这层稳定化锈层能够在一定程度上抵御大气中水气及有害离子的侵入, 防止基体金属进一步腐蚀。 耐候钢在使用时, 可以涂装、裸用或进行稳定化处理, 涂装时的要求与普通碳钢相同。这里特别要指出的是这种材料可以不涂漆裸用, 这是耐候钢突出的优点。在无严重大气污染或非特别潮湿的地区,耐候钢可以不用涂装, 直接裸露于大气中, 一般经过年时间后, 锈层逐渐稳定, 腐蚀不再发展, 外观呈美丽的巧克力色。这种钢结因没有油漆老化等问题, 无需涂装维护, 大大降低了维护成本, 当然也就避免了因涂漆影响使用等造成的损失。
作为一种典型的净终形制造技术,粉末冶金在节能、省材、环保、经济、等诸多方面具有优势,逐渐被各行业所认知并得到广泛应用;特别是汽车粉末冶金制品的应用与快速发展,推动了粉末冶金行业步入发展的快车道。
为了探究粉末冶金技术及产品在汽车工业中的具体应用和发展趋势,记者采访了中国机械通用零部件工业协会粉末冶金专业协会高级顾问韩凤麟教授。
国际应用广中国潜力大
韩教授介绍,粉末冶金是以金属粉末为基本原料,用成形-烧结制造金属制品的一种新型金属成形技术。1940年,美国一家大型汽车公司就已将所使用的全部油泵齿轮改为粉末冶金齿轮,从此粉末冶金结构零件在汽车产业中扎下了根。
1.2 耐候钢的发展历程 我国耐候钢的研制始于年60代初, 当时铁道部向冶金部提出仿制Corten牌号的耐候钢,1965年试制出09Mn2Cu薄钢板。1967年用武钢生产的09MnCuPTi等两种牌号的耐候钢制造了两辆P61型试验棚车, 经过18年的运行, 在1985年厂修时检查发现, 两种耐候钢的防腐能力均比普通碳素钢高2~3倍。铁道部已决定从1990年起新造车辆全部采用耐候钢, 这使耐候钢成为铁路车辆制造的主要材料。由于这种材料的使用使车辆维修周期延长, 截换率下降,在一定程度上缓和了目前铁路运力紧张、车辆不足的矛盾。
主营锈钢板(耐候钢),可用于景观园林装饰幕墙、集装箱生产等领域。
耐候钢原理
沙钢耐候板钢研发再创佳绩,新开发的5个耐候板钢产品已累计销售8196吨,实现销售收入2800余万元,销量及新产品开发个数均创新高。
钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素后,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约50μm~100μm厚的非晶态尖晶石型氧化物层致密且与基体金属黏附性好,由于这层致密氧化物膜的存在,阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入,减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展,大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢是可减薄使用、裸 使用或简化涂装,而使制品抗蚀延寿、省工降耗、升级换代的钢系,也是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。
此次沙钢新开发的5个耐候板钢产品(SWRY11-Cr、SJA2D、H10Mn2E等)的终端用户涵盖桥梁、工程机械及石化等 重点领域,且均为开发难度较大的合金耐候板钢。其中,越南客户订购的SWRY11-Cr焊条用钢,对盘条的强度和延伸率都提出了更为严格的要求,如要求延伸率大于33%,而同类耐候板钢的延伸率一般为30%。又如,SJA2D为高钛合金耐候板钢,因钛含量较高极易造成水口结瘤而中断生产,且坯料表面质量不佳时可能导致热轧盘条整炉返废。此外,客户还要求该盘条能实现免退火拉拔,故对盘条强度及通条性要求较高。
通过对技术难点一一排查,该棒线研究室制订了炼轧工艺,SWRY11-Cr焊条用钢先后进行了7次轧制工艺优化,终使得该钢种的组织得到明显细化,抗拉强度和延伸率指标均得到大幅提高。通过SJA2D合金耐候板钢的研发,他们形成了一套较为成熟的高钛合金耐候板钢的生产工艺路线,使得盘条强度<850兆帕,通条强度差<60兆帕,产品各项指标均达到客户要求。
作为国内领先的棒线材生产研发基地,沙钢具备耐候板钢生产的各类先进装备和技术优势,目前已能生产耐候板钢50余种,其中高附加值的合金耐候板钢多达29种。
用途 主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。
宏观利多是支撑近期钢价反弹的主要因素。继基建补短板持续加码之后,发改委亦释放将出台促进汽车、家电等热点产品消费的措施,叠加此前降税减费、央行降准等措施,对钢材的提振作用较为明显。同时,市场对于本轮中美贸易再谈判抱有较为乐观的心态,等待中脉和谈的达成。中观方面虽短期有所改善,但长期仍存在较强下行压力。徐州复产部分抵消了华北限产阶段性趋严的影响,钢材产量环比增加,本周ZG数据显示,螺纹产量增加2.4%,热卷产量增加2.6%,供应压力一直未能得到有效缓解。不过,从库存数据来看,在钢材供应同比偏高的情况下,库存增加速度较为缓慢,其中ZG螺纹总库存下降,厂库降12.2%,社库增6.3%,厂库向社库转移迹象较为明显,冬储或已经逐步启动;而ZG热卷库存环比增2.5%,增速亦相对缓慢;叠加钢材库存****值偏低,表明钢材供需结构一定程度上好于预期,短期或对钢价形成一定支撑。
2. 性能要求(1) 高强度:一般其的屈服强度在300MPa以上。
(2) 高韧性:要求延伸率为15%~20%,室温冲击韧性大于600kJ/m~800kJ/m。 对于大型焊接构件,还要求有较高的断裂韧性。
(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。
(4) 低的冷脆转变温度。
(5) 良好的耐蚀性。
3. 成分特点 (1) 低碳:由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高,其碳含量不超过0.20%。
(2) 加入以锰为主的合金元素。
(3) 加入铌、钛或钒等辅加元素:少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物,有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。此外,加入少量铜(≤0.4%)和磷(0.1%左右)等,可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素,可以脱硫、去气,使钢材净化,改善韧性和工艺性能。
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经过自然锈成的锈红色看上去与大自然融为一体,比普通的锈红色油漆更加自然、漂亮、原生态,而且永远不会脱落。这使它成为一种有吸引力的建筑外墙材料,同时也是新一代幕墙装饰的革命性材料。
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耐候钢 2.0*1250*C 09CuPCrNi-A、Q235NH,Q295NH,Q355NH,Q345NH, 梅钢耐候钢 2.5*1250*C 09CuPCrNi-A、Q235NH,Q295NH,Q355NH,Q345NH, 宝钢
耐候钢 3.0*1250*C 09CuPCrNi-A、Q235NH,Q295NH,Q355NH,Q345NH, 宝钢
耐候钢 4.0*1500*C 09CuPCrNi-A、Q235NH,Q295NH,Q355NH,Q345NH, 宝钢
耐候钢 5.0*1300*C 09CuPCrNi-A、Q235NH,Q295NH,Q355NH,Q345NH, 武钢
耐候钢 6.0*1250*C 09CuPCrNi-A、Q235NH,Q295NH,Q355NH,Q345NH, 宝钢
在材料可持续性方面,粉末冶金的终成形能力是其主要优势。例如成形一个齿状零件,传统切削工艺会有高达40%的材料变成切屑,而在粉末冶金用的全部粉末中,85%是由再循环回收的材料生产的。在粉末冶金零件生产过程中,各道工序的废料损失一般为3%或更少,其材料利用率可达95%。
在能源可持续性方面,一般的传统制造工艺需要经过几次加热与再加热工序才能终成形;而用雾化法生产钢粉或铁粉时,只需要将废钢料进行一次熔炼,所有其它热加工作业都是在低于熔点的温度下进行的,这样不但节能,而且可制成终形状和形成所需要的材料性能、机械使用性能。通过金属成型工艺材料利用率的对比发现,制造粉末冶金零件所需之能量是锻造-切削加工零件的44%。
在环境可持续性方面,由于粉末冶金的终成形能力特性,在一般情况下是在烧结后就制成了零件成品,即可进行包装、交货。大多数情况下,加工粉末冶金产品所使用的切削油是微不足道的,其冷却水等污染源释放的有毒污染物质也是很少的。和其它制造工艺相比较,粉末冶金零件产业对环境几乎没有危害。
目前,粉末冶金零件已经是汽车产业不可缺少的一类重要基础零件。韩教授介绍,据不完全统计,日本至少有住友电工、日立、三菱、保来得等12家以上主要粉末冶金零件生产企业在国内建立了独资或合资企业;台湾的主要粉末冶金零件生产厂,如青志、三林等12家以上企业也都在东莞、无锡、苏州一带建立了生产基地。此外,许多世界知名的欧美粉末冶金企业也相继在国内建立了独资企业。韩教授认为,不久的将来,中国大陆将会逐步成为全球粉末冶金汽车零件 的集散地之一。
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