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铁路车辆用耐候钢 20*1550*C 09CuPCrNi-A、Q450NQR1 梅钢
耐候板耐热不锈钢(简称耐候板)是奥氏体铬镍不锈钢,钢中Ni、Cr含量高,具有良好耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱性能,尤其是耐高温氧化性能非常优异,在核电、航空航天、军工、石油化工等行业均有广泛应用。高温环境中结构材料暴露侵蚀是耐候板失效的主要原因。此前,国内外的研究集中在耐候板热变形、再结晶规律及合金元素对钢抗氧化性能改善和提高方面。实际应用中,耐候板并非在恒温状态下使用,其使用环境长期处于高低温不断变化的状态,会有中间相析出,其氧化铁皮结构及性能也会有所不同。本工作通过高温循环氧化试验进行研究,探讨循环氧化机理。
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09CuPCrNi-A 化学成分及机械性能:C≤0.12% Si:0.25%~0.75% Mn:0.2%~0.5% P:0.07%~0.15%
S≤0.04%Cu:0.25%~0.55% Cr0.30%~1.25% Ni≤0.65% 屈服点MPa不小于343 抗拉强度MPa不小于480 伸长率不小于22%
Q450NQR1 化学成分C:≤0.12 Si:≤0.75 Mn:≤1.5 P:≤0.025 S:≤0.08Cr:≤0.3~1.25 Ni:0.12~0.65 Cu:0.25~0.55
拉伸试验 屈服≤450MPa 抗拉≤550 MPa
产品取自某钢厂生产的耐候板,钢的化学成分(质量分数,%)为:0.067C,24.47Cr,19.14Ni。连铸坯厚度为220mm,热轧产品厚度为6mm,固溶处理后切成30mm×15mm×4mm尺寸试样,研磨并用水砂纸打磨去除表面氧化皮及线切割加工痕迹,乙醇清洗吹干,放入经充分烘烤的坩埚。120℃烘烤1h,冷却后整体称重,放入电阻加热炉进行高温循环氧化实验。实验温度分别为:800、900、1000、1100、1200℃,加热时间分别为20、40、60、80、100、120、140h,循环间隔时间20h。采用SEM、XRD、EDS对高温循环氧化生产物进行分析。实验结果表明:
(1)耐候板高温循环氧化随着温度和时间增加,氧化增重呈现抛物线性规律,60h以内增重明显。
(2)高温循环氧化20h时试样表面有片状Cr2O3生成,随着时间增加,试样表面的片状组织变得粗大、分布密度逐步降低;140h时钢板表面全部被FeO·Cr2O3和MnCr2O4所覆盖。
(3)高温循环表面氧化物分为3层,外层为FeO·Cr2O3和尖晶石结构的MnCr2O4氧化膜,中间层为Cr2O3,内层为SiO2;内层的SiO2薄膜会阻碍氧原子向基体扩散,进一步增强了耐候板的耐氧化性能。
(4)温度在1000℃以下时SiO2氧化膜致密,超过1000℃时致密的SiO2氧化膜会遭到破坏,高温氧化速率增加。耐热不锈钢氧化过程受扩散过程控制,钢的能越大,耐高温氧化性能越好。
耐候钢制造工艺
耐候板第三冷轧厂为北汽新能源汽车公司生产的又一批抗拉强度达到2000兆帕的超高强韧性热冲压成型钢顺利下线。本钢2000兆帕级超高强钢实现。
耐候钢一般采用精料入炉-冶炼(转炉、电炉-微合金化处理-吹氩-LF精炼-低过热度连铸(喂入稀土丝)-控轧控冷等工艺路线。在冶炼时,废钢随炉料一起加入炉内,按常规工艺冶炼,出钢后加入脱氧剂及合金,钢水经吹氩处理后,随即进行浇铸,吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元素,耐候钢得到净化,夹杂物含量大为减少。
耐侯钢焊接性
如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。在焊接之前,应该将已形成的表面层至接头边缘10mm到20mm的距离。焊接钢材级别S355J0WP和S355J2WP采用的磷含量很高时,应该采用特殊的措施
据了解,该钢种由本钢和东北大学共同研发而成。今年3月份,2000兆帕热冲压成型钢成功下线;6月份,该产品批量应用于北汽新能源汽车新车型上;9月份,该产品成功实现批量工业化生产,创造了当年研发、当年应用、当年量产的新纪录。该钢种经美国通用汽车中国科学研究院和用户现场检测,抗拉强度达到2000兆帕,延伸率达到7%以上,三点弯曲角度达到60度,是目前全球 等级强度的热冲压成型钢。
2000兆帕热冲压成型钢与目前普遍使用的1500兆帕级别的钢种相比,可实现零件减重10%~15%。这可使汽车企业大幅降低生产成本,为其带来十分可观的经济效益。
本钢通过对自身设备能力的挖掘以及合金成分的二次优化,解决了因钢材强度、合金成分等指标的要求超出设备能力而出现的一系列生产和流程问题,设计出独特的工艺技术参数,为2000兆帕级热成型钢的研发和生产提供了有力保障。此外,本钢参与并完成了热成型钢 标准的起草和发布工作,并且积极参与客户实际生产,与客户密切合作,完成了热冲压工艺窗口的确定,为客户根据实际量身定做热冲压材料提供了平台。目前,本钢热成型钢已通过多家厂商认证,广受好评。
近年来,本钢积极建立以企业为主体、市场为导向、“产学研”深度融合的技术创新体系,依托本钢自身的 级技术中心、 级检测中心、院士专家工作站、博士后工作站和产品研究院等研发平台,联手国内外科研院校共同搭建“产学研用”产业链式科技创新平台。
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