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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。
Q235NH耐候锈钢板材料在工程领域的应用十分广泛,,近年来我国大部分工程已经延伸到低温和超低温领域,如在我国的东北和新疆等地,冬天温度更可能达到-40℃以下,这就对材料的低温性能提出更高要求。
材能料的性能包括两大类:一是使用性能,二是工艺性能。使用性能主是要指它的力学性能,而工艺性能是指材料的加工性。Q235NH耐候锈钢板材料的力学性能包括以下几个方面:抗拉强度、屈服强度、断面伸长率、断面收缩率、冲击功、硬度等。而随温度的下降,钢的强度、硬度提高,塑性、韧性降低,尤以韧性的下降对材料的影响 。Q235NH耐候锈钢板材料主要低温性能是:
1、拉伸性能
拉伸性能跟Q235NH耐候锈钢板的晶体结构有关。拉伸性能的好坏直接影响着材料抵抗外界变形或断裂的抵抗能力,能反映出材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率及断面收缩率指标,是判断Q235NH耐候锈钢板材料低温性能好坏的重要要依据。
2、冲击韧性
冲击韧性是指在载荷的作用下,材料所具有的抵抗变形和断裂的能力,常用Ak表示。一般可用冲击功的大小来判断材料的冲击性能好坏,冲击功越大,则材料变脆的可能性越小。因此在其他力学性能符合条件的情况下,应尽量考虑提高材料的冲击功。
3、断裂韧性
断裂韧性是指钢材对裂纹扩展的抑制能力,常用KIC表示。Q235NH耐候锈钢板材料的断裂韧性可分为脆性断裂和韧性断裂。通常情况下发生的为韧性断裂,但是当温度降到某一温度(即韧脆转变温度)时,材料能吸收的冲击功逐渐减少,就会由韧性断裂转变为脆性断裂。由于脆性断裂具有突发性,一旦发生将对生产和生活造成不可估量的损失。因此,工件的工作温度都必须在韧脆转变温度以上。韧脆转变温度可通过低温拉伸试验、系列冲击试验和落锤试验等方法确定。
耐候板:Q235NH/B/C/D/GNH、Q295NH/B/C/D/GNH、Q345NHB/C/D/GNH、Q355NH/B/C/D/GNH、Q460NH/B/C/D/GNH、Q295GNH/B/C/D/GNH 09CUPCRNI-A SPA-H Q460NH/C/D/GNH 等高耐候耐候板
钢铁生锈在汽车工业上是一个很大的问题,虽然有油漆覆盖,但是容易刮花,另外保险杠上涂有铬,该过程又涉及到要添加有毒的化学物质。
欧标耐候板:S235J2W S355J0W S355J2W S355K2W S355J0WP S355J2WP
美标耐候板:ASTMA588 ASTMA242 ASTMA871 COR-TENA COR-TENB
耐酸板:Q315NS Q345NS 09CRCUSB B440NS TNSBNS440 等
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为了解决这个问题,SUNY布法罗化学教授SarbajitBanerjee和博士生罗伯特丹尼斯研发成功了一种含有石墨烯的聚合物复合材料。
石墨烯是一层碳原子,它具有疏水性和强的导电性。这些性质使钢铁在接触水的同时也减少了使铁生锈的氧化铁的电化学反应。
这两名研究人员把这层复合涂料添加到一种清漆中,将其涂抹在钢上,然后再将其浸没在盐水中。在典型的冬季气候中,盐水与盐和雪的混合物是不同的并且一辆车会遇到一辆车,所以作为一个非常恶劣的环境替身,它是非常有效的。
起初,涂上清漆的钢片只能在盐水中持续几天。但是,通过调整添加的石墨烯的浓度和分散度,Banerjee和丹尼斯可以让清漆在这种环境中保持一个月的时间。
Banerjee谈到,他想要在涂层中加入一些东西,该涂层在出现刮痕的附近能够检测到水的pH值变化,并以一种能密封裂缝的方式与水发生反应。
尽管这一技术距离商业化还有很长的路要走,但在钢铁行业的一些大公司也有兴趣参与这一研究,尤其是塔塔钢铁,已经为Banerjee的实验提供了资金。这两位科学家还从纽约州污染研究所获得了5万美元的资助。
在一份新闻稿中,Banerjee曾表示,该涂料可以用当地钢铁厂的现有设备进行生产。
不同于被用来给保险杠和一些引擎涂上涂层的六价铬,石墨烯则是的,因为它只是碳原子并且也不需要使用强酸,在整个加工过程都是的。这些原因都使得石墨烯成为未来电子元件的神奇材料。
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