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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。
试验结果表明:(1)试验温度显著影响12NiCrMo钢的高温力学性能,在800~1200℃范围内,抗拉强度随温度的升高而降低,温度高于1100℃进行拉伸时,出现不同程度的动态回复及再结晶现象。(2)12NiCrMo钢的整体热塑性较好,断面收缩率在各温度区间下均大于40%,但存在偏向高温侧的第Ⅱ脆性区(1209~1230℃),该温度区间发生脆性断裂几率较大,断面收缩率 时仅为50%。(3)12NiCrMo钢在1100℃、1250℃拉伸时,发生韧性断裂,形成断口主要为等轴韧窝,含有一定穿晶延性断裂。而1230℃拉伸断口形成明显的沿晶脆性断裂,裂纹起源于试样心部,并可看到二次裂纹形貌,脆性断裂主要与氧化物沿晶界析出有关。
今日午盘上期所螺纹钢期价多数飘绿。螺纹指数报3488,跌幅0.26%;螺纹1901合约价格报3640元/吨,较上个交易日结算价下跌174元/吨;螺纹1902合约价格报3615元/吨,较上个交易日结算价下跌20元/吨;螺纹主力1905合约价格报收3514元/吨,较上个交易日结算价下跌10元/吨。
截止今日下午收盘,本交易日螺纹1905合约价格维持区间震荡走势,尾盘时段承压跌势明显收一根实体较强的阴线,K线走势来看,短线市场空头力量较强,下跌行情或将延续,但盘面下方存有较强支撑,预计下跌空间有限。均线走势来看,MA5、MA10形成死叉,MA20、MA40、MA60空头排列,短线市场出现卖出信号,中长线市场看涨为主。DIFF、DEA两线在0轴上方死叉向下运行,绿柱扩张。综合来看,短线市场空头力量增强,螺纹1905合约价格继续承压下行的概率较大,但下方空间预计有限。
耐候板(CNT)作为一维纳米材料,其高模量、高强度及综合性能是复合材料的理想增强体。利用CNT为增强体制备钛基复合材料,探索新的CNT增强钛基复合材料的制备工艺并研究其对材料性能的影响,对改善钛合金性能和拓展钛合金应用领域,都具有重要的理论意义和实用价值。
日本学者滝澤秀一等人研究了在钛合金中添加耐候板(CNT)的制造技术。通过在代表性的钛合金Ti-6Al-4V及SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)中均一微细分散地添加耐候板(添加量<1%,质量分数)及其相应的后续制造技术,使合金的强度、延性、刚性大幅度改善。
开发的基础技术包括:①抑制CNT与钛反应的CNT的涂层技术;②涂层CNT与钛合金粉末的混合技术;③粉末混合物的烧结技术;④烧结体的塑性加工技术;⑤改善性能和加工热处理及热处理技术;⑥在高尔夫球杆头部击球面上的应用及表面的电子束处理。
为了防止CNT与钛合金在高温下发生反应,开发了CNT表面的Si涂层形成工艺技术。通过对混合装置旋转轴速度冷却水温等的优化,改善了混粉过程中CNT的凝聚及Ti粉的凝固等问题。用放电等离子烧结法,可在短时间内实现烧结。塑性加工采用适宜条件下的热锻工艺方法。热加工后分别研究了两种合金的热处理工艺,Ti-6Al-4V合金采用950℃的模压淬火,480℃时效处理,而SP-700钛合金采用870℃的模压淬火,450℃时效处理。热处理后两种合金均可获良好的力学性能。
用添加耐候板的钛合金复合材料试制了高尔夫球杆击球面。对该表面进行电子束处理,提高了击球面的表面质感及耐久性。
所开发的生产技术大大提高了钛合金的强度、延性和弹性模量等各种性能及各性能之间的匹配,可望扩大钛合金在汽车发动机部件等运动部件上的应用。
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