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随着汽车行业的发展,汽车性能一直是研究重点,汽车大梁作为汽车上重要的部件之一,几乎承载整车的全部质量,直接影响汽车的行驶与寿命,故必须要求大梁具有良好的强韧性、耐疲劳性、冷成型性。对于目前国内生产和使用的主流汽车高强板,其成分设计中主要采用低碳、稍高的锰,并单一或复合添加微合金元素,再通过合理的控轧控冷工艺获得理想综合性能的微合金汽车用高强板。
省部共建高品质特殊钢冶金与制备 重点实验室的学者通过对国内某厂生产的700MPa级别汽车高强板热轧板进行力学性能检测,发现拉伸断口产生分层现象,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜与能谱分析等手段研究其断后分层现象并分析其产生的原因。试验钢的平均屈服强度与抗拉强度分别为766.9、839.0MPa,平均断后伸长率为19.2%,皆达到性能指标的要求。研究结果表明,铸坯与轧材中的夹杂物与析出物分布情况较好,不是产生分层现象的主要原因,热轧板厚度方向中部的贝氏体与马奥岛成带状偏聚,造成厚度方向上明显的塑性差异,直接导致了分层现象产生。试验钢产生拉伸分层的原因被解析出,为实际生产提供了改进方向。
低温管主要用于生产乙烯、丙烯、尿素、合成氨、复合化肥等的装置和医药工业中的洗涤、净化、脱硫、脱脂等工艺装备,以及深冷设备制造业、超低温冷库、输送超低温液化气体的管道及其管部件,如石油气深冷分离设备、空气分离设备等。低温管用材主要有奥氏体型和铁素体型两大类,晶体结构的差异决定了奥氏体型低温管在低温区间内没有脆性转变温度,一般不需验证其低温冲击韧性就可使用,但GB150-2011规定当使用温度不低于-196℃(低温区间)时,可免做冲击试验,当使用温度位于-196~-253℃(超低温区间)时需按设计文件规定执行。铁素体型低温管具有明显的低温脆性转变温度,有其适用的低温区间。尽管世界各国对低温钢的温度界限规定略有差异,如英国、德国/日本、中国、美国/俄罗斯定义的温度界限分别为0、-10、-20、-30℃,但是实际工业环境可低至-253℃(液氢)不止。
到目前为止,仅仅是以ASTMA333Gr.8和Gr.11钢管为代表的使用温度低至-196℃的铁素体型低温无缝管成功实现了商业化,出于考虑,各国对铁素体型低温管的生产和使用制定了专门的标准,如EN10216-4和GB/T18984。从用途上看,低温管主要有低温管道和低温热交换器管,相比于国标和欧标只制定单一标准来说,日本和美国针对用途分别制定了不同的标准,如针对低温管道的JISG3460和ASTMA333,以及针对低温换热器管的JISG3464和ASTMA334。国际上低温无缝管的生产和验收多采用美标,国内设计也多参照美标,因而按美标生产低温管是大势所趋,这不仅有利于适合国内采用美标设计需求,实现国产替代,更有利于产品直接出口走向国际市场。
现实中,随着石化大型成套装置国产化水平的持续提高,尤其是成套装置的陆续出口,均需国产化美标低温管或国标低温管纳入美标的支撑,尤其迫切需要拓展国际低温无缝管体系。我国钢铁装备和技术水平的不断提高也具备国产化美标低温管的基础,开展超标极限评估和非标适用性评价,不仅有利于证明国产化美标低温无缝管的优良品质,还可探索其极限使用温度和扩展用途。
主要经营产品:钢板分类;锰板、普板、碳素板、耐磨板、耐候板、30Mn钢板价格、船板、桥梁板、锅炉板、容器板、高建钢板、合金板、耐热板、不锈钢板、管线板等, 高强板主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈。轴承应具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪音、高耐磨性等特性,因此要求高强板应具备:高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。为了达到上述性能要求,对高强板的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布、脱碳等要求严格。高强板总体上向高质量、高性能和多品种方向发展。
评价轴承材料的质量主要有两个方面:材料的纯净度和均匀性。材料的纯净度是指材料中的夹杂物尽量少。材料的均匀性是指材料中的夹杂物和碳化物颗粒细小、弥散。
(1)向高洁净度和性能多样化两个方向发展,因为提高高强板的洁净度,特别是降低钢中的氧含量,可以明显延长轴承的寿命。
(2)采用LF炉外精炼--RH炉真空脱气技术生产高强板的冶金质量,特别是降低钢中氧含量和提高钢的纯净度起到了决定性作用。
(3)高强板连铸技术的开发和应用可以进一步降低钢中氧含量,提高接触疲劳寿命;可以提高劳动生产率和降低生产成本。为改善低倍质量,国外高强板连铸坯的断面尺寸普遍较大,如:连铸坯的断面尺寸380×490mm。
(4)高强板的轧制向高速、连续、全自动化、控轧、控冷方向发展。
(5)采用高频超声波探伤,发现钢中的大型宏观夹杂物。
(6)真空精炼工艺部分替代电渣重熔工艺。
(7)高强板氧含量控制的追求目标:[O]≤5ppm。
(8)钢中氧化物夹杂控制的追求目标:夹杂物尺寸≤10μm。
(9)高强板钛含量控制的追求目标:[Ti]≤5ppm。
(10)高强板氮含量控制的追求目标:[N]≤30ppm。
随着陆地资源的日益枯竭,人类加快了走向海洋的步伐,跨海大桥、海底隧道、海洋石油平台等重大工程不断建设。然而,这些海洋工程材料所面临的 挑战便是海洋环境中的腐蚀。高强板作为常用的工程建筑材料之一,其耐海水腐蚀性能直接影响到混凝土结构在海洋环境中的耐久性。
目前,应用较为广泛的耐腐蚀高强板有涂层高强板、不锈高强板和合金耐蚀高强板。某钢铁公司研究人员开发了低合金耐蚀高强板20MnSiCrV,其室温组织为铁素体和珠光体,屈服强度达到450MPa,抗拉强度达到650MPa,腐蚀速率低于普通高强板的70%。在此基础上,进一步优化合金成分,研制出高耐蚀性合金高强板00Cr10MoV。本工作对研制的00Cr10MoV高强板的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行系统分析,并与普通高强板20MnSiV进行对比和讨论。
试验材料化学成分如表1所示,在150kg真空感应炉中进行冶炼并模铸成80kg的钢锭,钢锭经锻造后焊接至140mm×140mm×12m方坯尾部,在生产车间终热轧成Φ25mm的高强板。分别从3根成品高强板上截取3段高强板加工成拉伸试样,在5585型电子 材料试验机上测定试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率等。对试样横截面进行金相组织观察,并用Tukon 2100B型数字化闭环控制维氏硬度计对试样的不同组织进行硬度测试,用岛津1610型电子探针显微分析仪(EPMA)观察合金元素在其组织内的分布。采用盐雾、周浸腐蚀实验、电化学阻抗谱以及极化曲线等测试方法进一步评价其耐蚀性能。
表1 实验用钢的化学成分(质量分数,%)
钢种
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
V
Fe
00Cr10MoV
≤0.03
0.40~0.60
1.40~1.60
≤0.01
≤0.01
9.5~10.5
0.9~1.2
0.03~0.10
余量
20MnSiV
0.21
0.49
1.44
0.019
0.007
—
—
0.028
余量
结果表明:
(1)耐海水腐蚀00Cr10MoV高强板的显微组织主要由铁素体和贝氏体组成,屈服强度达到450MPa以上,综合力学性能优良;
(2)在加速腐蚀实验条件下,00Cr10MoV钢的腐蚀速率均不足普通高强板20MnSiV的5%;其腐蚀产物以α-FeOOH,β-FeOOH和γ-FeOOH为主,另外还含有少量Fe3O4和微量含氯产物Na3CrCl16,Fe+3O(OH,Cl);
(3)合金元素Cr和Mo的添加,提高了00Cr10MoV钢在3.5%NaCl中性水溶液中的自腐蚀电位和电荷转移电阻,降低了其腐蚀电流密度,使其耐海水腐蚀性能较20MnSiV钢有较大的。
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