Studie på 800MPa höghållfast slitstark plåt med utmärkt svetsbarhet i Japan
Ett av forskningsämnena i Japans "Super Steel"-projekt är "Forskning på 800MPa klass höghållfasta slitstarka plåtar med utmärkt svetsbarhet". För närvarande är draghållfastheten för ferritiskt perlitstål under 500 MPa, och den höghållfasta slitstarka plattan med draghållfasthet över 500 MPa bildas huvudsakligen genom att lägga till legeringskomponenter för att bilda bainit, härdad martensit och andra höghållfasta slitstarka plattor . Men med ökningen av legeringselement, ökar inte bara kostnaden för stål, utan ökar också svårigheten med ståltillverkning och raffinering, och ännu viktigare, svetsprestandan försämras och utmattningshållfastheten hos höghållfasta slitstarka plåtsvetsade fogar. är endast 60 ~ 100MPa (10% av basmetallmatrisstyrkan). Ferritiskt stål med den grundläggande sammansättningen av C-Si-Mn har god svetsbarhet, men styrkan hos höghållfasta slitstarka plåtar tillverkade med nuvarande teknologi är begränsade, så forskningsmålen för detta ämne är: Baserat på sammansättningen av C- Si-Mn, kornstorleken förfinades från 10μm till 1μm genom kornraffinering, och styrka och hårdhetsbalansen för den ultrafina ferrit 2-perlitkompositstrukturen erhölls. Det ultrafina stålet med en draghållfasthet på 800 MPa utvecklades. Samtidigt utvecklades svetsprocessen av supernötningsbeständig plåt med utmärkt svetsprestanda. För detta ändamål studeras detta ämne utifrån följande två aspekter.
(1) Utvecklingen av ultrafina kristallmaterial. Ultrafina ferritkorn kan framställas genom att använda stora plaststammar. Men när stora plastiska töjningar appliceras på enkelriktad deformation, är deformationen av materialet i tjockleksriktningen inte enhetlig, vilket resulterar i att töjningen huvudsakligen koncentreras till den centrala delen av provet. Nagai et al. använda "multidirectional deformation"-tekniken för att framställa ultrafina ferritkorn, som kännetecknas av användningen av dubbelriktad eller multidirectional deformation kan avsevärt förbättra den ojämna töjningsfördelningen, vilket bidrar till att erhålla enhetlig ultrafin mikrostruktur.
Nagai et al. studerade kornförändringen av kolstål med kemisk sammansättning (%) av {{0}}.16C-0.4Si-1.4Mn genom att använda en termomekanisk bearbetningssimulator för deformation i flera riktningar utvecklad i laboratorium. Resultaten visade att det ultrafina kornstålet som framställts med "multidirectional deformation"-metoden hade mer enhetlig ultrafin kristallstruktur. Kännetecknet för den flerriktade termiska mekaniska bearbetningssimulatorn är att provet kan roteras 90 grader för varje rulle. Nagai et al. framgångsrikt preparerat en stång med en storlek på Φ18mm×20000mm med lågkolhaltigt Si-Mn-stål genom att använda flervägsvalsningstekniken från laboratoriebruket. När stålets kornstorlek förädlades från 10 μm till 0,5 μm kunde sträckgränsen för den höghållfasta slitstarka plattan ökas från 320 MPa till 740 MPa. När kornstorleken på 12 mm × 700 mm × Cmm varmvalsad stålplåt raffineras till 1 μm, når draghållfastheten hos den höghållfasta slitstarka plattan 800 MPa, och den förberedda varmvalsade höghållfasta slitstarka plattan har enhetlig slitstyrka ultrafina korn i tjockleksriktningen.
Anisotropin av mekaniska egenskaper hos tjocka stålplåtar producerade av stor deformation, särskilt minskningen av seghet i vissa riktningar, är i fokus. För detta ändamål har Nagai et al. använde en "storvinkelkorsvalsning"-metod för att ändra den kristallina orienteringen av materialet. Genom korsvalsning kan materialets textur eller (100) polindex effektivt ändras, så att skillnaden mellan seghet och spröd-spröd-övergångstemperatur i materialets tvär- och valsriktning är mycket liten.
(2) Forskning om högeffektiv svetsteknik av ultrafint kornstål. Ett av de viktigaste problemen vid industriell tillämpning av ultrafint kornstål är uppmjukningen av HAZ. Den traditionella svetsmetoden kommer att minska fogens hållfasthet på grund av HAZ-mjukning orsakad av kornförgrovning. ReisukeITO et al. utvecklat en ny gasskyddad svetsmetod med ultrasmal spalt. Den andra svetsningen av 19 mm tjock stålplåt, den kemiska sammansättningen (%) av stålplåten är 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S, HAZ-bredden är endast 3 mm och fogens hårdhet är lägre än HV250, så svetssprickor och spänningskorrosionssprickor kan effektivt förhindras.
S. sukamoto et al. använde 20kWCO2 högeffektslasersvetsutrustning för att studera svetsmetoderna och fogegenskaperna hos ultrafint kornstål med kemisk sammansättning (%) av 0,049C-1.50Mn-0. 981Si-0.021P-0.0009S, som syftar till att minimera skadan av ultrafin kristallstruktur. Samtidigt förbättras uppenbarligen egenskaperna hos svetsfogar. AkihikoOHTA et al. utvecklat en svetstråd av låg övergångstemperatur med förbättrad utmattningshållfasthet. Svetstråden innehåller 10 % Cr och 10 % Ni, och starttemperaturen för austenitomvandling till martensit är cirka 180 grader och sluttemperaturen för omvandlingen är rumstemperatur. När martensitisk transformation inträffar resulterar expansionen av svetsmetall i kvarvarande tryckspänning runt svetsen, vilket ökar utmattningshållfastheten hos svetsfogen. Utmattningshållfastheten hos fogen på den ultrafina kornstången med en kornstorlek på 1μm är upp till 300MPa, vilket är 100MPa högre än den för den traditionella svetstråden.
