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水冷壁导流板防磨之微合金化析出铸造技术

发布者:水冷壁防磨导流板防磨发布时间:2020-11-30访问量:295

什么是微合金钢?

微合金钢(micro alloyed steel),它是在普通软钢和普通高强度低合金钢基体化学成分中添加了微量合金元素(主要是强烈的碳化物形成元素,如Nb、V、Ti、Al等)的钢,合金元素的添加量不多于0.20%。添加微量合金元素后,使钢的一种或几种性能得到明显的变化。典型的微合金钢有15MnVN和06MnNb。微合金钢中含有一种或几种微合金元素,其含量大约在0.01%~0.20%之间。

微合金钢发展史

较早引起人们注意的微合金元素是钒。1916年,美国试验了添加0.12%~0.20%钒的软钢。1934年,发展了含0.10%~0.18%钒的碳锰钢。钢中加铌约在1939年,美国在20世纪50年代后期,进行了含铌半镇静钢的工业试验。钛在钢中的应用约始于1944年,当时美国研究了低碳锰铜钛钢板,1957年联邦德国发表了轧态和正火态钢的性能数据,20世纪60年代初,联邦德国推荐含0.06%~0.15%钛的碳锰钢用于制造型钢和钢板。过去控制钢中含钛量在0.01%~0.20%是困难的,80年代初,由于钢包喷吹技术的发展,这个难题已基本解决。

微合金钢的发展与低合金高强度钢的发展有密切联系。20世纪初,钢材设计的依据是抗拉强度,较少考虑钢材的韧性和焊接性,因此,钢的碳含量较高,约为0.3%。采用焊接代替铆接后,钢中碳含量降低。在第二次世界大战期间,焊接油轮的脆断事故使人们认识到,钢中碳含量要进 一步降低、锰碳比要高、晶粒度要细才能提高钢的韧性。为了细化晶粒,较初的方法是利用AlN,但是,这种方法只能在正火状态使用,随后,为了既细化晶粒又提高屈服强度,开始在钢中加入钒、铌、钛。1959年以后,微合金钢作为多用途的廉价的工程材料越来越受到人们的重视。

微合金的作用原理

按早期的较简单的类型,微合金钢是铁素体-珠光体组织。到20世纪80年代后微合金钢的内涵已广泛地包括:少珠光体、无珠光体、针状铁素体、超低碳贝氏体等组织的低合金高强度钢。

对于铁素体-珠光体钢来说,得到细铁素体晶粒的条件是要有尽可能细的再结晶奥氏体晶粒或者剧烈变形但未再结晶的奥氏体,因为这些提供了较大的、供铁素体成核的奥氏体晶界面积;同时,铁素体也可在未再结晶奥氏体的形变带、回复的亚结构边界和未溶解的碳化物、氮化物质点上成核。加铌、钒和钛的作用之一是通过其碳化物、氮化物质点阻止奥氏体晶粒在再加热时长大;作用之二是在轧制时延缓奥氏体再结晶。铌显著提高再结晶温度的门坎值,钒次之,钛只在含量相当高时才有效。

微合金的生产工艺

微合金钢的冶炼与普通碳素钢相似,但为了提高微合金元素的收得率,要求钢液充分脱氧,此外,对钢材成形性要求较高的微合金钢必须控制夹杂物形态,因此常采用喷吹技术加入适量的钙或稀土元素。
一般来说,微合金钢的轧制工艺与普通碳素钢相似,但微合金元素固溶于奥氏体中时,使其点阵产生一定程度的畸变,从而提高热变形抗力。轧制设备较先进的工厂常采用控制轧制,甚至采用控制轧制-加速冷却工艺生产微合金钢材,因为只有这样才可能较大限度发挥微合金元素的作用。
微合金钢的碳含量常比普通碳素钢和低合金高强度钢低,因而在同样的屈服强度下它将有较高的加工硬化率、较大均匀真应变和总延伸率,也就是说有较好的冷成形性。
此外,碳含量低也可抵消微合金元素对钢材焊接性的损害,所以微合金钢的焊接性较好,尤其是加钛的微合金钢,由于氮化钛粒子在很高的温度下仍相当稳定,可有效地阻止热影响区的晶粒粗化,使焊接性更好。

智能制造耐磨防磨水冷壁防磨用导流板微合金化析出技术

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