合金元素对钢的机械性能的影响
提高钢的强度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高强度, 就要设法位错运动的阻力。金属中的强化机制主要有固溶强化、位错强化、细晶强化、*二相(沉淀和弥散)强化。合金元素的强化作用, 正是利用了这些强化机制。
1. 对退火状态下钢的机械性能的影响
结构钢在退火状态下的基本相是铁素体和碳化物。合金元素溶于铁素体中, 形成合金铁素体, 依靠固溶强化作用, 提高强度和硬度, 但同时降低塑性和韧性。
2.对退火状态下钢的机械性能的影响
由于合金元素的加入降低了共析点的碳含量、使C曲线右移, 从而使组织中的珠光体的比例, 使珠光体层片距离减小, 这也使钢的强度增加, 塑性下降。但是在退火状态下, 合金钢没有很大的优越性。
由于过冷奥氏体稳定性, 合金钢在正火状态下可得到层片距离较小的珠光体, 或贝氏体甚至马氏体组织, 从而强度大为增加。Mn、Cr、Cu的强化作用较大, 而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般结构钢的实际含量)下影响很小。
3. 对淬火、回火状态下钢的机械性能的影响
合金元素对淬火、回火状态下钢的强化作用显著, 因为它充分利用了全部的四种强化机制。淬火时形成马氏体, 回火时析出碳化物, 造成强烈的*二相强化,同时使韧性大大改善, 故获得马氏体并对其回火是钢的经济和有效的综合强化方法。
合金元素加入钢中, 首要的目的是提高钢的淬透性, 保证在淬火时容易获得马氏体。其次是提高钢的回火稳定性, 使马氏体的保持到较高温度,使淬火钢在回火时析出的碳化物较细小、均匀和稳定。这样, 在同样条件下, 合金钢比碳钢具有较高的强度。
随着科学技术和工业的发展,对材料提出了较高的要求,如较高的强度,抗高温、高压、低温,耐腐蚀、磨损以及其它物理、化学性能的要求,碳钢已不能完全满足要求。
碳钢的不足:
(1)淬透性低。一般情况下,碳钢水淬的淬透直径只有10mm-20mm。
(2) 强度和屈强比较低。如普通碳钢Q235钢的σs为235MPa,而低合金结构钢16Mn的σs则为360MPa以上。40钢的 σs /σb仅为0.43, 远**合金钢。
(3) 回火稳定性差。由于回火稳定性差,碳钢在进行调质处理时,为了保证较高的强度需采用较低的回火温度,这样钢的韧性就偏低;为了保证较好的韧性,采用高的回火温度时强度又偏低,所以碳钢的综合机械性能水平不高。
(4) 不能满足性能的要求。碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及电磁性等方面往往较差,不能满足使用性能的需求。
记者从宏兴股份公司获悉,继“汽车大梁用热轧宽钢带510L,碳素钢热轧盘条60、65、70,热轧花纹钢带Q235B-H,低合金高强度结构钢带Q345B,低合金高强度结构钢板Q345C,预应力钢丝及钢铰线用热轧盘条82B”之后,宏兴股份公司自主生产的6项产品,经过严格评审,再次荣膺“冶金行业品质产品”称号。至此,酒钢共有12项产品获此殊荣。
据了解,这一消息由冶金工业质量经营联盟于10月中下旬发出,共有来自29家钢铁企业的71项产品获此荣誉。该联盟希望获得2017年品质产品的生产企业,努力保持的产品质量,经得起行业和用户的检验,为打造产品作出应有贡献。
据《2017年冶金行业品质产品名单》显示,此次入选的酒钢6项产品分别是:宏兴股份不锈钢分公司生产的不锈钢冷轧酸洗板带2205,不锈钢热轧酸洗钢带2205,不锈钢冷轧酸洗板带SUS304、SUS430;宏兴股份公司碳钢薄板厂生产的冷轧碳素钢板及钢带SPCC;宏兴股份公司炼轧厂生产的低合金结构钢热轧厚钢板Q345D、Q345E和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋HRB400E。
连铸过程吸入的外来气体(空气、氩气)进入钢水中后以气泡的形式存在,混入结晶器中的气泡若来不及逸出被凝固坯壳捕捉便会形成铸坯气泡。
过程吸气主要指连铸浇注过程中由于钢包敞开浇注、中间包钢水等造成钢水与空气直接接触或由于钢包下水口与套管间及中间包上下水口滑板间存有缝隙产生负压而吸入空气,终导致钢水二次氧化;这是造成铸坯气泡(氧气泡、氮气泡)缺陷的另一个原因。
为探索铸坯气泡缺陷是否由连铸过程吸气所造成,于一个连铸浇次中选取三炉,且同一炉次分别取精炼成品样、连铸中包样及连铸坯角样,试样用于做氧氮分析对比,所取试样编号分别为1-1、1-2、1-3,2-1、2-2、2-3,3-1、3-2、3-2。化验结果表明,钢水从精炼到连铸过程浇注到钢水凝固形成铸坯,其各环节试样的氧氮含量波动均在工艺要求范围以内,证实钢水在连铸生产过程中并不存在吸气的现象;因此可断定,此期间的铸坯气泡缺陷与连铸过程吸气无关。
氩气作为一种保护性气体,在连铸采取全程保护浇铸中主要用于大包下水口与大包浸入式长水口之间的缝隙及中包上水口与中包浸入式水口滑板面之间的密封保护。由于浇注注流所产生的负压,一定量的保护氩气会被带入钢液之中。前者氩气会从中包的钢液表面上浮逸出,气泡基本上不会进入结晶器中,不会对铸坯气泡缺陷造成影响,而后者则会被带入结晶器中,进入结晶器的氩气泡随钢液运动至结晶器内一定深度的不同部位,一些来不及上浮的气泡在固液界面处会被凝固的枝晶捕捉,终导致铸坯气泡的形成。
为了进一步摸索近期气泡缺陷与氩气的关系,对板坯生产Q345B钢时,中包上水口与浸入式水口滑板面间均匀涂抹2mm厚的纳米密封涂料进行试验,以排除生产过程中滑板间氩气被吸入的可能性。后续跟踪发现,滑板间涂抹纳米密封材料后生产的Q345B钢仍有出现铸坯气泡缺陷的现象;实验表明,近期铸坯气泡缺陷与中包浸入式水口滑板间保护气体氩气无关。
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