800 MPa didelio stiprumo dilimui atsparios plokštės, pasižyminčios puikiu suvirinamumu, tyrimas Japonijoje
Viena iš Japonijos „Super Steel“ projekto tyrimų temų yra „800MPa klasės didelio stiprumo dilimui atsparių plokščių su puikiu suvirinamumu tyrimas“. Šiuo metu feritinio perlito plieno tempiamasis stipris yra mažesnis nei 500 MPa, o didelio stiprumo dilimui atspari plokštė, kurios tempiamasis stipris viršija 500 MPa, daugiausia formuojamas pridedant lydinio komponentų, kad susidarytų bainitas, grūdintas martensitas ir kitos didelio stiprumo dilimui atsparios plokštės. . Tačiau padidėjus legiruojamųjų elementų kiekiui, ne tik padidėja plieno kaina, bet ir padidėja plieno gamybos bei rafinavimo sunkumai, o dar svarbiau – pablogėja suvirinimo efektyvumas ir didelio stiprumo dilimui atsparių plokščių suvirintų jungčių atsparumas nuovargiui. yra tik 60 ~ 100 MPa (10 % netauriųjų metalų matricos stiprumo). Feritinis plienas, kurio pagrindinė sudėtis yra C-Si-Mn, turi gerą suvirinamumą, tačiau didelio stiprumo dilimui atsparių plokščių, pagamintų naudojant dabartinę technologiją, stiprumas yra ribotas, todėl šios temos tyrimo tikslai yra šie: Remiantis C-Si-Mn sudėtimi. Si-Mn, grūdelių dydis buvo išgrynintas nuo 10 μm iki 1 μm grūdelių rafinavimu ir buvo gautas itin smulkaus ferito 2 perlito kompozicinės struktūros stiprumo ir kietumo balansas. Sukurtas itin smulkiagrūdis plienas, kurio tempiamasis stipris yra 800 MPa. Tuo pačiu metu buvo sukurtas itin atsparios dilimui plokštės suvirinimo procesas, pasižymintis puikiomis suvirinimo savybėmis. Šiuo tikslu ši tema nagrinėjama šiais dviem aspektais.
(1) Itin smulkių kristalinių medžiagų kūrimas. Itin smulkius ferito grūdelius galima paruošti naudojant didelę plastiko įtempimą. Tačiau, kai vienakrypčiai deformacijai taikomas didelis plastikinis įtempimas, medžiagos deformacija storio kryptimi nėra vienoda, todėl deformacija daugiausia koncentruojasi centrinėje mėginio dalyje. Nagai ir kt. naudoti „daugiakryptės deformacijos“ techniką, kad paruoštumėte itin smulkius ferito grūdelius, kuriems būdinga dvikryptė arba daugiakryptė deformacija, galinti žymiai pagerinti netolygų deformacijų pasiskirstymą, o tai padeda gauti vienodą itin smulkią mikrostruktūrą.
Nagai ir kt. tyrė anglinio plieno, kurio cheminė sudėtis (%) {{0}},16C-0.4Si-1.4Mn, grūdelių kitimą, naudodamas daugiakryptės deformacijos termomechaninio apdorojimo simuliatorių, sukurtą m. laboratorija. Rezultatai parodė, kad „daugiakryptės deformacijos“ metodu paruoštas itin smulkiagrūdis plienas turėjo vienodesnę itin smulkią kristalinę struktūrą. Daugiakrypčio terminio mechaninio apdorojimo treniruoklio savybė yra ta, kad mėginį galima pasukti 90 laipsnių kampu kiekvienam ritiniui. Nagai ir kt. laboratorinio malūno kelių krypčių valcavimo technologiją sėkmingai paruošė Φ18mm×20000mm dydžio strypą su mažo anglies Si-Mn plienu. Kai plieno grūdelių dydis buvo rafinuotas nuo 10 μm iki 0, 5 μm, didelio stiprumo dilimui atsparios plokštės takumo riba gali būti padidinta nuo 320 MPa iki 740 MPa. Kai 12 mm × 700 mm × Cmm karšto valcavimo plieno plokštės grūdelių dydis yra rafinuotas iki 1 μm, didelio stiprumo dilimui atsparios plokštės tempiamasis stipris pasiekia 800 MPa, o paruošta karšto valcavimo didelio stiprumo dilimui atspari plokštė yra vienoda. itin smulkūs grūdeliai storio kryptimi.
Didžiausias dėmesys skiriamas storų plieno plokščių mechaninių savybių anizotropijai, susidariusioms dėl didelių deformacijų, ypač kai kurių krypčių kietumo sumažėjimo. Šiuo tikslu Nagai ir kt. naudojo „didelio kampo kryžminio valcavimo“ metodą, kad pakeistų medžiagos kristalinę orientaciją. Kryžminiu valcavimu galima efektyviai pakeisti medžiagos tekstūrą arba (100) polių indeksą, kad kietumo ir trapios trapumo temperatūros skirtumas skersine ir riedėjimo kryptimi būtų labai mažas.
(2) Itin smulkiagrūdžio plieno didelio efektyvumo suvirinimo technologijos tyrimai. Viena iš svarbiausių problemų taikant itin smulkiagrūdį plieną pramonėje yra HAZ minkštinimas. Tradicinis suvirinimo būdas sumažins jungties stiprumą dėl HAZ suminkštėjimo, kurį sukelia grūdelių rupėjimas. ReisukeITO ir kt. sukūrė naują itin siauro tarpo ekranuoto suvirinimo dujomis metodą. Antrasis 19 mm storio plieno plokštės suvirinimas, plieno plokštės cheminė sudėtis (%) yra 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S, HAZ plotis yra tik 3 mm, o jungties kietumas yra mažesnis nei HV250, todėl galima veiksmingai išvengti suvirinimo įtrūkimų ir įtempių korozijos įtrūkimų.
S. sukamoto ir kt. naudojo 20kWCO2 didelės galios lazerinio suvirinimo įrangą, kad ištirtų itin smulkiagrūdžio plieno, kurio cheminė sudėtis (%) 0,049C-1.50Mn-0, suvirinimo būdus ir jungties charakteristikas. 981Si-0.021P-0.0009S, kuriuo siekiama sumažinti itin smulkios kristalų struktūros žalą. Kartu akivaizdžiai pagerėja suvirintų jungčių savybės. AkihikoOHTA ir kt. sukūrė žemos pereinamosios temperatūros tipo suvirinimo vielą su pagerintu atsparumu nuovargiui. Suvirinimo vieloje yra 10% Cr ir 10% Ni, o pradinė austenito virsmo martensitu temperatūra yra apie 180 laipsnių, o galutinė transformacijos temperatūra yra kambario temperatūra. Kai įvyksta martensitinė transformacija, dėl suvirinimo metalo išsiplėtimo aplink siūlę susidaro liekamasis gniuždymo įtempis, o tai padidina suvirintos jungties atsparumą nuovargiui. Itin smulkių grūdelių strypo, kurio grūdelių dydis yra 1 μm, jungties atsparumas nuovargiui yra iki 300 MPa, o tai yra 100 MPa didesnis nei tradicinės suvirinimo vielos.
