Studie na 800MPa vysoce pevné otěruvzdorné desce s vynikající svařitelností v Japonsku
Jedním z výzkumných témat japonského projektu „Super Steel“ je „Výzkum vysoce pevných otěruvzdorných desek třídy 800MPa s vynikající svařitelností“. V současné době je pevnost v tahu feritické perlitové oceli nižší než 500 MPa a vysoce pevná deska odolná proti opotřebení s pevností v tahu přesahující 500 MPa je tvořena hlavně přidáním slitinových složek za vzniku bainitu, temperovaného martenzitu a dalších vysoce pevných desek odolných proti opotřebení. . S nárůstem legujících prvků se však nejen zvyšuje cena oceli, ale také se zvyšuje obtížnost výroby a rafinace oceli, a co je důležitější, zhoršuje se svařovací výkon a únavová pevnost vysoce pevných svarových spojů odolných proti opotřebení. je pouze 60 ~ 100 MPa (10 % pevnosti matrice obecného kovu). Feritická ocel se základním složením C-Si-Mn má dobrou svařitelnost, ale pevnost vysokopevnostních otěruvzdorných plechů vyráběných současnou technologií je omezená, takže výzkumné cíle tohoto tématu jsou: Na základě složení C- Si-Mn, velikost zrna byla zjemněna z 10 μm na 1 μm a byla získána rovnováha pevnosti a tvrdosti ultrajemné feritové 2 perlitové kompozitní struktury. Byla vyvinuta ultrajemnozrnná ocel s pevností v tahu 800 MPa. Současně byl vyvinut svařovací proces super odolného plechu s vynikajícím svařovacím výkonem. Za tímto účelem je toto téma studováno z následujících dvou hledisek.
(1) Vývoj ultrajemných krystalických materiálů. Ultrajemná feritová zrna mohou být připravena použitím velkého plastového napětí. Když je však na jednosměrnou deformaci aplikována velká plastická deformace, deformace materiálu ve směru tloušťky není rovnoměrná, což má za následek deformaci koncentrovanou hlavně ve střední části vzorku. Nagai a kol. k přípravě ultrajemných feritových zrn použijte techniku "multidirectional deformation", která se vyznačuje tím, že použití obousměrné nebo vícesměrné deformace může výrazně zlepšit nerovnoměrné rozložení deformace, což vede k získání jednotné ultrajemné mikrostruktury.
Nagai a kol. studovali změnu zrna uhlíkové oceli s chemickým složením (%) {{0}}.16C-0.4Si-1.4Mn pomocí vícesměrného deformačního simulátoru termomechanického zpracování vyvinutého v laboratoř. Výsledky ukázaly, že ultrajemnozrnná ocel připravená metodou "multidirectional deformation" měla rovnoměrnější ultrajemnou krystalickou strukturu. Charakteristickým rysem vícesměrného simulátoru tepelného mechanického zpracování je, že vzorek lze otočit o 90 stupňů pro každý válec. Nagai a kol. úspěšně připravila tyč o velikosti Φ18mm×20000mm s nízkouhlíkovou Si-Mn ocelí technologií vícesměrného válcování laboratorní stolice. Když byla velikost zrna oceli zjemněna z 10 μm na 0,5 μm, mohla být mez kluzu vysoce pevné desky odolné proti opotřebení zvýšena z 320 MPa na 740 MPa. Když je zrnitost 12 mm × 700 mm × Cmm ocelový plech válcovaný za tepla zušlechtěn na 1 μm, pevnost v tahu vysoce pevného otěruvzdorného plechu dosáhne 800 MPa a připravený za tepla válcovaný vysoce pevný otěruvzdorný plech má jednotnou ultrajemná zrna ve směru tloušťky.
Středem pozornosti je anizotropie mechanických vlastností tlustých ocelových plechů vyrobených velkou deformací, zejména snížení houževnatosti v některých směrech. Za tímto účelem Nagai a kol. použili metodu "velkého úhlu křížového válcování" ke změně krystalické orientace materiálu. Křížovým válcováním lze efektivně měnit texturu nebo (100) pólový index materiálu, takže rozdíl v houževnatosti a teplotě křehkého-křehkého přechodu v příčném a válcovacím směru materiálu je velmi malý.
(2) Výzkum technologie vysoce účinného svařování ultrajemnozrnné oceli. Jedním z nejdůležitějších problémů průmyslové aplikace ultrajemnozrnné oceli je měknutí HAZ. Tradiční metoda svařování sníží pevnost spoje v důsledku měknutí HAZ způsobeného hrubnutím zrna. ReisukeITO a kol. vyvinula novou metodu svařování v ochranné atmosféře plynu s ultra úzkou mezerou. Druhé svařování ocelového plechu o tloušťce 19 mm, chemické složení (%) ocelového plechu je 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S, šířka HAZ je pouze 3 mm a tvrdost spoje je nižší než HV250, takže lze účinně zabránit prasklinám při svařování a prasklinám způsobeným korozí pod napětím.
S. sukamoto a kol. použila vysokovýkonné laserové svařovací zařízení 20kWCO2 ke studiu metod svařování a charakteristik spojů ultrajemnozrnné oceli s chemickým složením (%) 0,049C-1,50Mn-0. 981Si-0.021P-0.0009S, jehož cílem je minimalizovat poškození ultrajemné krystalové struktury. Zároveň se evidentně zlepšují vlastnosti svarových spojů. AkihikoOHTA a kol. vyvinuli svařovací drát typu s nízkou přechodovou teplotou se zlepšenou únavovou pevností. Svařovací drát obsahuje 10% Cr a 10% Ni a počáteční teplota přeměny austenitu na martenzit je asi 180 stupňů a konečná teplota transformace je pokojová teplota. Když dojde k martenzitické transformaci, expanze svarového kovu má za následek zbytkové napětí v tlaku kolem svaru, což zvyšuje únavovou pevnost svarového spoje. Únavová pevnost spoje ultrajemnozrnné tyče o zrnitosti 1μm je až 300MPa, což je o 100MPa více než u tradičního svařovacího drátu.
