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用超快速冷卻技術生產低成本高強鋼
研究表明,采用超快速冷卻工藝,可以有效解決終軋后因冷卻速度緩慢導致晶界處析出網狀二次碳化物的問題,不僅可以使二次碳化物在基體中彌散析出,同時還可減小珠光體直徑,細化珠光體片層間距,得到斷面上碳化物均勻分布的細小珠光體組織,從而改善成品組織形態,提高產品綜合質量。針對鋼鐵材料熱軋特點,軋件在再結晶區連續軋制過程中奧氏體經過反復強烈變形,形成尺寸很小的奧氏體再結晶晶粒;對奧氏體施以超快速冷卻,在很短時間內將奧氏體迅速冷卻到相變溫度附近,進行終軋加工硬化凍結,抑制相變前奧氏體晶粒長大,隨后空冷條件下細小奧氏體晶粒轉變為適度晶粒大小的鐵素體+珠光體組織,并伴有少量貝氏體組織產生。
近年來,東北大學與萊蕪鋼鐵公司開展了將超快速冷卻技術用于H型鋼生產的研究,結果證明超快速冷卻技術可以改善H型鋼軋后氧化鐵皮狀況,減緩產品銹蝕,消除軋件邊腰接合部外側皰疹狀缺陷。尤其重要的是,他們的研究表明,超快速冷卻技術通過控制相變過程,改善軋后組織結構,能夠以低成本普碳鋼為基材,在不添加或少添加微合金元素條件下開發高性能建筑用耐火H型鋼、耐候型H型鋼及海洋用H型鋼等,顯示出巨大的經濟和社會效益。
他們的研究以Q235B和Q345B異型坯為試驗材料,在軋制后進行單段式超快速冷卻和兩段式超快速冷卻。結果表明,使用單段式冷卻,Q235B屈服強度提高125~205MPa,伸長率平均為24.4%,常溫沖擊功平均為102.8J;Q345B屈服強度提高90~115MPa,伸長率平均為23.8%,常溫沖擊功平均為174.6J。當冷速達到444.4℃/s時,屈服強度可提高205MPa。兩段式冷卻效果更好,當一次冷卻和二次冷卻的冷速分別為385和297℃/s以上時,屈服強度可提高230MPa。金相檢查表明,超快速冷卻后,軋件表面為貝氏體組織,心部為較為均勻的鐵素體+珠光體組織,晶粒度為8.5級,因此具有較高的強度和較好的韌性。
他們的研究顯示了超快速冷卻技術應用于軋制工藝的重大節約意義,即在不增加過多成本,尤其是不增加合金元素的條件下,有效提高軋制鋼材的性能。他們的試驗結果表明,在采用超快速冷卻技術后,用Q235B和Q345B鋼種成分可以生產出性能水平達到345和420MPa強度級別(包括強度和塑性)的材料。
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