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用超快速冷卻技術(shù)生產(chǎn)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(dǎo)致晶界處析出網(wǎng)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(xì)化珠光體片層間距,得到斷面上碳化物均勻分布的細(xì)小珠光體組織,從而改善成品組織形態(tài),提高產(chǎn)品綜合質(zhì)量。針對鋼鐵材料熱軋?zhí)攸c,軋件在再結(jié)晶區(qū)連續(xù)軋制過程中奧氏體經(jīng)過反復(fù)強烈變形,形成尺寸很小的奧氏體再結(jié)晶晶粒;對奧氏體施以超快速冷卻,在很短時間內(nèi)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(jié),抑制相變前奧氏體晶粒長大,隨后空冷條件下細(xì)小奧氏體晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)檫m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(chǎn)生。
近年來,東北大學(xué)與萊蕪鋼鐵公司開展了將超快速冷卻技術(shù)用于H型鋼生產(chǎn)的研究,結(jié)果證明超快速冷卻技術(shù)可以改善H型鋼軋后氧化鐵皮狀況,減緩產(chǎn)品銹蝕,消除軋件邊腰接合部外側(cè)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(shù)通過控制相變過程,改善軋后組織結(jié)構(gòu),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(fā)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(jīng)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(jié)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(dāng)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(dāng)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(shù)應(yīng)用于軋制工藝的重大節(jié)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(jié)果表明,在采用超快速冷卻技術(shù)后,用Q235B和Q345B鋼種成分可以生產(chǎn)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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