Дослідження високоміцної зносостійкої плити 800 МПа з відмінною зварюваністю в Японії
Однією з тем дослідження японського проекту «Super Steel» є «Дослідження високоміцних зносостійких пластин класу 800 МПа з відмінною зварюваністю». В даний час міцність на розрив феритно-перлітової сталі нижче 500 МПа, а високоміцна зносостійка пластина з міцністю на розрив понад 500 МПа в основному формується шляхом додавання компонентів сплаву для формування бейніту, загартованого мартенситу та інших високоміцних зносостійких пластин. . Однак, зі збільшенням легуючих елементів, не тільки збільшується вартість сталі, але також збільшується складність виплавлення та рафінування сталі, і що більш важливо, продуктивність зварювання погіршується, а міцність на втому високоміцних зносостійких пластинчастих зварних з’єднань лише 60 ~ 100 МПа (10% міцності матриці основного металу). Феритна сталь з основним складом C-Si-Mn має хорошу зварюваність, але міцність високоміцних зносостійких пластин, виготовлених за сучасною технологією, обмежена, тому завданнями дослідження цієї теми є: На основі складу C- Si-Mn, розмір зерен був уточнений з 10 мкм до 1 мкм шляхом рафінування зерна, і було отримано баланс міцності та твердості надтонкої композитної структури фериту 2 перліту. Розроблено ультрадрібнозернисту сталь з міцністю на розрив 800 МПа. У той же час був розроблений процес зварювання надзносостійкої пластини з відмінною продуктивністю зварювання. З цією метою ця тема вивчається з наступних двох аспектів.
(1) Розробка надтонких кристалічних матеріалів. Надтонкі феритові зерна можна одержати за допомогою великої пластичної деформації. Однак, коли велика пластична деформація застосовується до односпрямованої деформації, деформація матеріалу в напрямку товщини не є рівномірною, що призводить до того, що деформація переважно зосереджена в центральній частині зразка. Нагаї та ін. використовуйте техніку «багатоспрямованої деформації» для приготування надтонких феритових зерен, яка характеризується використанням двонаправленої або різноспрямованої деформації, що може значно покращити нерівномірний розподіл деформації, що сприяє отриманню однорідної надтонкої мікроструктури.
Нагаї та ін. вивчали зміну зерна вуглецевої сталі з хімічним складом (%) {{0}}.16C-0.4Si-1.4Mn за допомогою симулятора термомеханічної обробки різноспрямованої деформації, розробленого в лабораторія. Результати показали, що ультрадрібнозерниста сталь, отримана методом «багатонаправленої деформації», має більш рівномірну ультрадрібнокристалічну структуру. Особливістю симулятора багатоспрямованої термомеханічної обробки є те, що зразок можна обертати на 90 градусів для кожного рулону. Нагаї та ін. успішно підготував пруток розміром Φ18 мм × 20000 мм з низьковуглецевої сталі Si-Mn за допомогою технології багатонаправленої прокатки на лабораторному стані. Коли розмір зерна сталі було покращено з 10 мкм до 0,5 мкм, межа текучості високоміцної зносостійкої пластини може бути збільшена з 320 МПа до 740 МПа. Коли розмір зерна 12 мм × 700 мм × см мм гарячекатаної сталевої пластини уточнюється до 1 мкм, міцність на розрив високоміцної зносостійкої пластини досягає 800 МПа, а підготовлена гарячекатана високоміцна зносостійка пластина має рівномірний характер. ультрадрібне зерно в напрямку товщини.
У центрі уваги знаходиться анізотропія механічних властивостей товстих сталевих пластин, отриманих великою деформацією, особливо зниження в’язкості в деяких напрямках. З цією метою Nagai et al. використовували метод «перехресної прокатки під великим кутом», щоб змінити кристалічну орієнтацію матеріалу. За допомогою поперечної прокатки текстуру або (100) полюсний індекс матеріалу можна ефективно змінити, так що різниця в’язкості та температури переходу між крихким і крихким у поперечному напрямку та напрямку прокатки матеріалу буде дуже малою.
(2) Дослідження високоефективної технології зварювання наддрібнозернистої сталі. Однією з найважливіших проблем промислового застосування наддрібнозернистої сталі є розм’якшення ЗТВ. Традиційний метод зварювання зменшить міцність з’єднання через розм’якшення ЗТВ, спричинене укрупненням зерна. ReisukeITO та ін. розробив новий метод зварювання в захисних газах із надвузьким зазором. Друге зварювання сталевого листа товщиною 19 мм, хімічний склад (%) сталевого листа 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S, ширина ЗТВ становить лише 3 мм, а твердість з’єднання нижча, ніж HV250, тому можна ефективно запобігти зварювальним тріщинам і корозійним тріщинам.
S. sukamoto та ін. використовували високопотужне лазерне зварювальне обладнання потужністю 20kWCO2 для дослідження методів зварювання та характеристик з’єднання наддрібнозернистої сталі з хімічним складом (%) 0,049C-1.50Mn-0. 981Si-0.021P-0.0009S, спрямований на мінімізацію пошкодження надтонкої кристалічної структури. При цьому помітно поліпшуються властивості зварних з'єднань. AkihikoOHTA та ін. розробив зварювальний дріт з низькою температурою переходу з підвищеною втомною міцністю. Зварювальний дріт містить 10% Cr і 10% Ni, а початкова температура перетворення аустеніту в мартенсит становить близько 180 градусів, а кінцева температура перетворення - кімнатна температура. Коли відбувається мартенситне перетворення, розширення металу шва призводить до залишкової напруги стиснення навколо шва, що підвищує втомну міцність зварного з’єднання. Втомна міцність з’єднання ультрадрібнозернистого бруска з розміром зерна 1 мкм становить до 300 МПа, що на 100 МПа вище, ніж у традиційного зварювального дроту.
