Studie zu 800 MPa hochfestem, verschleißfestem Blech mit ausgezeichneter Schweißbarkeit in Japan
Eines der Forschungsthemen des japanischen „Super Steel“-Projekts ist „Forschung an hochfesten, verschleißfesten Platten der 800MPa-Klasse mit ausgezeichneter Schweißbarkeit“. Gegenwärtig liegt die Zugfestigkeit von ferritischem Perlitstahl unter 500 MPa, und die hochfeste verschleißfeste Platte mit einer Zugfestigkeit von mehr als 500 MPa wird hauptsächlich durch Zugabe von Legierungskomponenten zur Bildung von Bainit, gehärtetem Martensit und anderen hochfesten verschleißfesten Platten gebildet . Mit der Zunahme der Legierungselemente steigen jedoch nicht nur die Stahlkosten, sondern auch die Schwierigkeit der Stahlherstellung und -veredelung, und was noch wichtiger ist, die Schweißleistung und die Ermüdungsfestigkeit hochfester, verschleißfester Blechschweißverbindungen verschlechtern sich beträgt nur 60 ~ 100 MPa (10 % der Grundmetallmatrixfestigkeit). Ferritischer Stahl mit der Grundzusammensetzung C-Si-Mn weist eine gute Schweißbarkeit auf, die Festigkeit hochfester verschleißfester Platten, die mit der aktuellen Technologie hergestellt werden, ist jedoch begrenzt. Daher sind die Forschungsziele dieses Themas: Basierend auf der Zusammensetzung von C- Si-Mn, die Korngröße wurde durch Kornverfeinerung von 10 μm auf 1 μm verfeinert und das Festigkeits- und Härtegleichgewicht der ultrafeinen Ferrit-2-Perlit-Verbundstruktur wurde erhalten. Der Ultrafeinkornstahl mit einer Zugfestigkeit von 800 MPa wurde entwickelt. Gleichzeitig wurde das Schweißverfahren für superverschleißfeste Bleche mit hervorragender Schweißleistung entwickelt. Zu diesem Zweck wird dieses Thema unter den folgenden zwei Aspekten untersucht.
(1) Die Entwicklung ultrafeiner Kristallmaterialien. Ultrafeine Ferritkörner können durch die Verwendung großer plastischer Verformungen hergestellt werden. Wenn jedoch eine große plastische Dehnung auf eine unidirektionale Verformung ausgeübt wird, ist die Verformung des Materials in Dickenrichtung nicht gleichmäßig, was dazu führt, dass sich die Dehnung hauptsächlich im zentralen Teil der Probe konzentriert. Nagai et al. Verwenden Sie die Technik der „multidirektionalen Verformung“, um ultrafeine Ferritkörner herzustellen. Durch die Verwendung bidirektionaler oder multidirektionaler Verformung kann die ungleichmäßige Spannungsverteilung erheblich verbessert werden, was zur Erzielung einer gleichmäßigen ultrafeinen Mikrostruktur beiträgt.
Nagai et al. untersuchten die Kornveränderung von Kohlenstoffstahl mit der chemischen Zusammensetzung (%) von {{0}}.16C-0.4Si-1.4Mn mithilfe eines multidirektionalen thermomechanischen Verarbeitungssimulators, der in entwickelt wurde Labor. Die Ergebnisse zeigten, dass der mit der Methode der „multidirektionalen Verformung“ hergestellte ultrafeine Kornstahl eine gleichmäßigere ultrafeine Kristallstruktur aufwies. Das Merkmal des multidirektionalen thermisch-mechanischen Bearbeitungssimulators besteht darin, dass die Probe für jede Rolle um 90 Grad gedreht werden kann. Nagai et al. Mit der Mehrrichtungswalztechnologie des Laborwalzwerks konnte erfolgreich ein Stab mit einer Größe von Φ18mm×20000mm aus kohlenstoffarmem Si-Mn-Stahl hergestellt werden. Als die Korngröße des Stahls von 10 μm auf 0,5 μm verfeinert wurde, konnte die Streckgrenze der hochfesten verschleißfesten Platte von 320 MPa auf 740 MPa erhöht werden. Wenn die Korngröße einer warmgewalzten Stahlplatte von 12 mm × 700 mm × cm auf 1 μm verfeinert wird, erreicht die Zugfestigkeit der hochfesten, verschleißfesten Platte 800 MPa und die vorbereitete warmgewalzte, hochfeste, verschleißfeste Platte weist eine einheitliche Form auf ultrafeine Körner in Dickenrichtung.
Im Mittelpunkt steht die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften dicker Stahlplatten, die durch starke Verformung erzeugt werden, insbesondere die Verringerung der Zähigkeit in einigen Richtungen. Zu diesem Zweck haben Nagai et al. verwendete ein „Großwinkel-Querwalzverfahren“, um die kristalline Ausrichtung des Materials zu ändern. Durch das Querwalzen kann die Textur bzw. der (100)-Polindex des Materials effektiv verändert werden, so dass der Unterschied zwischen Zähigkeit und Spröd-Spröd-Übergangstemperatur in Quer- und Walzrichtung des Materials sehr gering ist.
(2) Forschung zur hocheffizienten Schweißtechnologie von Ultrafeinkornstahl. Eines der wichtigsten Probleme bei der industriellen Anwendung von Feinstkornstahl ist die Erweichung der HAZ. Das herkömmliche Schweißverfahren verringert die Festigkeit der Verbindung aufgrund der durch die Kornvergröberung verursachten WEZ-Erweichung. ReisukeITO et al. hat ein neues Verfahren zum Schutzgasschweißen mit extrem engem Spalt entwickelt. Beim zweiten Schweißen einer 19 mm dicken Stahlplatte beträgt die chemische Zusammensetzung (%) der Stahlplatte 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S, die HAZ-Breite beträgt nur 3 mm und die Härte der Verbindung ist geringer als HV250, sodass Schweißrisse und Spannungsrisse durch Korrosion wirksam verhindert werden können.
S. sukamoto et al. verwendeten 20kWCO2-Hochleistungslaserschweißgeräte, um die Schweißmethoden und Verbindungseigenschaften von Ultrafeinkornstahl mit einer chemischen Zusammensetzung (%) von 0,049C-1,50Mn-0 zu untersuchen. 981Si-0.021P-0.0009S, mit dem Ziel, die Beschädigung der ultrafeinen Kristallstruktur zu minimieren. Gleichzeitig werden die Eigenschaften von Schweißverbindungen deutlich verbessert. AkihikoOHTA et al. hat einen Schweißdraht mit niedriger Übergangstemperatur und verbesserter Ermüdungsfestigkeit entwickelt. Der Schweißdraht enthält 10 % Cr und 10 % Ni, und die Anfangstemperatur der Umwandlung von Austenit in Martensit liegt bei etwa 180 Grad, und die Endtemperatur der Umwandlung liegt bei Raumtemperatur. Wenn eine martensitische Umwandlung auftritt, führt die Ausdehnung des Schweißguts zu einer Druckeigenspannung um die Schweißnaht herum, was die Ermüdungsfestigkeit der Schweißverbindung erhöht. Die Ermüdungsfestigkeit der Verbindung des ultrafeinen Kornstabs mit einer Korngröße von 1 μm beträgt bis zu 300 MPa und ist damit 100 MPa höher als die des herkömmlichen Schweißdrahts.
