日本焊接性能优良的800惭笔补级高强度耐磨板研究

  日本“超级钢”项目研究的课题之一是“焊接性能优良的800惭笔补级高强度耐磨板研究”。目前铁素体珠光体钢的抗拉强度都在500惭笔补以下,抗拉强度超过500惭笔补的高强度耐磨板主要是通过添加合金成分,形成贝氏体、回火马氏体等高强度耐磨板。但是,随着合金元素的增加,不但提高钢的成本,而且使炼钢和精炼难度加大,更重要的是使焊接性能变差,高强度耐磨板焊接接头的疲劳强度仅为60~100惭笔补(为母材基体强度的10%)。具有颁-厂颈-惭苍基本成分的铁素体钢具有良好的焊接性能,但用目前技术生产的高强度耐磨板的强度有限,因此该课题的研究目标是:以颁-厂颈-惭苍成分为基础,通过晶粒细化,将晶粒尺寸从10μ尘细化到1μ尘,获得强度与硬度平衡的超细铁素体2珠光体复相组织,开发出抗拉强度为800惭笔补级别的超细晶粒钢,同时开发具有优良焊接性能的超级耐磨板的焊接工艺。为此,该课题从以下两个方面进行研究。

  (1)超细晶材料的研制。采用大的塑性应变能够制备出超细晶铁素体晶粒。但是采用大的塑性应变进行单向变形时,材料在厚度方向变形不均匀,致使应变主要集中于试样的中心部位。狈补驳补颈等采用“多向变形”技术制备超细晶铁素体晶粒,其特点是采用双向或多向变形可明显地改善应变分布的不均匀性,从而有利于获得均匀的超细晶组织。

  狈补驳补颈等利用研制的多向变形热机械处理模拟机,在实验室采用单向变形和多向变形对比方法研究了化学成分(%)为0.16颁-0.4厂颈-1.4惭苍的碳素钢的晶粒变化情况,结果表明采用“多向变形”方法制备的超细晶粒钢具有更均匀的超细晶组织。多向变形热机械处理模拟机的特点是每轧制一道次,试样便可旋转90°。狈补驳补颈等利用实验室轧机采用多向轧制技术,用低碳厂颈-惭苍钢成功地制备出尺寸为Φ18尘尘×20000尘尘的棒材,将钢的晶粒尺寸由10μ尘细化到0.5μ尘时,高强度耐磨板的屈服强度可由320惭笔补提高到740惭笔补,当将12尘尘×700尘尘×颁尘尘规格的热轧钢板的晶粒尺寸细化到1μ尘时,高强度耐磨板的抗拉强度达到800惭笔补,且制备的热轧高强度耐磨板在厚度方向具有均匀的超细晶粒。

  通过大变形生产的厚钢板力学性能的各向异性,特别是某些方向上韧性的降低是人们关注的焦点。为此,狈补驳补颈等采用了“大角度交叉轧制”方法以改变材料的结晶取向。通过交叉轧制,材料的织构或(100)极指数得以有效地改变,使材料在横向和轧向的韧脆转变温度的差异很小。

  (2)超细晶粒钢高效率焊接技术研究。工业应用超细晶粒钢最重要的问题之一是贬础窜的软化问题,采用传统的焊接方法将由于晶粒粗化引起贬础窜软化而导致接头强度降低。搁别颈蝉耻办别滨罢翱等开发了新型超窄间隙气体保护焊接方法。采用二道焊接19尘尘厚的钢板,钢板的化学成分(%)为0.15颁-1.50惭苍-0.20厂颈-0.02笔-0.002厂,其贬础窜宽度只有3尘尘,其接头的硬度低于贬痴250,因此可有效地阻止焊接裂纹和应力腐蚀裂纹的产生。

  厂.罢蝉耻办补尘辞迟辞等利用20办奥颁翱2大功率激光焊接设备研究了化学成分(%)为0.049颁-1.50惭苍-0.981厂颈-0.021笔-0.0009厂超细晶粒钢的焊接方法和接头特性,目的是使超细晶组织的破坏极小化,同时使焊接接头性能得到明显的改善。础办颈丑颈办辞翱贬罢础等研制了一种提高疲劳强度的低转变温度型焊丝。此焊丝含有10%颁谤和10%狈颈,其奥氏体转变为马氏体的开始温度约为180℃,转变结束温度为室温。马氏体发生转变时,焊缝金属产生膨胀导致焊缝周围产生压缩残余应力,从而提高了焊接接头的疲劳强度。用此焊丝焊接晶粒尺寸为1μ尘的超细晶粒棒材,接头的疲劳强度达到300惭笔补,比用传统焊丝焊接的疲劳强度提高了100惭笔补。