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用超快速冷却技术生产低成本高强钢

添加时间:2019-03-05
用超快速冷却技术生产低成本高强钢

超快速冷却技术是近年来发展起来的一种具有高冷却速率的冷却方法。超快速冷却设备体积小,流体换热效率高,应用于钢材热加工轧后的快速冷却或中间坯快速冷却,可以控制组织类型、形态及分布,提高钢材力学性能。


  研究表明,采用超快速冷却工艺,可以有效解决终轧后因冷却速度缓慢导致晶界处析出网状二次碳化物的问题,不仅可以使二次碳化物在基体中弥散析出,同时还可减小珠光体直径,细化珠光体片层间距,得到断面上碳化物均匀分布的细小珠光体组织,从而改善成品组织形态,提高产品综合质量。针对钢铁材料热轧特点,轧件在再结晶区连续轧制过程中奥氏体经过反复强烈变形,形成尺寸很小的奥氏体再结晶晶粒;对奥氏体施以超快速冷却,在很短时间内将奥氏体迅速冷却到相变温度附近,进行终轧加工硬化冻结,抑制相变前奥氏体晶粒长大,随后空冷条件下细小奥氏体晶粒转变为适度晶粒大小的铁素体+珠光体组织,并伴有少量贝氏体组织产生。


  近年来,东北大学与莱芜钢铁公司开展了将超快速冷却技术用于H型钢生产的研究,结果证明超快速冷却技术可以改善H型钢轧后氧化铁皮状况,减缓产品锈蚀,消除轧件边腰接合部外侧疱疹状缺陷。尤其重要的是,他们的研究表明,超快速冷却技术通过控制相变过程,改善轧后组织结构,能够以低成本普碳钢为基材,在不添加或少添加微合金元素条件下开发高性能建筑用耐火H型钢、耐候型H型钢及海洋用H型钢等,显示出巨大的经济和社会效益。


  他们的研究以Q235B和Q345B异型坯为试验材料,在轧制后进行单段式超快速冷却和两段式超快速冷却。结果表明,使用单段式冷却,Q235BG屈服强度提高125~205MPa,伸长率平均为24.4%,常温冲击功平均为102.8J;Q345B屈服强度提高90~115MPa,伸长率平均为23.8%,常温冲击功平均为174.6J。当冷速达到444.4℃/s时,屈服强度可提高205MPa。两段式冷却效果更好,当一次冷却和二次冷却的冷速分别为385和297℃/s以上时,屈服强度可提高230MPa。金相检查表明,超快速冷却后,轧件表面为贝氏体组织,心部为较为均匀的铁素体+珠光体组织,晶粒度为8.5级,因此具有较高的强度和较好的韧性。


  他们的研究显示了超快速冷却技术应用于轧制工艺的重大节约意义,即在不增加过多成本,尤其是不增加合金元素的条件下,有效提高轧制钢材的性能。他们的试验结果表明,在采用超快速冷却技术后,用Q345B和Q345B钢种成分可以生产出性能水平达到345和420MPa强度级别(包括强度和塑性)的材料。


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