日本的超级钢材料计划

较为详细地介绍了日本材料学科最新的国家级研究课题 ,面向 2 1世纪的超级钢材料计划的缘起、研究机构和研究内容和最新的研究进展情况 ,并指出对我国相关学科研究的借鉴意义。

焊接热输入对800MPa超级钢焊接接头组织性能的影响

对800 MPa超级钢不同焊接热输入作用下HAZ组织和性能进行了研究.结果表明,800 MPa超级钢在焊接热循环作用下HAZ晶粒明显长大,随着焊接热输入的增大,晶粒长大的趋势越显著;HAZ包含有超低碳贝氏体和细小铁素体等组织,过热区组织在焊接热循环的作用下变化明显,是断裂裂纹的发源地;不同焊接热输入下,整个HAZ的硬度与母材相比有所降低,且在靠近母材和靠近熔合线附近存在两个明显的软化区域;随着焊接热输入的增大,焊接接头屈服强度逐渐降低.

400 MPa级超级钢的脆性转变温度

以微Nb处理控轧控冷工艺生产的400MPa级超级钢为研究对象,采用'系列冲击实验法'测定系列冲击功,绘制出脆性转变温度曲线·按综合能量法及断口形貌,确定出脆性转变温度为-80℃,并与相同化学成分、普通方法生产的钢板的脆性转变温度加以比较,对这一温度降低的原因进行了分析·分析结果认为,脆性转变温度降低、低温韧性的改善是化学成分、微观组织、轧制工艺综合作用的结果·钢中S、P、Si含量低有利于脆性转变温度的降低、微量Nb的存在有利于脆性转变温度的降低;晶粒细化,亚晶强化是试验钢脆性转变温度降低的组织原因;控轧控冷工艺的采用是降低脆性转变温度的工艺因素·

超级钢CX400的韧脆转变温度

采用“系列冲击实验法”测定了东北大学与本溪钢铁公司合作开发的400MPa级超级钢CX400在40℃～-100℃的冲击功。综合脆性转变温度曲线及断口形貌,确定其韧脆转变温度为-80℃。对韧脆转变温度较低的原因进行了分析。

400MPa级超级钢热连轧过程中温度及MFS的预测

采用有限单元法对热连轧生产过程中沿带钢厚度方向的温度场分布进行了预测 ,计算中考虑了带钢在机架间从表面的辐射和对流传热 ,在轧制过程中与轧辊表面的热传导和变形热·在温度场模型基础上 ,同时考虑动态、亚动态及静态再结晶的影响 ,尤其是低温区形变诱导相变软化作用 ,建立了计算精轧过程应力 应变曲线的流变应力模型 ,并对 4 0 0MPa级超级钢细晶化工业轧制中各道次的平均流变应力进行了预测 ,该模型的计算结果与Sims结果吻合较好 。

超级钢中厚板焊接工艺对接头冲击韧度的影响

对一种屈服强度为380 MPa、抗拉强度为520 MPa的超级钢中厚板进行气体保护焊工艺及接头冲击韧度研究。结果表明：在电流200～300 A,电压24～33 V,速度16．3 cm/min条件下顺利实现了双面焊接成型,焊后无裂纹,接头质量良好；电流的变化对接头处焊缝韧性影响显著,对其它部位影响不显著；在250 A以上电流焊接,电流增加,有利于焊缝韧性的改善,但以增加焊缝的宽度为代价；电流增加,热输入增加,焊缝宽度增加,对热影响区宽度影响不大。

400 MPa级超级钢CO_2气体保护焊不同焊接工艺焊接接头组织性能

采用二氧化碳气体保护焊焊接400MPa级超级钢,并对不同冷却条件下的焊接接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明,实际生产中可以直接应用二氧化碳气体保护焊焊接400MPa级超细晶粒钢。

400MPa超级钢控轧控冷优化工艺及工业实验

以宝钢SS4 0 0为研究对象 ,在实验室和宝钢 2 0 50热轧机上进行了 3次控轧控冷工艺优化及工业实验。通过工业生产实验验证 ,经拉伸和冲击实验及断口形貌SEM分析和成品SEM分析发现 ,采用控轧控冷优化工艺和工业实验可以大大地细化晶粒、改善其组织和性能 ,使SS4 0 0铁素体晶粒尺寸接近 4～ 5μm ,且冲击韧性良好 ,延伸率可达 3 0 % ,屈服强度达到 4 0 0MPa以上。

超级钢细晶轧制过程中再结晶及γ晶粒尺寸的模拟计算

建立了低碳钢和HSLA钢热变形过程中动态、亚动态及静态再结晶的数学模型,描述了板带热连轧过程中奥氏体晶粒尺寸演变和再结晶行为,讨论了轧制规程和钢种成分对再结晶动力学和奥氏体晶粒细化的影响.结果表明:在400 MPa超级钢轧制工艺条件下,奥氏体动态再结晶主要发生在温度较高的粗轧阶段,而静态及亚动态再结晶在粗轧及精轧前几道次发生的非常充分,在精轧后几道次很难充分发生;奥氏体晶粒最终尺寸随着终轧温度的降低而减小,并且HSLA钢和c-Mn钢相比,相同的轧制工艺和温度制度下,前者奥氏体晶粒要更细一些;模型的计算结果与实测值进行对比吻合良好.

400 MPa级超级钢不同焊接方法焊接接头组织性能分析

采用手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊焊接400 MPa级超级钢,并对焊接接头显微组织及力学性能作了分析研究。结果表明,实际生产中可以应用二氧化碳气体保护焊焊接400 MPa级超细晶粒钢。

再加热温度对400MPa级超级钢组织和性能的影响

对 4 0 0MPa级超级钢试样在不同温度下加热保温 5min ,并分别进行空冷和水冷 ,然后进行组织分析和性能检测。结果表明 :空冷条件下 ,随加热温度的增加 ,晶粒长大严重 ,力学性能明显下降 ;而在 80 0℃时不仅珠光体发生了明显的球化 ,其强度和硬度值下降也最为明显。水冷条件下 ,70 0℃以前 ,其组织和性能与空冷条件下基本相同 ;80 0℃时珠光体不仅没有发生明显的球化 ,而且其强度和硬度值还有所提高 ;90 0℃以后出现明显淬火组织 ,力学性能也明显提高。

超级钢汽车车轮强度有限元分析

采用新一代钢铁材料超级钢代替原有的普通强度钢材制造中型客车或货车车轮,以此实现汽车减重、降低油耗和减少环境污染.并针对车轮动态弯曲疲劳试验建立了3种中型客车车轮的静态线性有限元模型,通过模拟计算确定车轮结构的危险点,反映应力集中程度.同时对采用超级钢制成的一组车轮进行动态弯曲疲劳试验.模拟和实验结果表明,采用超级钢生产的车轮在轮辐厚度减少2.5 mm,总质量减少10 kg的情况下仍能达到动态弯曲疲劳试验标准.

400MPa超级钢疲劳裂纹扩展速率

采用PLG-100高频疲劳试验机,在试验频率为80 Hz条件下,应用三点弯曲法对400 MPa超级钢板进行了裂纹扩展速率实验;绘制出ANS400裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅ΔK之间的关系曲线;利用Origin7.0软件,采用线性拟合的方法得出Paris方程中的系数C=9.4×10-12mm/次,m=4.47.计算得出ANS400钢的裂纹扩展门槛值ΔKth为7.98 MPa.m1/2.

超级钢板料冲压性能的拉伸试验研究

将超级钢应用于国产汽车冲压件的生产中不仅可以提高汽车质量,而且可以降低汽车的成本、减小汽车重量、降低能源消耗和减少环境污染.为了在汽车工业中更好地使用超级钢,概述了板材冲压性能的评价指标,介绍了拉伸试验值对板材冲压性能的影响,并对超级钢进行了拉伸试验.研究了超级钢板的硬化指数、塑性应变比、屈服强度、极限强度、均匀延伸率等机械性能,并分析了超级钢板的冲压成形性能,超级刚具有较好的胀形性能、拉深性能、弯曲性能,抗起皱性能等冲压性能,可以广泛地应用于汽车冲压零件生产中.

400MPa级超级钢焊接热影响区晶粒尺寸的预测

应用有限元方法建立了超级钢焊接温度场的数学模型,对5 mm厚、400 MPa超级钢等离子弧焊接温度场和热循环进行了模拟和分析;利用模拟得到的热影响区热循环曲线,根据晶粒长大动力学原理对热影响区晶粒尺寸进行预测。预测结果表明,焊接接头热影响区宽度约为6.5 mm;焊接接头热影响区晶粒明显长大,最大晶粒尺寸约为180μm;焊接接头热影响区晶粒随冷却速度的加快而细化,但细化程度有限。

C-Mn超级钢的工业化生产和应用

以屈服强度为 2 0 0MPa级的普碳钢为基本成分 ,采用成分微调与控轧控冷工艺相结合的技术路线 ,可将屈服强度提高到 4 0 0～ 5 0 0MPa,同时保证良好的综合性能。产品应用于汽车、建筑等行业 ,取得了用户降低成本 ,生产厂多获效益的双赢效果。介绍了C Mn钢轧制过程组织变化。

400 MPa级超级钢专用焊条

焊缝金属的强韧化是超级钢焊接中的一个技术难题,要实现焊缝的强韧化,并避免冷裂纹,需开发与母材性能相匹配的焊接材料。对400 MPa级超级钢主要通过合金化控制焊缝组织使其获得针状铁素体即可获得理想的强韧性。通过大量工艺试验研究,结合400 MPa级超级钢的组织性能特点,研制开发了一种400 MPa级超级钢专用焊条。检测结果表明,该种焊条形成的焊缝金属组织为细小针状铁素体,焊缝金属屈服强度为435 MPa,抗拉强度为612 MPa,冲击吸收功为148J,其组织和性能同400 MPa级超级钢能很好的相匹配,达到了预期目的。

超级钢板材冲压性能的试验研究

超级钢的化学成分与普通的碳素结构钢相近,但其力学性能有大幅度的提高。将超级钢应用于国产汽车冲压件的生产中不仅可以提高汽车质量,而且可以降低汽车的成本、减小汽车重量、降低能源消耗和减少环境污染。概述了板材的冲压性能的评价指标,介绍了拉伸试验值对板材冲压性能的影响,对超级钢板材进行了拉伸试验、冷弯试验和金相组织检验,研究了超级钢板的硬化指数、塑性应变比、屈服强度、极限强度、均匀延伸率等力学性能,并分析了超级钢板的冲压成形性能,了解这些性能对超级钢冲压件的生产具有一定的指导作用。

冷却条件对超级钢焊接接头组织和性能的影响

400 MPa级超级钢主要特征是高洁净度和超细晶粒组织。采用钨极氩弧焊对400 MPa级超级钢施焊,并对其空冷和水冷两种冷却方式下的显微组织和力学性能进行分析。结果表明,空冷条件下焊接接头热影响区(HAZ)晶粒严重长大、强度下降,并出现软化区;焊接过程采用喷水冷却加快了冷却速度,有效抑制了焊接接头热影响区晶粒的长大,改善了接头组织,提高了贝氏体和低碳马氏体的含量,进而改善了接头的综合力学性能,满足实际焊接要求。

超级钢板材V型弯曲回弹的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元程序的显式-隐式连续求解功能,模拟了超级钢板材在弯曲成形和卸载后的回弹变形过程,得到了超级钢板材在不同凸模圆角半径下弯曲成形后的回弹结果。将模拟计算结果与实验结果进行对比,验证了计算结果的准确性。