Q345GNH耐候钢端梁开裂分析研究

Q345GNH耐候钢已广泛应用于集装箱、铁路车辆、桥梁等需要耐大气腐蚀的环境中。本文对Q345GNH耐候钢端梁开裂情况进行宏观检查、化学成分分析、金相检查、力学性能分析和断口分析等,对开裂产生的原因进行了讨论,提出了该耐候钢酸溶铝的含量过低以及微量元素P在晶界的偏聚是其室温韧性显著偏低、易于发生脆裂的主要原因,为业界处理类似问题提供借鉴。

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明:a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知:各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。

550 MPa级高强耐蚀光伏支架的开发及耐蚀性研究

随着光伏行业的迅速发展,对光伏支架用耐候钢提出了新的要求,其高强度、高耐蚀性及良好的成型性成为其重点研究领域。基于行业与市场的需求,唐山钢铁集团结合现有生产设备及工艺特点,采用Nb、Ti复合并适当加入Cu、Cr、Ni、Si等成分,成功开发出了550 MPa级高耐蚀性光伏支架用耐候钢T550HN。应用结果表明,研发的T550NH力学性能优异,屈服强度达到600 MPa,成型性能经仿真模拟满足客户使用要求,耐蚀性能良好,周期浸润试验显示T550HN相对于Q355B腐蚀速率为44.65%,工业环境加速腐蚀模拟试验显示T550HN相对于Q355B的腐蚀速率为54%。

关于钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副的分析

针对钢结构螺栓连接副应用中的腐蚀问题,分析了耐候钢高强度螺栓的应用优势。基于我国耐候钢高强度螺栓的研发和应用现状,对GB/T 43151-2023《钢结构用耐候钢高强度螺栓连接副》标准进行解析,并提出了耐候钢高强度螺栓的研发方向和建议。

微合金高强度耐候钢的试验研究

在实验室试制了400、460MPa级耐候钢,结果表明,试验钢屈服强度分别达到450、550MPa,抗拉强度分别达到545、615MPa;400MPa级耐候钢的显微组织以铁素体为主,460MPa级的以粒状贝氏体为主;400MPa级的析出物主要是CuS2和TiN,主要强化机制是细晶强化、析出强化;460MPa级的析出物主要是CuS2和(NbTi)CN,其主要强化机制是细晶强化、析出强化及相变强化。采用电子背散射EBSD技术分析了其晶体学取向,其晶粒间取向主要是大角度晶界。

Nb、Ti对高强度耐候钢组织和性能的影响

为模拟CSP(紧凑式带材生产 )工艺 ,由实验室 10kg真空感应炉冶炼后轧成 6mm钢板 ,试验研究了Nb、Ti对成分 (% )为 0 0 6 0～ 0 0 76C ,0 2 5～ 0 31Cu ,0 4 5～ 0 5 6Cr,0 2 9～ 0 30Ni的 4 0 0MPa和 4 6 0MPa级高强度耐候钢组织和性能的影响。结果表明 ,含 0 0 3%Ti钢σs 和σb 分别为 4 5 0MPa和 5 4 5MPa ,含 0 0 3%Nb、0 0 2 %Ti钢σs 和σb 分别为 5 5 0MPa和 6 15MPa ,不含Nb、Ti钢σs 和σb 仅为 375MPa和 4 80MPa。 4 0 0MPa级耐候钢的组织为铁素体 +少量珠光体 ,含Ti钢的主要析出物为CuS2 (2 0～ 2 5nm)和TiN(80nm) ,含Nb、Ti4 6 0MPa级钢的组织主要为粒状贝氏体 ,析出物CuS2 和 (NbTi)CN(30～ 6 0nm) ,从而提高了钢的强度。

P-RE复合超细组织耐候钢的理论与技术

深入研究了P、RE、晶粒细化和组织类型等因素对钢铁材料耐大气腐蚀性能的影响规律和作用原理。研究发现,P改善耐大气腐蚀性能显著,也可有效提高钢的强度,由较高的P含量所导致的钢铁材料的冷脆问题可通过晶粒细化或超细化控制而显著改善;RE可显著改善钢铁材料的耐大气腐蚀性能,其主要作用机理是:在钢中形成的RE化合物、RE/Fe金属间化合物和固溶稀土等在腐蚀薄液膜中水解,并在pH值较高的阴极沉淀,从而起到缓蚀作用;晶粒细化有益于提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能。通过集成上述3项技术,开发了新型的P-RE复合合金化超细组织经济型耐候钢。所开发的新材料成本优势明显,强韧性高,耐大气腐蚀性能可接近Cor-ten B钢水平。

高强度耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为

利用周期浸润腐蚀实验和电化学方法,研究了耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀演化行为,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等分析了实验钢显微组织、腐蚀形貌、锈层特征及腐蚀产物中Cu元素的分布。结果表明,实验钢的组织主要由准多边形铁素体和粒状贝氏体组成;实验钢的腐蚀质量损失率随Cu含量的增加及时间的延长而逐渐降低,且其质量损失量基本相同,锈层厚度逐渐减小,致密度增加;Cu元素在锈层的缝隙和孔洞等缺陷处富集;随着腐蚀时间的增加,自腐蚀电位增大,自腐蚀电流密度下降;含Cu钢锈层促进了阴极还原过程,同时抑制了阳极氧化过程。

高强度耐候钢及其在桥梁中的应用与前景

为了解高强度耐候钢的性能及其桥梁中的技术应用,首先总结当前国内外高强度耐候钢在桥梁工程应用的研究进展和成果,回顾了耐候钢技术的发展历程.然后,分析了高强度耐候钢的腐蚀机理、腐蚀环境、抗腐蚀性能以及各种腐蚀评估方法;归纳总结了高强度耐候钢的焊接性能,以及耐候钢的腐蚀疲劳性能与评估方法.最后,阐述了高强度耐候钢在国内外桥梁工程中的应用以及中国高强度耐候钢的试验状况.分析结果表明:虽然中国的耐候钢技术有较大发展,但中国的耐候钢桥梁技术还处于萌芽阶段;耐候钢桥梁在腐蚀作用下的强度、稳定和疲劳问题将成为今后的研究方向;关键部位采用新焊接技术可保证耐候钢桥梁的疲劳强度;中国高强度耐候钢未腐蚀状态下的疲劳和力学性能满足桥梁建设要求,腐蚀状态下高强度耐候钢的疲劳性能和力学性能有待深入研究;基于电化学腐蚀和断裂力学的腐蚀疲劳模型可用于高强度耐候钢的腐蚀疲劳寿命评估.

武钢铁路车辆及集装箱用耐候钢的现状及发展

综述了武钢铁路车辆及集装箱用耐候钢的研发背景和过程,简要介绍了典型铁路车辆及集装箱用耐候钢的产品特点和性能,展望了耐候钢的发展趋势及武钢在铁路车辆及集装箱用耐候钢的开发方向。

镍含量对高强耐候钢组织与性能的影响

针对铁路高强耐候钢的特点,本文通过调整钢中的镍含量,研究了耐候钢组织和性能的变化规律.结果表明:增加钢中的镍含量,耐候钢的组织由铁素体+珠光体向铁素体+贝氏体+珠光体转变,耐候钢的屈服强度和拉伸强度有所降低,延伸率有所提高,并且实验钢的年腐蚀速率降低,高Ni含量的耐候钢极化阻力为394(Ω·cm-2),而低Ni含量的耐候钢极化阻力为602(Ω·cm-2).

TSCR流程生产钛微合金化高强耐候钢中的析出物

运用电子显微镜和化学相分析等多种实验手段研究了Ti微合金化高强耐候钢中的析出物,并在热力学计算的基础上分析了其析出过程.结果表明:钢中主要存在TiC,TiCN,Ti4C2S2,Ti N等析出物,连轧前Ti N的析出过程已基本完成;大量纳米尺寸的TiC球形析出物粒子在铁素体的位错线上分布;Ti含量增加改变了MC相的粒度分布,小尺寸粒子的体积分数显著增加,增强了沉淀强化的效果.

高强耐候钢相变组织变化规律研究

进行了400MPa级高强耐候钢的成分设计和试验室冶炼，通过热模拟试验，分析了不同工艺条件下奥氏体晶粒的变化规律；并进一步测定了试制钢的动态、静态CCT曲线，对其相变规律进行了初步研究。结果表明：动态连续冷却转变温度略高于静态转变，动态连续转变γ＋α两相区的温度区间在100℃以上，静态连续冷却转变两相区的温度区间在70～90℃之间；冷却转变的显微组织为大量铁素体和部分珠光体。

高强耐蚀车体用钢热变形行为及本构方程的研究

使用GLEEBLE 3500研究了高强耐蚀车体用钢在热变形过程中动态再结晶、静态再结晶的规律,建立了变形抗力模型。通过单道次压缩实验,得到了温度与应变速率对变形抗力影响的模型,推导出高强耐蚀钢的动态再结晶发生时的激活能;通过双道次压缩实验,研究了形变温度和道次间停留时间对应力-应变曲线的影响规律,建立了高强耐蚀钢奥氏体静态再结晶动力学方程,计算了高强耐蚀钢的静态再结晶激活能。结果表明:形变温度和应变速率是对单道次压缩应力-应变曲线影响最明显的两个因素。在相同温度下,变形速率越大,高强耐蚀钢的峰值应力越大;在应变速率一致的情况下,温度降低峰值应力增大。变形温度和道次间隔时间对高强耐蚀钢的双道次压缩应力-应变曲线的影响明显。变形温度越高,道次间隔时间越长,高强耐蚀钢的静态再结晶程度越高,软化作用越明显。

轧制温度制度对一种高强度耐候钢性能影响研究

采用添加Cu,Ni,Cr耐大气腐蚀元素并有效结合Nb,Ti,Mo等微合金元素的成分设计思路,结合控轧控冷技术研制开发了屈服强度达550 MPa的高强度低合金耐候钢。该钢种P含量极低,在保证优良耐大气腐蚀性能的同时有效地保证了焊接性。系统地研究了温度及轧制工艺对钢种综合性能的影响,结果表明合理控制加热温度制度、终轧温度工艺以及卷取工艺制度,能够保证在微观组织上形成超细化铁素体晶粒,通过细晶强化和析出强化等强化机制的结合,在大幅提高强度的同时,保证优异的低温冲击韧性。该钢种的耐大气腐蚀性能与传统耐候钢相当,满足国家相关行业标准要求。

Nb微合金化对热轧700 MPa超高强耐候钢组织和性能的影响

试验超高强耐候钢(/%:0.062～0.065C、0.29～0.30Si、1.23～1.27Mn、0.49～0.52Cr、0.19～0.20Ni、0.29～0.31Cu、0～0.20Mo、0.035～0.060Nb)由50kg真空感应炉熔炼,在实验室锻成60mm×60 mm方坯并热轧成4 mm板材,末道次温度880℃,水冷至600℃炉冷。用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机研究了Nb和Nb-Mo微合金化对该钢组织和力学性能的影响。试验结果表明,0.060%Nb钢较0.035%Nb钢晶粒更细,强度提高～70 MPa,但伸长率相同;与未加Mo的0.035%Nb和0.060%Nb钢相比,0.035%Nb-O.20%Mo钢M/A相明显增加,并出现大量贝氏体组织,抗拉强度增加,但屈强比和伸长率降低。

珠钢Ti微合金化高强耐候钢系列产品开发与应用

在薄板坯连铸连轧流程上,经过对Ti微合金化技术研究,有效地解决了Ti微合金化性能波动大的问题,开发出屈服强度450～700 MPa高强耐候钢。通过对试制钢的组织性能和应用研究,表明该产品具有良好的通板性能,成形性能和焊接性能,满足集装箱和汽车制造行业要求,具有广阔市场前景。

Cu-P-Cr-Ni-Nb系超细组织高强度耐大气腐蚀钢带开发

对传统345 MPa级Cu-P-Cr-Ni系列09CuPCrNi钢采用Nb微合金化和低温控轧技术.研究结果表明,采用该项技术可使钢带获得超细晶组织,晶粒尺寸可细化至3.5～4.8 μm,强度大幅度提高,钢带的屈服强度可达到500 MPa,同时,工业试验获得的超细晶高强度钢带仍具有良好的韧性、耐大气腐蚀性能和焊接性能.

钒对YQ450NQR1高强度耐候钢组织与性能的影响

以含钒YQ450NQR1高强度耐候钢为研究对象,通过光学显微镜、高分辨率电镜、相分析等方法,研究了不同钒含量试验钢的金相组织、钒析出行为,探讨了钒析出量与力学性能之间的关系。结果表明,试验钢热轧态组织为块状铁素体+珠光体;钒在钢中明显析出,析出相以VN或V(C,N)为主;钒在YQ450NQR1钢中起明显的强化作用,并且钒的作用与氮密切相关。只要获得了较高的VN析出比例,试验钢的钒含量可以得到降低。

Mn含量对高强度耐候钢连续冷却过程中组织和性能的影响

采用Gleeble-2000型热模拟试验机及DT-1000膨胀仪研究了两种不同Mn含量（1号含1.42%Mn和2号含0.90%Mn）高强度耐候钢的连续冷却转变过程,分析了不同冷速下两种钢的组织转变和力学性能。结果表明,Mn元素可显著增加高强度耐候钢过冷奥氏体的稳定性,在0.1-60℃/s的冷速范围内1号钢先共析铁素体析出温度比2号钢低约30-50℃。当冷速vNo.1〈0.5℃/s、vNo.2〈1℃/s时,得到F＋P组织。在整个冷却转变过程中,随着冷速的提高,1号钢逐渐得到以岛状马氏体、粒状贝氏体和板条马氏体为主的组织,而2号钢始终是以铁素体为主的组织。同时,随着冷速的提高,两种钢的硬度、抗拉强度随之提高,其中1号钢明显高于2号钢。