Cum poate fi redus conținutul de carbon de oțel Q345, menținându -și rezistența?

Cum poate fi redus conținutul de carbon de oțel Q345, menținându -și rezistența?
Cheia reducerii conținutului de carbon, menținând în același timp rezistența oțelului Q345 (rezistență la randament mai mare sau egală cu 345 MPa) este înlocuirea efectului de întărire a soluției solide a carbonului cu „alte mecanisme de întărire”. Prin sinergia elementelor de aliere și optimizarea proceselor, se poate obține „reducerea carbonului fără a reduce rezistența”. Acest lucru poate fi obținut prin următoarele patru abordări tehnice, toate acestea trebuie să îndeplinească cerințele de proprietate mecanică din Q345 specificate în GB/T 1591-2018:
1. Consolidarea efectului de întărire a soluției solide a manganului (MN) pentru a înlocui parțial contribuția de rezistență a carbonului.
Manganul este cel mai de bază element de aliere din Q345. Efectul său de întărire a soluției solide este semnificativ, iar impactul său negativ asupra sudabilității este mult mai mic decât cel al carbonului, ceea ce îl face „elementul de înlocuire preferat” pentru reducerea carbonului.
Principiul: Manganul dizolvat în ferită crește semnificativ distorsionarea zăbrelei și îmbunătățește rezistența la mișcarea de dislocare, crescând astfel rezistența la randament (fiecare creștere de 0,1% a Mn crește rezistența la randament cu aproximativ 5-8 MPa). Soluție practică: Când conținutul de carbon scade de la 0,20% la 0,16% (o reducere de 0,04%), conținutul de Mn poate fi crescut de la 1,30% la 1,50% (încă în intervalul standard 1,00-1,60%). Această întărire a Mn compensează pierderea de rezistență cauzată de reducerea carbonului (pierderea de rezistență de la 0,04% carbon este de aproximativ 20-30 MPa, în timp ce o creștere de 0,2% Mn poate compensa 10-16 MPa, ceea ce poate fi echilibrat cu alte măsuri).
Avantaje: MN este scăzut - cost și ușor disponibil. Mai mult, o creștere moderată a Mn (mai mică sau egală cu 1,60%) nu crește semnificativ tendința de întărire a sudurii (spre deosebire de carbon) și are un impact minim asupra sudabilității.
În al doilea rând, adăugarea de elemente de microalloying (V/Ti/NB) atinge consolidarea dublă prin „întărirea precipitațiilor + rafinament de cereale”.
Elementele de microalloying (V, Ti și NB) sunt suplimente cheie de întărire în timpul reducerii carbonului. Ele sporesc rezistența prin două mecanisme, independent de conținutul de carbon:
Consolidarea precipitațiilor: V, Ti și NB reacționează cu carbon și azot în oțel pentru a forma carbonitride la nano -scală (cum ar fi VC, TIN și NBC). Aceste precipitații mișcare de luxare a pinului, crescând semnificativ rezistența la randament (fiecare adăugare de 0,01% V/NB crește rezistența cu 5-10 MPa).
De exemplu, adăugarea de 0,05% NB contribuie cu aproximativ 30-50 MPa de rezistență, mai mult decât compensarea pierderii de forță (aproximativ 25-35 MPa) asociată cu reducerea conținutului de carbon de la 0,20% la 0,15%.
Rafinarea cerealelor: Ti și NB inhibă creșterea austenitei cereale (de exemplu, particulele de staniu se limitează la granițe), rezultând o structură mai fină de cereale după rulare (reducerea dimensiunii bobului de la 8 la 10). Conform relației paginii Hall -, rafinarea mărimii cerealelor îmbunătățește atât rezistența, cât și duritatea (reducerea diametrului bobului crește rezistența la randament cu aproximativ 20%).
De exemplu, rafinarea cerealelor cu Ti (0,02-0,05%) permite oțelului să mențină rezistența la randament peste 350 MPa, chiar și atunci când conținutul de carbon este redus la 0,14%.
Puncte cheie de control: elementele de microaliere trebuie păstrate în limitele superioare specificate (V mai mici sau egale cu 0,15%, Ti mai mici sau egale cu 0,20%, NB mai mici sau egale cu 0,06%) pentru a evita sume excesive care ar putea reduce duritatea sau creșterea costurilor.