چگونه می توان ضمن حفظ استحکام آن ، میزان کربن فولاد Q345 را کاهش داد؟

چگونه می توان ضمن حفظ استحکام آن ، میزان کربن فولاد Q345 را کاهش داد؟
کلید کاهش مقدار کربن ضمن حفظ استحکام فولاد Q345 (استحکام عملکرد بیشتر از یا مساوی با 345 MPa) جایگزین کردن اثر تقویت کننده محلول جامد کربن با "مکانیسم های تقویت کننده دیگر" است. از طریق هم افزایی عناصر آلیاژ و بهینه سازی فرآیند ، "کاهش کربن بدون کاهش استحکام" حاصل می شود. این می تواند از طریق چهار رویکرد فنی زیر حاصل شود ، که همه آنها باید الزامات خاصیت مکانیکی Q345 مشخص شده در GB/T 1591-2018 را برآورده کنند:
1. تقویت اثر تقویت کننده محلول جامد منگنز (MN) برای جایگزینی تا حدی سهم مقاومت کربن.
منگنز اصلی ترین عنصر آلیاژ در Q345 است. اثر تقویت کننده محلول جامد آن قابل توجه است ، و تأثیر منفی آن بر جوشکاری بسیار کمتر از کربن است و آن را به "عنصر جایگزینی ترجیحی" برای کاهش کربن تبدیل می کند.
اصل: منگنز حل شده در فریت به طور قابل توجهی اعوجاج مشبک را افزایش می دهد و مقاومت در برابر حرکت دررفتگی را افزایش می دهد ، در نتیجه افزایش قدرت عملکرد (هر افزایش 0.1 ٪ در منگنز باعث افزایش قدرت عملکرد 5-8 مگاپاسکال می شود). محلول عملی: هنگامی که میزان کربن از 0.20 ٪ به 0.16 ٪ (کاهش 0.04 ٪) کاهش می یابد ، می توان میزان MN را از 1.30 ٪ به 1.50 ٪ افزایش داد (هنوز هم در محدوده استاندارد 1.00-1.60 ٪). این تقویت کننده منگنز باعث از بین رفتن مقاومت ناشی از کاهش کربن می شود (از بین رفتن استحکام از 0.04 ٪ کربن تقریباً 20-30 مگاپاسکال است ، در حالی که افزایش 0.2 ٪ منگنز می تواند 10-16 مگاپاسکال را جبران کند ، که می تواند با سایر اقدامات متعادل باشد).
مزایا: mn کم هزینه - هزینه و به راحتی در دسترس است. علاوه بر این ، افزایش متوسط ​​در منگنز (کمتر از یا برابر با 1.60 ٪) به طور قابل توجهی تمایل به سخت شدن جوش (برخلاف کربن) را افزایش نمی دهد و تأثیر کمتری بر جوشکاری دارد.
دوم ، افزودن عناصر ریزگرد (V/TI/NB) از طریق "تقویت بارش + پالایش دانه" به تقویت دوگانه می رسد.
عناصر ریزگرد (V ، Ti و NB) مکمل های اصلی تقویت کننده در هنگام کاهش کربن هستند. آنها قدرت را از طریق دو مکانیسم ، مستقل از محتوای کربن تقویت می کنند:
تقویت بارش: V ، TI و NB با کربن و نیتروژن موجود در فولاد واکنش نشان می دهند تا کربنیتریدهای نانو (مانند VC ، TIN و NBC) تشکیل دهند. این رسوبات حرکت جابجایی پین ، به طور قابل توجهی افزایش قدرت عملکرد (هر 0.01 ٪ V/NB علاوه بر این باعث افزایش قدرت 5-10 مگاپاسکال می شود).
به عنوان مثال ، اضافه کردن 0.05 ٪ NB تقریباً 30-50 مگاپاسکال استحکام ، بیش از جبران کاهش استحکام (تقریباً 25-35 مگاپاسکال) همراه با کاهش محتوای کربن از 0.20 ٪ به 0.15 ٪ است.
پالایش دانه: TI و NB رشد دانه آستنیت را مهار می کنند (به عنوان مثال ، ذرات قلع مرزهای دانه را پین می کنند) ، و در نتیجه یک ساختار دانه ظریف پس از نورد (کاهش اندازه دانه از 8 به 10) ایجاد می شود. با توجه به رابطه صفحه- صفحه ، پالایش اندازه دانه هم قدرت و هم چقرمگی را بهبود می بخشد (نصف قطر دانه تقریباً 20 ٪ قدرت عملکرد را افزایش می دهد).
به عنوان مثال ، پالایش دانه با TI (0.02-0.05 ٪) به فولاد اجازه می دهد تا استحکام عملکرد را بالاتر از 350 مگاپاسکال حفظ کند حتی اگر میزان کربن به 0.14 ٪ کاهش یابد.
نقاط کنترل کلیدی: عناصر میکروالیالینگ باید در حد بالایی مشخص شده نگه داشته شوند (V کمتر از یا برابر با 0.15 ٪ ، TI کمتر از یا مساوی 0.20 ٪ ، NB کمتر از یا مساوی 0.06 ٪) برای جلوگیری از مقادیر بیش از حد که می تواند باعث کاهش سختی یا افزایش هزینه ها شود.