耐冷和低温钢:冶金和焊接性趋势

破冰船,储能,燃气运输商,碳氢化合物加工和运输,风车,钻井设备,铁路和运输部门均采用高强度,低温和耐冷钢,如《期刊》2020欧洲杯下注官网金属当超过特定阈值时,在环境温度下具有延展性的某些元素会立即降低其延展性。

学习:高强度冷和低温钢的冶金和可焊性的高级趋势。图片来源:Dreamerachievernoratarvus/shutterstock.com

低温温度的金属

在低温下,标准的建筑金属,马氏体或铁质不锈钢以及铬,铁和钨变得脆弱。银,铜,金,镍和铝等其他金属在低温温度下是延展的。

HSS和AHSS(晚期高强度钢)的机械性能高强度冷和低温钢。

HSS和AHSS(晚期高强度钢)的机械性能高强度冷和低温钢。图片来源:A。Rudskoi和S. Parshin,金属

低合金Si-Mn铁素体 - 铜制金属的发展含量不到0.2%,标志着传统的高强度钢(HSS)冶炼的开始。通过使用V,Ti,NB和热机械控制处理(TMCP),实现了细粒度的微观结构,从而提高了刚度和影响强度和韧性,同时将碳含量降低了0.15%。

热处理的控制过程

在TMCP发明并通过热处理使用快速冷却后,获得了碳含量低于0.1%的钢的铁素体 - 敏感和铁素体 - 碱微结构。这些材料具有欧洲杯足球竞彩细分散的结构以及最大的冲击强度,具有散射和分散的碳钢和碳依抗体。

用于制造焊接结构的多级工艺系统。

用于制造焊接结构的多级工艺系统。图片来源:A。Rudskoi和S. Parshin,金属

为了提高可塑性并影响微合同,高强度钢,TMCP效率,微结构改善,分散剂增强,炼油和最小化滚动钢各向异性的韧性。

当代的HSS微观结构包括贝纳特 - 玛特氏菌,贝纳特人,马氏体 - 班itic和马氏菌 - 班itic,碳含量为0.05%至0.02%。由于电弧和激光焊接用于构建结构,因此焊接冶金性和焊接性与高强度钢的制造和创建密切相关。

现在,全世界正在研究高强度钢的冶金和外形。炼钢的主要发展包括提高钢制耐用性以及影响韧性和强度,提高效率以及降低合金成本。应将约15种类型的低合金钢与经典和现代的高强度钢分开,以进行低温和低温使用。

在精致的高强度金属材料的设计和制造中,使用了冶金进步。欧洲杯足球竞彩TMCP用于AHSS的制造。

由于AHS的模型和技术针对汽车部门,因此钢的厚度最高为4毫米。另一方面,TMCP,热力学建模和冶金技术的热物质机械概念可用于更高厚的钢生产。

(a)[11]中的HSLA钢数据的TMCP图。(b)HSLA钢的CCT图。来自[9]的数据。

(一个)HSLA钢的TMCP图(b)HSLA钢的CCT图。图片来源:A。Rudskoi和S. Parshin,金属

高级高强度钢

现代的高强度钢具有多样的微观结构,例如铁氧体,贝氏岩,马氏体和残留的奥斯丁岩,其强度超过500 MPa。第一代AHS中包括具有F-M微结构和拉伸强度的双相DP钢,最高可达1400 MPa。第二代旋转钢包含铁合金高锰钢,其具有双重和拉伸强度为1650 MPa的可塑性。

亚稳态残留奥氏体的体积百分比为5-20%的铁素体或bainitic基质,在塑料的变形下转化为马氏体,构成了微观结构。Trip Steels的高可塑性使它们可以用于折叠,冲压和弯曲,这在汽车部门至关重要。

高强度钢是双相钢,跳闸钢,复杂相钢(CP),超杀手型锰钢,斜纹钢,MN-Trip-Steels,Q&P Steels和无碳化物的Bainitic(CFB)钢。

制造低温钢的挑战

低温应用的焊接结构的主要目标是提高可靠性和寿命,同时降低体重和费用。提高钢粘塑性,降低对一般腐蚀和氢开裂的敏感性以及在寒冷温度下改善环状载荷都是重要的挑战。

钢中的大多数裂缝是由于裂缝起源于局部应力浓度水平,脱位聚集,粒度间和相间屏障以及非金属锋利的锋利外观的裂纹而产生的。

脆性裂纹的特征是低能量吸收,当裂纹通过分裂(碎屑)通过原子水平延续而发生。延性裂缝起源于微孔收敛的产生,散射的夹杂物和碳化物散布在整个粘性基质中,作为破裂的发起人。

在微裂缝时,在晶粒边界形成了脱粘性裂缝,比晶粒弱。即使在脆性和危险杂质的分离中,包括在腐蚀作用期间,晶间屏障的强度也会降低。

夏比测试用于研究温度对冲击强度的影响。随着温度下降和钢覆盖的发生率,微硬度会降低。钢在延性 - 脆性阈值温度范围内的关键冷温下发生脆性断裂。为了表征断裂的微力学,已经构建了各种物理和分析概念。

特定的微观结构设计应用于高级高强度钢的冶金过程中,以焊接以进行冷耐耐寒和低温义务。应在钢冶金和微结构发育中考虑焊接温度周期和应变以及焊接过程和受热区域的重复相变的影响。

参考

Rudskoi,A。和S. Parshin(2021)。高强度冷和低温钢的冶金和可焊性的高级趋势。出版:2021年11月23日。https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/1891/htm

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