Марки стали легированные стали: 404 – Страница не найдена

alexxlab | 03.06.1997 | 0 | Разное

Содержание

Легированные стали Статьи

Сталь, содержащая один или несколько легирующих элементов, вводимых для придания изделию определенных физико-механических свойств, называется легированной. Содержание некоторых элементов, когда они не являются легирующими, не должно превышать: кремния (Si) — 0,5%; марганца (Мп) – 0,8%; хрома (Сг) 0,3%; никеля (Ni) – 0,3%; меди (Си) -0,3% Легированные стали подразделяют на подклассы: низко— , средне— , и высоколегированные. Низколегированная сталь — это сталь, легированная одним элементом при содержании его не более 2% (по верхнему пределу) или несколькими элементами при суммарном их содержании 3,5% (по верхнему пределу). Среднелегированная сталь, легированная одним элементом, при содержании его не более 8% (по верхнему пределу) или несколькими элементами при суммарном их содержании, как правило, не более 12% (по верхнему пределу). Высоколегированная — это сталь с суммарным содержанием легирующих элементов не менее 10% (по верхнему пределу), при содержании одного из них не менее 8% (по нижнему пределу), при содержании железа более 45%. Маркировка всех легированных конструкционных сталей однотипная. Первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента, буквы являются условным обозначением легирующих элементов, цифра после буквы обозначает содержание легирующего элемента в %, причем содержание, равное 1% и меньше, не ставится, буква “А” в конце марки показывает, что сталь высококачественная и имеет пониженное содержание серы и фосфора. Основными элементами, влияющими на свойства стали, являются углерод, марганец и кремний. Углерод при повышении его содержания в стали ведет к повышению прочности и твердости и уменьшению пластичности. Окисление углерода во время сварки вызывает появление большого количества газовых пор. Марганец повышает ударную вязкость и хладноломкость стали, являясь хорошим раскислителем, способствует уменьшению содержания кислорода в стали. При содержании марганца в стали более 1,5 % свариваемость ухудшается, так как увеличивается твердость стали, образуются закалочные структуры и могут появиться трещины. Кремний вводится в сталь как раскислитель. При содержании кремния более 1 % свариваемость стали ухудшается, так как возникают тугоплавкие окислы, что ведет к появлению шлаковых включений. Сварной шов становится хрупким. Хром при значительном содержании в стали снижает ее свариваемость вследствие образования тугоплавких окислов и закалочных структур. Никель повышает прочность и пластичность шва и не ухудшает свариваемость. Алюминий — активный раскислитель стали, повышает окалиностой-кость. Вольфрам повышает прочность и твердость при повышенных температурах, ухудшает свариваемость, сильно окисляется. Ванадий затрудняет сварку, сильно окисляется, требует введения в зону плавления активных раскислителей. Медь улучшает свариваемость, повышая прочность, ударную вязкость и коррозионную стойкость сталей. Сера приводит к образованию горячих трещин. Фосфор вызывает при сварке появление холодных трещин. Как правило, повышение уровня легирования и прочности стали приводит к ухудшению ее свариваемости. Первостепенная роль по влиянию на свойства сталей принадлежит углероду. Доля влияния каждого легирующего элемента может быть отнесена к доле влияния углерода. На этом основании о свариваемости легированных сталей можно судить по коэффициенту эквивалентности по углероду для различных элементов. При подсчете Сэ содержание химических элементов принимается в процентах. Если Сэ меньше 0,4% , то трещины в зоне термического влияния не возникают. При Сэ = (0,4 — 0,7%) — необходим предварительный подогрев. Если Сэ = (0,7 — 1,0%) — нужны предварительный и сопутствующий подогрев. При Сэ более 1,0% сталь не сваривается обычными (традиционными) методами сварки плавлением. Образование холодных трещин уменьшается путем выбора рационального способа и технологии сварки, предварительного подогрева, снижения содержания водорода в сварном соединении, применения отпуска после сварки. Элементами, обуславливающими возникновение горячих трещин, являются прежде всего сера, затем углерод, фосфор, кремний и др. Элементами, повышающими стойкость швов против трещин и нейтрализующими действие серы, являются: марганец, кислород, титан, хром, ванадий. Предупреждение образования горячих трещин может быть достигнуто путем уменьшения количества и сосредоточения швов, выбора оптимальной формы разделки кромок, устранения излишней жесткости закреплений, предварительного подогрева, применения электродного металла с более низким содержанием углерода и кремния. Низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами сварки плавлением. Получение при сварке равнопрочного сварного соединения, особенно термоупрочненных сталей, вызывает некоторые трудности и требует определенных технологических приемов. В зонах, удаленных от высокотемпературной области, возникает холодная пластическая деформация. При наложении последующих слоев эти зоны становятся участками деформационного старения, приводящего к снижению пластических и повышению прочностных свойств металла и соответственно к возможному появлению холодных трещин. В сталях, содержащих углерод по верхнему пределу и повышенное количество марганца и хрома, вероятность образования холодных трещин увеличивается (особенно с ростом скорости охлаждения). Предварительный подогрев и последующая термо обработка позволяют снимать остаточные сварочные напряжения и получать необходимые механические свойства сварных соединений из низколегированных сталей. По разрезаемости легированные стали делятся на аналогичные четыре группы с соответствующим значением показателя эквивалента углерода.

марки стали и их характеристики

Нержавеющая сталь – это разновидность легированной стали, устойчивость к коррозии которой достигается за счет содержания не менее 10,5% хрома и низкого содержания углерода. В присутствии кислорода образуется оксид хрома, который создает на поверхности стали инертную пленку, защищающую все изделие от неблагоприятных воздействий. Легированная (нержавеющая) сталь отличается высокими характеристиками коррозионной стойкости, устойчивости к агрессивным средам, пластичности и прочности. Она применяется для производства самой разнообразной продукции – от медицинских инструментов до крупных строительных конструкций.

“Нержавейка” – это обобщенное название сталей с повышенной стойкостью к коррозии, но не каждая марка нержавеющей стали демонстрирует равную устойчивость хромоксидной пленки к механическим и химическим повреждениям. Под разные задачи путем комбирирования легирующих элементов и их % состава, были разработаны специальные марки нержавеющей стали и сплавов. Классификация нержавеющих сталей немного отличается в зависимости от стран, но в целом схожа и построена на одних принципах. Исходя из химического состава, свойств и внутренней структуры металла выделяют такие типы:

  1. Ферритные. Данная группа сталей характеризируется высоким содержанием хрома, обычно более 20%. Поэтому иногда этот тип называют хромистым. Такой химический состав способствует высокой устойчивости к агрессивной внешней среде. Сплавы этой группы обладают магнитными свойствами. Стали ферритной группы относительно дешевые, широко используются в промышленности, уступая лишь аустенитным.
  2. Аустенитные. Группа противокоррозионных сплавов, которые отличаются высоким содержанием хрома и никеля. За счет этого они отличаются повышенной прочностью и гибкостью в сравнении с аналогами. Также легко поддаются сварке и устойчивы к коррозии. Наиболее широко используемые в промышленности. Относятся к немагнитным металлам.
  3. Мартенситные. Особый тип нержавеющих сплавов. Отличается повышенной прочностью и износоустойчивостью. Не подвержены воздействию высоких температур, при этом содержат минимальную часть вредных компонентов, которые не выделяют паров при интенсивном нагреве. К этой группе относят жаропрочную коррозионностойкую сталь.
  4. Комбинированные. Особый тип стали, комбинирующий свойства вышеуказанных групп. Такие инновационные стали разрабатываются индивидуально в зависимости от требуемых заказчиком свойств. На сегодняшний день выделяют аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали.

Российский рынок металла предлагает различные марки нержавеющей стали для применения в нефтегазовой, химической, пищевой, энергетической и др. отраслях промышленности и представлен несколькими крупными “игроками”, такими как ГК “ФЕРРИТ”, металлоторговая компания “Континенталь”, группа компаний “Илеко”, “Глобус-Сталь” , которых ООО “Инициатива” может рекомендовать исходя из опыта поставок, и множеством мелких компаний. Ниже приведены марки нержавеющей стали,

наиболее часто используемые в химическом машиностроении (российские марки стали и их зарубежные аналоги :

08Х13, (0Х13 ЭИ496, AISI 409) – это сталь удачно сочетает сразу несколько важных параметров, такие как высокая прочность и хорошие механические свойства, повышенная устойчивость к воздействию климатической коррозии легкость обработки, пластичность, возможность использовать для обработки несколько вариантов – вытяжку, штамповку, перфорацию. При этом данная сталь имеет серьёзные ограничения по применению – из неё производят изделия, не испытывающие в процессе своей эксплуатации ударные нагрузки, а также воздействие низких температур, например, внутренние устройства колонн.

12Х15Г9НД (AISI 201) – предоставляет значительно более выгодное соотношение цена-качество по сравнению с аналогичными по свойствам классическими марками нержавейки, так как в ней дорогой никель частично заменен на марганец и азот. Выгодно сбалансированный химический состав делает характеристики нержавейки AISI 201 не уступающими AISI 304 и AISI 321 и постепенно догоняет их по популярности. При Т>1260°С легко поддается ковке и высадке. Поковки можно охлаждать на воздухе. В холодном состоянии обрабатывается также легко . Очень прочная и пластичная при глубокой вытяжке, изгибе, штамповке и высадке. Деформационно упрочняется при холодной обработке подобно сталям типа 12Х18Н10Т. Без затруднений сваривается дуговой сваркой с использованием защитной атмосферы. Данная сталь нашла свое применение в медицинской и пищевой промышленности. Используется также при изготовлении круглых и профильных труб, которые требуются для создания перил, поручней и ограждений.

08Х18Н10, 08Х18Н9 (AISI 304) – наиболее распространённая и востребованная во всех отраслях промышленности, эта нержавейка снискала славу «пищевой», так как её химический состав и свойства делают ее наиболее подходящей для применения в пищепроме. Отличается высокой прочностью, упругостью, легко поддается сварке, показывает высокие характеристики коррозийной стойкости в агрессивных средах. Эту сталь часто выбирают для химической, фармацевтической, нефтяной и текстильной промышленности.

10Х17Н13М2 (AISI 316) – улучшенный вариант AISI 304 за счёт добавления молибдена, что повышает антикоррозионную устойчивость и способность к сохранению свойств в агрессивных кислотных средах, а также при высоких температурах. Находит применение в химической, нефтегазовой и судостроительной промышленности. 

10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т  (AISI 316Тi) – эта марка стали нержавейки по сравнению с AISI 316 дополнительно легирована небольшим количеством титана, повышающего прочность материала, делающего его устойчивым к высоким температурам, а также к ионам хлора. Используется в сварных конструкциях, для изготовления лопастей газовых турбин, в пищевой и химической промышленности. 

12-08Х18Н10Т (AISI 321) Нержавеющая сталь, характеристики которой обусловлены присутствием в химическом составе титана. Легко поддается сварочной обработке, устойчива к температуре до 800°С. Широко востребована для изготовления бесшовных труб, а также трубопроводных фитингов — фланцев, тройников, отводов и переходов. 

06ХН28МДТ (.0Х23Н28М3Д3Т ЭИ943, AISI 904L) – сплав данной марки оптимально подходит для создания сварных конструкций, которые будут в дальнейшем эксплуатироваться при температурах до 80 °С в серной кислоте различных концентраций, за исключением 55 %-ной уксусной и фосфорной кислот.

20X23h28 (AISI 310S) – жаропрочная нержавеющая сталь хорошо поддается формоизменению и имеет хорошую свариваемость, что обуславливает ее широкое применение в производстве. AISI 310S обладает так же свойствами устойчивости к окислению в силу особенностей состава и повышенной жаропрочностью, так как выдерживает высокие температуры в различных средах. Из нее изготавливают различное оборудование для химической и нефтяной промышленности: установки для конверсии метана, пиролиза, газопроводы, камеры сгорания, а также для производства нагревательных элементов. 

12Х17 (AISI 430) – это нержавейка с высоким процентом хрома и низким – углерода, что способствует высокой прочности и одновременно пластичности. Является экономичным вариантом коррозийнностойкого материала, идеален для штамповки, деформации и перфорации, хорошо гнется и сваривается. Данная сталь сохраняет свои свойства в коррозионно опасных и серосодержащих средах, устойчива к резким перепадам температуры. Используется в нефтегазовой промышленности, а также в качестве декоративного материала для отделки зданий и помещений.

Сноски

  1. Легированные стали обозначаются путём перечисления легирующих элементов, обозначаемых буквами, с указанием после каждой буквы приблизительного процентного содержания легирующего элемента. Буквенные обозначения, в частности, следующие: Х — хром, Н — никель, А — азот, Е — селен, Т — титан, П — фосфор, Б — ниобий, В — вольфрам, Ф — ванадий, М — молибден, Г — марганец, Д — медь, Р — бор, С — кремний, Ю — аллюминий и т.д. Так Х18Н10 означает, что в этой стали около 18% хрома и около 10% никеля.
  2. Если легирующего элемента один процент или менее, пишется только обозначающая его буква, без указания после неё процента его содержания.

Квадрат сталь 09г2с, 40х, квадрат из легированной стали

К каким группам можно отнести квадратный прокат из стали 20Х, 20ХГСА, 30ХГСА, 40Х. 42Х1МФА

В зависимости от содержания основных легирующих элементов данные стали относят к различным группам:

  • 20Х, 40Х относятся к группе хромистых сталей, обладающих повышенной прочностью и хорошей износостойкостью
  • 20ХГСА, 30ХГСА – к группе хромокремнемарганцовых сталей, обладающих хорошими механическими и технологическими свойствами (свариваемостью, штампуемостью)
  • 42Х1МФА – к группе хромомолибденованадиевых сталей, обладающих повышенной теплоустойчивостью и высокой прочностью

Данные марки сталей для квадратного проката могут быть:
  • качественные
  • высококачественные (с буквой «А» в конце наименования марки стали)
  • особовысококачественные (с «– Ш» в конце марки стали)

Что такое квадрат из улучшаемой стали

Квадрат из улучшаемой легированной стали содержат 0,3…0,5% С и 1…6% легирующих элементов. Изделия из улучшаемой стали (марок 40Х, 30ХГСА, 42Х1МФА и др.) применяются после закалки с высоким отпуском (иначе – улучшения).

Закалку сталей проводят при +820…+850ºС в масле или воде (в воде закаливают преимущественно крупные изделия), высокий отпуск – при +500…+650ºС с последующим охлаждением (в зависимости от химсостава стали) в воде, масле или на воздухе. Изделия из квадратной улучшаемой стали могут работать под воздействием динамических (циклических, ударных, повторно-переменных) нагрузок.

Улучшаемые стали обладают следующими характеристиками:

  • имеют высокий предел текучести
  • пластичны
  • обладают хорошей вязкостью
  • малочувствительны к надрезам

Можно ли купить квадрат из стали хромансиль в METAL БЮРО

Да, у нас можно купить квадратный прокат из низколегированных хромокремниемарганцовистых сталей марок 20ХГСА, 30ХГСА и др. с содержанием углерода от 0,17…0,39%, называемых иначе хромансиль. Металлопрокат данных марок обладает следующими полезными качествами:

  • прокат из стали хромансиль после проведенной термообработки (закалки и низкого отпуска) имеет хорошие прочностные и пластичные характеристики
  • сталь небольшого сечения (со сторонами 30…40мм) обладает сквозной прокаливаемостью и используется для изготовления небольших прочных деталей
  • квадрат из данных марок стали, подвергнутый изотермическому отжигу, обладает улучшенной обрабатываемостью

Прутки/поковки из хромансиля широко применяются в различных областях машиностроения (автомобилестроении, авиастроении и др.), например, из квадрата 30ХГСА изготавливают тяжелонагруженные детали.

Возможно ли у вас разместить заказ на механизированную сварку конструкций из квадратной стали 30ХГСА

Да, возможно. Сварку конструкций из квадрата по стали 30ХГСА традиционно производственные специалисты выполняют механизированным способом с среде углекислого газа с использованием сварочной проволоки марок Св-08Г2С. Сварка ведется за несколько проходов с предварительным подогревом до +300…350ºС, после которой требуется проведение термообработки при +600…+650ºС с целью снижения уровня водорода в области сварного шва, чтобы не допустить образование холодных трещин.

Повышению прочности сварного шва способствует применение:

  • низкоуглеродистых сварочных материалов, близких по составу к основному металлу и содержащих микродобавки бора, титана и др. активных элементов
  • использование в качестве защитной среды углекислый газ или углекислый газ в смеси с воздухом/аргоном
  • управление интенсивным перемешиванием металла в сварочной ванне (например, применение электромагнитного перемешивания)
  • слежение за соблюдением параметров термического цикла сварки

Популярные марки стали и производство металлопроката с их использованием

Со времени изобретения стали прошло уже много лет, но практически ежегодно появляются новые её марки, которые отличаются от предыдущих по прочности, устойчивости к коррозии и по многим другим параметрам. Соответственно, и металлопрокат, который из них изготавливается, имеет разные характеристики. Но есть марки стали, которые применяются при производстве металлопроката уже традиционно.

Обыкновенная углеродистая сталь

Для повышения прочности в сталь добавляется углерод. Согласно ГОСТу, его содержание в сплаве должно составлять 0,06-0,49 %. Такую нелегированную сталь без дополнительных добавок используют для приготовления металлопроката, который применяется для производства простых штампованных изделий. Эта сталь обычно обозначается маркой «Ст20».

Углеродистая сталь высокого качества

Её подразделяют на низкоуглеродистую и высокоуглеродистую. Металлопрокат из низкоуглеродистой стали хорошо обрабатывается, штампуется и обрабатывается под давлением. Подобную сталь называют ещё и конструкционной, потому что из неё можно соорудить конструкции любой сложности.

Самая распространённая марка – 25. Из подобного сплава, как правило, изготавливают трубы. Широко применяется такая сталь и в машиностроении.

Марки 30, 35, 40 обладают добавками, которые противостоят коррозии длительное время и препятствуют износу изделий. Такую сталь используют для производства узлов и деталей, которые подвергаются повышенной нагрузке.

В некоторые стальные сплавы добавляется повышенное количество марганца. Их называют высокоуглеродными. Рядом с цифровым обозначением такой марки ставится буква «Г». Из такого металлопроката делают рессоры, пружины и направляющие детали. Этот металл обладает большой прочностью и отличается долговечностью без деформации.

Низколегированные сплавы

В них соединяются углерод, марганец и кремний. Добавляются в некоторых случаях легированные частицы алюминия и даже титана.

Из марок 25ГС и 35ГС производят арматуру. Трубный и листовой прокат получается из сплавов 09ГС или 17ГС.

Цинком такую сталь не покрывают, но покраска защищает её от коррозии вполне надёжно.

Легированная сталь

Из неё получается уже сортовой металлопрокат. Легирующими компонентами обычно выступают:

  • азот, марганец и никель;
  • хром;
  • ванадий;
  • молибден.

Эти добавки успешно противостоят коррозии, значительно повышают прочность сплавов и снижают их хрупкость. В обозначении марок действует следующий порядок:

  • первая цифра обозначает количество углерода;
  • следующие говорят об остальных компонентах;
  • буква А обозначает автоматную сталь;
  • Э – электротехническая.

Например, марка 18 ХГТ обозначает количество углерода цифрой, а буквами определяется наличие хрома, марганца и титана.

Легированные стали марки | Конструкционные материалы

Легированные стали обладают ценными свойствами, применение их позволяет экономить металл, увеличить производительность труда, повысить долговечность изделий. Основными легирующими элементами являются хром, никель, кремний и марганец. Для дополнительного улучшения свойств конструкционных сталей вводят в сталь вольфрам, молибден, ванадий, титан, бор и другие легирующие элементы.

Маркируют легированные стали цифрами и буквами (40ХФА, 20Х2Н4А, 18ХГТ). Двузначные цифры впереди марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы обозначают легирующий элемент, а цифры после букв указывают примерное его содержание в целых процентах (при отсутствии цифр содержание элемента составляет 1 … 1,5 %).

Приняты следующие буквенные обозначения легирующих элементов: А – азот, Б — ниобий, В – вольфрам, Г — марганец, Д – медь, Е – селен, К — кобальт, Н — никель, М — молибден, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т – титан, Ф – ванадий, X – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельный, Ю — алюминий. Буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь, содержащую меньше вредных примесей (≤ 0,025 S и ≤ 0.025Р). Например, 12Х2Н4А — это высококачественная легированная сталь с содержанием 0,12 % углерода, 2 % хрома, 4 % никеля.

Хром повышает твердость стали, снижает ржавление. Никель повышает прочность, пластичность и коррозионную стойкость. Марганец при содержании более 1 % увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок. Вольфрам увеличивает твердость. Молибден увеличивает прочность, сопротивление окислению при высоких температурах. Алюминий повышает окалиностойкость.

Наибольшее применение в различных отраслях нашли следующие конструкционные легирующие стали. Хромистые стали (15Х, 20Х, 30Х, 45Х) обладают более высокими прочностными свойствами по сравнению с углеродистыми. Их применяют для изготовления шестерен, валов, рычагов, болтов, гаек. Хромованадиевые стали (45ХФ, 40ХФА) являются прочными и хорошо противостоящими истиранию. Их используют для изготовления поршневых пальцев, распределительных валиков, осей и т. д. Хромоникелевые (12ХНЗА, 20ХНЗА), довольно прочные и пластичные, применяют для крупных изделий ответственного назначения (детали турбин, коленчатых валов, поршней). Хромомарганцевые (18ХГТ, 25ХГТ) стали во многих случаях заменяют более дорогие хромоникелевые. Добавка титана уменьшает склонность стали к перегреву, поэтому она широко используется в автомобильной и тракторной промышленности, а также в станкостроении для изготовления зубчатых колес, валов.

Легированные стали марки – Энциклопедия по машиностроению XXL

Марганец увеличивает склонность стали к растрескиванию в сероводородсодержащей среде, причем отрицательное влияние его возрастает с увеличением содержания углерода. Так, отрицательное влияние марганца для армко-железа, сталей марки 20 и марки У8 начинает проявляться при его содержании 3 2 и 1 % соответственно, что связано с появлением в структуре бейнитной составляющей и понижением вязкости феррита. Однако легирование стали марки У8 марганцем в количестве 8 % придает ей стойкость против СВУ в связи с образованием аустенит-ной структуры.  [c.37]
Примечание. Под листами обыкновенного качества понимаются листы из углеродистой стали обыкновенного качества, марки которой по ГОСТ 380—71 приведены в табл. 216 под листами качественными — листы из качественной конструкционной и легированной сталей, марки которой по ГОСТ 1050—74 приведены в табл. 21б( а по другим ГОСТам — в табл. 213 н 220.  [c.549]

Материал труб — углеродистая сталь марки 20 по ГОСТ В-1050-41 и легированная сталь марки 15М состава 0,12—0,25% С 0,17 —0,37% Si 0,4 – 0,7о/о Мп [c.427]

В процессе индукционного нагрева стали глубина проникновения возрастает вследствие изменения по мере повышения температуры значений р и (л. На фиг. 19, а и б, показан характер изменений глубины проникновения тока р в сталь различных марок при наиболее часто применяемых на практике / = = 200 000 и 2000 гц. Кривая 1 построена для простой углеродистой эвтектоидной стали, кривая 2 —для легированной стали марки 40Х и кривая 5-для хромоникелевой немагнитной стали. Как видно из фиг. 19, а н б, при понижении частоты тока / в 100 раз (с 200 000 до 2000 гц) глубина проникновения р уменьшается всего в 10 раз, т. е. пропорционально корню квадратному из частоты.  [c.169]

Образцы из углеродистой и легированной стали марки 4130 показывали самые большие изменения массы из всех материалов,  [c.311]

Легированная сталь марки ЗОХМА (ГОСТ 4543-48) – Давление не ограничивается, температура для шпилек до 480″ С, для гаек до 510 С  [c.951]

Для труб пароперегревателя котлов высокого давления при температуре стенки, равной 560—580° С, применяется легированная сталь марки ЭИ-454.  [c.9]

Условиями нормальной работы форсунок наряду с точностью изготовления, сборки и установки является их своевременный ремонт. Распределительную шайбу и завихритель изготовляют из легированной стали марки ХВГ (ГОСТ 5950-63), поверхности контакта шайбы и завихрителя шлифуют, качество распыления отремонтированной форсунки проверяют водой на стенде, который должен быть установлен в ремонтной мастерской. В котельной всегда должен находиться запасной комплект форсунок для возможности их быстрой замены.  [c.75]

Проволока из легированной стали марки ЗОХМ  [c.178]

Для обработки зубьев цилиндрических колес с модулями от 0,1 до 1 мм с исходным контуром по ГОСТу 9587—68 (20-градусное зацепление) применяют червячные чистовые мелкомодульные фрезы по ГОСТу 10331—63 . Фрезы изготовляют трех классов точности АА, А и В. Фрезы класса АА — прецизионные, предназначаются для обработки зубчатых колее 7-й степени точности фрезы класса А — для изготовления колес 8-й степени точности и фрезы класса В — для колес 9-й степени точности. Мелкомодульные фрезы изготовляют из быстрорежущей стали марки Р18 с карбидным баллом не более 4 единиц. По соглашению с потребителем фрезы класса В могут быть изготовлены из легированной стали марки 9ХС, при этом профиль может быть нешлифованным. Фрезы, изготовленные из стали марки Р18 любой степени точности, должны иметь шлифованный профиль. Базовое отверстие шлифуется и до-  [c.256]


В зависимости от требований по прокаливаемости и необ ходимого уровня механических свойств в машиностроении используют большое количество различно легированных сталей Марки легированных конструкционных сталей определяются ГОСТ 4543—71, ряд сталей изготовляется также по техническим условиям Основными легируюш ими элементами в улучшаемых сталях являются хром, марганец, никель, молибден, бор, ванадий и др Содержание углерода в них обычно находится в пределах 0,25—0,50  [c.169]

Плитки изготовляют из инструментальной легированной стали марки ХГ в виде прямоугольных пластинок или брусочков с тщательно обработанными измерительными поверхностями.  [c.60]

Рабочие темпера- 13 0010 условия работы трубопровода характе-турные ступени ризуются также рабочей температурной ступенью, которая обозначается римской цифрой от I до XI (см. табл. 6), добавляемой после цифры, указывающей условное давление (ру), в виде знаменателя дроби, например 64/111. Рабочие температурные ступени регламентированы указанным стандартом ЧССР для рабочих температур от О до 576° С соответственно постоянной температуре стенок труб, которая обычно совпадает с температурой протекающей жидкости. Однако температуры некоторых деталей, например, фланцевых болтов и гаек, деталей управления арматурой ИТ. п., могут быть значительно ниже. В упомянутом чехословацком стандарте указаны стали, из которых чаще всего изготовляют отдельные детали трубопроводов для той или иной температурной ступени. Для ступеней I—П1 применяют углеродистые стали, для ступеней IV—X — легированные стали. Марки этих сталей для разных рабочих температурных ступеней приведены в том же стандарте.  [c.631]

Материал — инструментальная легированная сталь марки 6ХС по гост 5950—63.  [c.16]

При изучении влияния алюминия на стойкость стали к водородному охрупчиванию [7] было показано, что при легировании стали марки 05ХГМ алюминием в количествах 0,05 и 0,07 % повысилась стойкость стали к СКР по сравнению к исходному составу соответственно в 2 раза (время до растрескивания 45 ч) и в 10 раз (время До растрескивания 220 ч) (рис. 11). Однако последующее увеличение содержания алюминия до 0,1 % привело к резкому уменьшению стойкости против СКР до значения, характерного для стали без добавления алюминия (время до растрескивания 25 ч). Оптимальное содержание ниобия равно 0,08 % (см. рис. И). Титан не оказывает существенного влияния на повышение стойкости к СКР.  [c.37]

Значительный объем исследований выполнен по вибрационной холодной штамповке, в частности, для процессов зачистки. Как известно, метод обычной статической зачистки не дает удовлетворительных результатов при снятии припусков на зачистку у заготовок из мягких и особенно высокоуглеродистых и легированных сталей (марки У10, 65Г, 4X13 и др.).  [c.42]

Поковки для фланцев из легированной стали марки 16М допускаются при температуре среды не выше 475°С, из стали марки 12МХ при температуре не выше 540°С и из стали марки 15ХМ не выше 550°С.  [c.41]

Пружины сальников, подверженные дей-гтвию высокой температуры (порядка 370— 400° С), изготовляются из легированной стали марки 50ХФА.  [c.830]

При переходе в 1957—1959 гг. на изготовление барабанов котлов высокого давления, работающих при температуре 350° С и давлении 155 ат, была применена легированная сталь марки 16ГНМ. Она отличается более высоким пределом текучести при рабочей температуре, чем сталь 22К, и может обеспечить изготовление барабанов с меньшей толщиной стенки. Она разработана ЦНИИТМАШ. Сталь не склонна к отпускной хрупкости и механическому старению, поставляется в виде листов толщиной от 70 до 160 мм по техническим условиям ИЗ 1002-65. Листы проходят дефектоскопический контроль на сплошность.  [c.110]

Материал фрез. Фрезы в зависимости быстрорежущей стали марок Р9 и Р18 от назначения изготовляются из углеро- ио ГОСТ 5952-51. диетой стали марок УЮА и У12А по ГОСТ 1435-54, из легированной стали марки 9ХС по ГОСТ 5950-51 и из  [c.180]

ВЫСОКОГО давления — из легированных сталей марки 1X13. При выборе материала прокладок необходимо учитывать, что материал фланцев должен быть более твердым, чем материал прокладок, чтобы последние не могли повредить зеркала фланца.  [c.22]


В результате температурные условия работы радиационного перегревателя котельных агрегатов высокото давления (80—120 кГ1см ) при перегреве в нем насыщенного пара пример но до 400°, т. е. на – 90°, позволяют выполнить его трубную часть из слабо-, легированной стали марки 15ХМ. В ко- тельных агрегатах более высоких параметров пара радиационный перегреватель при перегреве насыщенного пара примерно на 80° тоже может быть вы-  [c.85]

Из легированной стали марки 12МХ при рабочей температуре стенки змеевика до 550° и из стали марки 15ХМ при температуре стенки до 570°.  [c.147]

Поковки из легированной стали марки 16М допускаются для деталей, работающих при температуре йе выше 475″ С, из стали марки 12МХ — при темпера-пуре не выше 540 С, а из стали марки 15ХМ — не выше 550″ С.  [c.475]

Для повышения надежности работы указанных котлов техническое Управление по эксплуатации энергосистем предлагает главным инженерам электростанций, имеющим котлы с регулированием температуры пара по схеме впрыска, заменить горизонтальные участки труб, подводящие конденсат к пароохладителям и расположенные в зоне пароперегревателя, на трубы из легированной стали марки 12Х1МФ или 15ХМ.  [c.519]

Сталь для азотирования. Простая углеродистая сталь малопригодна для азотирования ее поверхность получается недостаточно твердой и вместе с тем хрупкой В настоящее время для азотирования. чаще применяют легированную сталь марки 38ХМЮА, содержащую 0,35—0,42% С 1,35—1,65% Сг 0,15—0,25% Мо .0,7— 1,10% AI. Легирующие элементы — алюминий, хром и молибден — необходимы для получения устойчивых дисперсных нитридов, создающих высокую твердость на поверхности после азотирования. Молибден, кроме того, устраняет хрупкость отпуска, которая может возникнуть в стали вследствие длительного нагрева ее при 500° С во время азотирования (явление отпускной хрупкости рассматривается в главе Легированная сталь , раздел Особенности термической обработки ). Ввиду высокой стоимости молибдена в качестве заменителя стали 38ХМЮА применяется сталь марки 38ХЮ. Для азотирования можно применять и сталь без алюминия, содержащую 1,5—2,5% Сг 0,2—0,6% V 0,3—1,0% Мо 0,5—1,0% Ti и т. д., у которой азотирование при 480—520° С может создать на поверхности твердость до HV 900—950.  [c.285]

Основные марки сталей, получившие применение в отечественных высокотемпературных установках для сварных узлов различного назначения, приведены в табл. 7. Предельные температуры их использования установлены с учетом возможной эксплуатации и в условиях ползучести. В указанную номенклатуру входят малоуглеродистые стали и сравнительно слабо легированные кремнемарганцовистые стали. Для барабанов котлов высокого давления применяется более легированная сталь марки 16ГНМ. В данную таблицу не входят рассматриваемые в следующем параграфе теплоустойчивые хромомолибденовые стали, используемые в нефтехимических установках как конструкционный материал из-за повышенной водородоустойчивости.  [c.158]

Протягивание. Для изготовления протяжек используют быстрорежущие стали марок Р9Ф5 и Р18 (стойкость протяжек из Р9Ф5 в 4 раза выше, чем из Р18), а также легированную сталь марки ХТ2М.  [c.369]

Основными материалами пружин являются высокоуг-леродистые и легированные стали, марки и механические свойства которых нормированы ГОСТ 2052-53 (табл. 146).  [c.307]

Материал — инструментальная легированная сталь марки Х6ВФ по ГОСТ 5950—63 или инструментальная быстрорежущая сталь марки Р9 по ГОСТ 9373—60.  [c.13]


Легированные стали

Это стали в состав которых помимо углерода и примесей целенаправленно вводят один или несколько легирующих элементов для обеспечения требуемой прочности, пластичности, вязкости и др. технологических и эксплутационных свойств. Легирование производится с целью изменения механических свойств (прочности, пластичности, вязкости), физических свойств (электропроводности, магнитных характеристик, радиационной стойкости) и химических свойств (коррозионной стойкости).

Легирующий элемент это элемент, специально вводимый в сталь для изменения ее строения и свойств. Концентрация легирующих элементов может быть различной, в т.ч. и очень малой. Когда концентрация элемента составляет менее 0,1% легирование стали принято называть микролегированием.

Основные легирующие элементы – это хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co).

 

Маркировка легированных сталей

Для обозначения марок разработана буквенно-цифровая система маркировки легиро­ванных сталей. Каждая марка стали содержит определенное со­четание букв и цифр.
Легирующие элементы обозначают следу­ющими буквами русского алфавита:

X – хром, Н – никель, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, Т – титан, Ю -алюминий, Д-медь, Г — марганец, С – кремний, К – ко­бальт, Ц – цирконий, Р – бор, Б – ниобий.

Буква А в сере­дине марки стали показывает содержание азота, а в конце – сталь высококачественная.

Для конструкционных марок стали первые две цифры пока­зывают содержание углерода в сотых долях процента. Если со­держание легирующего элемента больше 1 %, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. Если со­держание легирующего элемента около 1 % или меньше, то после соответствующей буквы цифра не ставится.

Например, сталь 18ХГТ содержит, %: 0,18 С, 1 Сr, 1 Мn, около 0,1 Тi; сталь 38ХНЗМФА – 0,38 С, 1,2-1,5 Сr; 3 Ni, 0,3-0,4 Мо, 0,1-0,2 V; сталь 30ХГСА – 0,30 С, 0,8-1,1 Сr, 0,9-1,2 Мn, 0,8-1,251; сталь ОЗХ13АГ19 – 0,03 С, 13 Сr, 0,2-0,3 N. 19 Мn.

 

В инструментальных сталях в начале обозначения марки стали ставится цифра, показывающая содержание углерода в десятых долях процента. Начальную цифру опускают, если содержание углерода около 1 % или более.

Например, сталь 3Х2В8Ф содержит, % 0,3 С, 2 Cr, 8 XV, 0,2-0,5 V; сталь 5ХНМ -0,5 С, 1 Cr, 1 N1, до 0,3 Мо; сталь ХВГ- 1 С, 1 Cr, 1 ТС, 1 Мn.

 

Для некоторых групп сталей принимают дополнительные обозначения, Марки автоматных сталей начинаются с буквы А, подшипниковых – с буквы Ш, быстрорежущих – с буквы Р, электротехнических – с буквы Э, магнитно-твердых – с буквы Е.

Нестандартные легированные стали, выпускаемые заводом «Электросталь», обозначают сочетанием букв ЭИ (электросталь исследовательская) или ЭП (электросталь пробная). Легирован­ные стали, выпускаемые Златоустовским металлургическим заводом – бук­вами ЗИ. Во всех случаях после сочетания букв идет порядковый номер стали, например, ЭИ417, ЭП67, ДИ8 и т. д. После освое­ния марки металлургическими и машиностроительными заво­дами условные обозначения заменяет общепринятая маркировка, отражающая химический состав стали.

 

Сталь – Детали Badger

Закалка водой (серия W)

Стали, закаливаемые в воде, закаляются закалкой в ​​воде и являются наиболее распространенной инструментальной сталью из-за их низкой стоимости. Они могут сохранять значительную твердость, но имеют тенденцию быть более хрупкими по сравнению с другими инструментальными сталями. При температуре около 300°F эти стали начинают размягчаться и, как правило, не подходят для применения при высоких температурах.

Закалка на воздухе (серия А)

Стали

с воздушной закалкой известны как универсальные инструментальные стали, которые содержат большое количество хрома для уменьшения деформации в процессе термообработки.Они обладают отличной обрабатываемостью, износостойкостью и ударной вязкостью и, как известно, представляют собой хороший баланс между инструментальными сталями серий D и A.

Высокоуглеродистый хром (серия D)

Инструментальные стали серии D, содержащие большое количество углерода и хрома (10-13%), сохраняют свою твердость примерно до 800°F и обычно используются в кузницах и литье под давлением. Имея высокое содержание хрома, их иногда можно отнести к нержавеющим, однако инструментальные стали серии D имеют очень ограниченную коррозионную стойкость.

Ударопрочный (серия S)

Ударопрочные стали могут выдерживать сильные удары как при высоких, так и при низких температурах, в то время как другие инструментальные стали могут растрескиваться в этих условиях. Они содержат небольшое количество углерода (0,5%) и различные количества молибдена, вольфрама, хрома, кремния и марганца. Обычно стали серии S используются в битах для отбойного молотка.

Горячая обработка (серия H)

Стали для горячей обработки предназначены для резки или формовки других материалов при высоких температурах.Они сохраняют высокий уровень прочности и твердости при длительном воздействии повышенных температур. Они содержат небольшое количество углерода и умеренное количество других легирующих элементов.

Закалка маслом (серия O)

Стали серии

O закаляются в масле при температуре около 1450°F, а затем закаляются при более низких температурах (менее 400°F). Они обычно используются в деревообрабатывающих инструментах, режущих инструментах и ​​ножах и могут быть закалены до 66 HRC.

Полоса из различных марок стали — Sandvik Materials Technology

Наша программа полосовой стали включает в себя широкий спектр материалов с очень хорошими свойствами, например, в отношении прочности, твердости и обрабатываемости.

В приведенных ниже таблицах показана наша стандартная программа (другие марки доступны по запросу), включая:

  • Легированные нержавейки и углеродистые стали
  • Мартенситные нержавеющие стали
  • Нержавеющие стали дисперсионного твердения
  • Аустенитные нержавеющие стали
  • Дуплексные (аустенитно-ферритные) нержавеющие стали
  • Никелевые сплавы

Мы также предлагаем полосовую сталь с покрытием.

Легированные нержавейки и углеродистые стали

Эти стали после холодной прокатки имеют очень хорошие свойства с точки зрения формовки, штамповки и механической обработки.Последующая закалка и отпуск делают сталь твердой, прочной, устойчивой к износу и пригодной для использования в качестве пружин и других силовых изделий.

Наша марка Обозначение по стандарту Отличительное свойство Типичные области применения
20С
ASTM 1095
W.Nr. 1.1274
нержавеющая сталь 1870
Усталостная прочность Прокладки амортизаторов, заготовленные и фасонные детали, пружины, ракели, кожевенные ножи, ленточнопильные станки для разделки мяса
Клапан компрессора 20C сталь ASTM 1095
Вт.номер 1.1274
нержавеющая сталь 1870
Усталостная прочность Клапаны компрессора
20C2* нержавеющая сталь 2258 Усталостная прочность
Износостойкость
Ракельные ножи
Ножи для ковров, промышленные ножи, секаторы

*Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации

Мартенситные нержавеющие стали

Мартенситные нержавеющие стали обладают отличными свойствами для формирования и шлифования острых кромок, а после закалки и отпуска также обладают хорошей коррозионной стойкостью.К их особым характеристикам относятся хорошая износостойкость, высокая усталостная прочность и очень хорошая плоскостность, а также однородные механические свойства вдоль и поперек направления прокатки (изотропные свойства).

Наша марка Обозначение по стандарту Отличительное свойство Типичные области применения
14C28N Высококачественные профессиональные ножи
6C27 ASTM 420
EN 1.4028
W.Nr. 1.4007
нержавеющая сталь 2304
Компоненты электробритв, кухонные лопатки
Hiflex™ Усталостная прочность Клапаны компрессора
7C27Mo2 Усталостная прочность Ножи, компоненты электробритв, печатные ленты, пилы для мяса, ракельные лезвия, пружины
7C27Mo2 откидной клапан сталь Усталостная прочность Клапаны компрессора
12C27M
EN (1.4034) Кухонные ножи, ножницы
12C27 Ножи, ножницы, лезвия коньков
13C26 Хозяйственные ножи, промышленные ножи, ракельные лезвия
Лезвие бритвы 13C26, сталь Лезвия для бритвы
19C27 Промышленные ножи для пластиковых/синтетических волокон, бумаги и т.д.
Ножи мясные, поварские, рыбацкие, складные, охотничьи, кухонные и перочинные.

Нержавеющие стали дисперсионного твердения

Нержавеющие стали с дисперсионным твердением обеспечивают превосходную механическую прочность и хорошую коррозионную стойкость после термической обработки старением, особенно когда она проводится после того, как продукт был обработан до его окончательной формы.Это позволяет изготавливать материал, в то время как материал относительно мягкий и легко формуется, что делает его подходящим для изделий сложной формы. Дисперсионно-твердеющие стали часто имеют мартенситную микроструктуру и содержат легирующие элементы, такие как Ti, Cu, Al и Nb, которые обеспечивают повышенную прочность.

Наша марка Обозначение по стандарту Отличительное свойство Типичные области применения
9RU10

ASTM 631
EN 1.4568
W.Nr. 1.4568
нержавеющая сталь 2388

Эффект закалки

Стойкость к релаксации при повышенных температурах

Пружины и детали очень сложной формы, напр. петли, муфты, шайбы и термостаты
Нанофлекс™

УНС С46910

Эффект закалки

Стойкость к релаксации при повышенных температурах

Формуемость

Детали очень сложной формы для e.грамм. компоненты электробритвы
1РК95 УНС С45500

Эффект закалки

Формуемость

Клюшки для гольфа

Аустенитные нержавеющие стали

Аустенитные нержавеющие стали

обладают превосходными качествами в отношении коррозионной стойкости в сочетании с очень хорошими пружинящими свойствами, низкой релаксацией и высокой усталостной прочностью. Прочность этих марок достигается за счет холодной прокатки, что делает их доступными в широком диапазоне размеров и механических свойств.Дальнейшее повышение прочности может быть получено простой термообработкой в ​​диапазоне температур 350-480 o С (662-896 o F) в зависимости от марки.

Наша марка Обозначение по стандарту Отличительное свойство Типичные области применения
12R11 ASTM (301)
EN 1.4310
W.Nr. 1.4310
нержавеющая сталь 2331
Пружины и прочие формованные детали для эл.грамм. диафрагмы и электрические разъемы
11R51

ASTM (301)
EN 1.4310
W.Nr. 1.4310
нержавеющая сталь 2331

Усталостная прочность

Сопротивление релаксации

Пружины и другие формованные детали, например, для петли, термостаты и прокладки для электромагнитного экранирования
13RM19
EN 1.4369
Немагнитный Пружины и другие формованные детали для немагнитных применений
3R12* ASTM 304L
EN 1.4306
W.Nr. 1.4306
нержавеющая сталь 2352
Формуемость Детали глубокой вытяжки
2RK65 ХВ UNS N08904
EN 1.4539 

Коррозионная стойкость

Чистота

*Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации

Дуплексные (аустенитно-ферритные) нержавеющие стали

Дуплексные нержавеющие стали

обладают превосходными коррозионными свойствами и не так чувствительны к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC), как аустенитные стали.Термическое расширение ниже, чем у аустенитных сталей, что в некоторых случаях дает конструктивные преимущества.

Наша марка Обозначение по стандарту Отличительное свойство Типичные области применения
Спрингфлекс UNS S31803, S32205
EN 1.4462
Высокая прочность и стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в средах, содержащих хлориды Пружины эл.грамм. в морской среде, целлюлозно-бумажной промышленности. Лента для сварных труб, кабельной изоляции и гибких трубок
САФ 2507™ UNS S32750
EN 1.4410
Очень высокая прочность и стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в средах, содержащих хлориды Пружины напр. в морской воде, морской среде, целлюлозно-бумажной промышленности. Лента для сварных труб, кабельной изоляции и гибких трубок
SAF 3207™ HD УНС С33207 Исключительно высокая механическая прочность и превосходная стойкость к SCC в H 2 S и хлоридных средах Идеально подходит для морских применений, подверженных статическим или динамическим нагрузкам

* Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации

Никелевые сплавы

В зависимости от состава и состояния сплава никелевые сплавы могут обладать такими свойствами, как отличная стойкость к влажной коррозии или высокотемпературной коррозии, а также жаропрочность и сопротивление ползучести.Это делает их подходящими для особо требовательных приложений. Обычными легирующими элементами являются, например, Cr, Mo, Ti и Al.

Наша марка Обозначение по стандарту Отличительное свойство Типичные области применения
Саникро™ 75X

УНС Н07750

Механические свойства при повышенных температурах до 800 o C (1472 o F)

Стойкость к газовой коррозии при высоких температурах

Свойства пружин до 600 o C (1112 o F)

Устройства позиционирования в тепловыделяющих сборках атомных электростанций (низкое содержание кобальта делает этот сорт особенно подходящим для ядерных применений).Пружины и другие детали, подвергающиеся воздействию высоких температур и/или очень агрессивной среды

4. 1. Углеродистые, микролегированные и легированные стали

Существуют сотни сталей с содержанием углерода примерно от 0,06% до 1,5%. Многие из них содержат металлические легирующие элементы, такие как марганец, хром и молибден, в количестве от следовых количеств до примерно 9%. Практически все можно легко подделать. В общей классификации «сталей» выделяют три группы: углеродистые стали, микролегированные (МА) стали и легированные стали.Нержавеющие стали имеют совершенно разные свойства и обычно выделяются в отдельную группу. Для марок поковки используются системы обозначения марок AISI или SAE. Инструментальные стали также входят в семейство легированных сталей.

Вернуться к оглавлению

множество ( ‘#markup’ => ‘

Существуют сотни сталей с содержанием углерода примерно от 0,06% до 1,5%. Многие из них содержат металлические легирующие элементы, такие как марганец, хром и молибден, в количестве от следовых количеств до примерно 9%.Практически все можно легко подделать. В общей классификации «сталей» выделяют три группы: углеродистые стали, микролегированные (МА) стали и легированные стали. Нержавеющие стали имеют совершенно разные свойства и обычно выделяются в отдельную группу. Для марок поковки используются системы обозначения марок AISI или SAE. Инструментальные стали также входят в семейство легированных сталей.

Вернуться к оглавлению

‘, ‘#printed’ => правда, ‘#type’ => ‘разметка’, ‘#pre_render’ => множество ( 0 => ‘drupal_pre_render_markup’, 1 => ‘ctools_dependent_pre_render’, ), ‘#children’ => ‘

Существуют сотни сталей с содержанием углерода примерно от 0.06% до 1,5%. Многие из них содержат металлические легирующие элементы, такие как марганец, хром и молибден, в количестве от следовых количеств до примерно 9%. Практически все можно легко подделать. В общей классификации «сталей» выделяют три группы: углеродистые стали, микролегированные (МА) стали и легированные стали. Нержавеющие стали имеют совершенно разные свойства и обычно выделяются в отдельную группу. Для марок поковки используются системы обозначения марок AISI или SAE. Инструментальные стали также входят в семейство легированных сталей.

Вернуться к оглавлению

‘, )

Высокопрочная медная сталь для железнодорожных цистерн до мостов

Применение меди в металлургии меди и медных сплавов

Адаптировано из статьи С. Вайнмана, М. Э. Файна и С. П. Бхата

Аннотация | Введение | Результаты | Резюме | Мостовое приложение | Авторы | Ссылки

Аннотация

Разработка сталей с более высокой прочностью и повышенной ударной вязкостью для применения в вагонах-цистернах в течение многих лет была целью улучшения общих характеристик железнодорожных цистерн.За последние десять лет в результате совместных исследований Северо-Западного университета и Ispat-Inland Inc. марки производятся путем воздушного охлаждения после горячей прокатки. Марка NUCu-60 (сверхпрочная криогенная сталь) имеет предел текучести 415 МПа (60 фунтов на квадратный дюйм) и замечательную ударную вязкость при криогенных температурах; более 350 Дж (264 футо-фунта) при температуре до –79°C (–110°F). Марка NUCu-70 имеет предел текучести не менее 485 МПа (70 тысяч фунтов на кв. дюйм).Состав марки NUCu-100 такой же, как у NUCu-70. Более высокая прочность достигается закалкой от температуры аустенизации и старением. Обсуждаются механические свойства, а также коррозионная стойкость и сварочные свойства этих сталей. Наконец, сообщается о недавно построенном мосте из этого сплава в Иллинойсе.

Введение

В настоящее время большинство корпусов вагонов-цистерн изготавливается из углеродисто-марганцевой стали TC128B с пределом текучести 50 тысяч фунтов на квадратный дюйм, которая содержит более 0.25% углерода и 1% марганца. Эта сталь имеет относительно высокий параметр свариваемости в углеродном эквиваленте. Кроме того, сталь имеет предельные характеристики вязкости разрушения при низких температурах. Для применения в вагонах-цистернах ищут новую, более легко свариваемую сталь с более высокой прочностью и более высокой вязкостью разрушения. Серия высокопрочных сталей (как описано ниже), удовлетворяющих этим требованиям, была разработана в Северо-Западном университете. Это отличные кандидаты на замену стали TC128B в корпусах вагонов-цистерн.Эти стали имеют гораздо более низкое содержание углерода. Упрочнение достигается за счет осаждения меди при охлаждении на воздухе при горячей прокатке. Ni добавляется для предотвращения горячеломкости во время горячей прокатки. Nb и Ti добавляются для контроля размера зерна во время горячей прокатки и сварки. Поскольку стали NUCu в основном ферритные, они не содержат легирующих добавок для повышения прокаливаемости. Первоначальные исследования были проведены с лабораторными плавками. Семь лабораторных плавок стали массой 45,4 кг были выплавлены в НИОКР «Испат-Инланд» методом вакуумной плавки для отработки состава и условий обработки.Еще три 135-килограммовые лабораторные плавки были выплавлены в Исследовательском центре US Steel Company. Для оценки производства товарной стали на Oregon Steel Mills были произведены две плавки по 80 000 кг. Один из заплывов был использован для восстановления моста в Иллинойсе. Слябы, отлитые на Oregon Steel Mills, также успешно прошли горячую прокатку на заводе US Steel Corporation Gary Works. Хотя некоторые из представленных здесь результатов исследований были ранее опубликованы отдельно 1, 2, 3, 4, 5 , в данной статье они связаны с ранее неопубликованными результатами.

Более высокая прочность стали позволяет использовать более тонкие секции для снижения веса. Значительно улучшенная свариваемость по сравнению с высокоуглеродистыми сталями должна упростить и снизить стоимость изготовления. Версии стали 60 и 70 ksi используются в горячекатаном состоянии, что снижает затраты на нормализацию. Высокое содержание меди обеспечивает значительно большую коррозионную стойкость, как неокрашенной, так и окрашенной, по сравнению с обычными атмосферостойкими сталями, что позволяет минимизировать затраты на техническое обслуживание цистерн. Стали NUCu представляются экономически эффективной альтернативой нынешним сталям, используемым для изготовления вагонов-цистерн.

Результаты

Механические свойства

NUCu-60, как показано в Таблице I, содержит больше Ti, который связывает междоузлия. Плавка стали NUCu-60 была выплавлена ​​в вакууме и подвергнута горячей прокатке в листы толщиной 0,5 дюйма в Ispat Inland. Стали марок NUCu-70 и NUCu-100 были отлиты на Oregon Steel Mills и подвергнуты горячей прокатке на заводе US Steel Company Gary Works. Состав также приведен в Таблице I . В то время как предел текучести 70-80 тысяч фунтов на квадратный дюйм был достигнут в горячекатаных и охлаждаемых воздухом стальных листах толщиной до 2 дюймов, для достижения предела текучести 100 тысяч фунтов на квадратный дюйм требовались закалка в воде и старение.В этой статье описываются свойства сталей NUCu-70 и NUCu-100, которые были отлиты на сталелитейных заводах в Орегоне, а затем подвергнуты горячей прокатке в листы толщиной 0,75 и 1 дюйм в US Steel Company. Сталь NUCu-70 испытывали (а) после прокатки и (б) после прокатки и нормализовали при 900°С. Сталь NUCu-100 подвергалась аустенизации при 900°С, закалке в воде и последующему старению при 525°С в течение 1 часа.

Круглые образцы на растяжение с калибровочным сечением 50,8 мм (2 дюйма) (стандарт ASTM E 8) и образцы Шарпи (стандарт ASTM E 23) подвергали механической обработке в продольном направлении от четверти толщины пластин и испытывали.Было протестировано несколько образцов с очень небольшими отклонениями. Механические свойства сталей приведены в таблице II . Таблица III показывает поглощенную по Шарпи энергию удара сталей.

Таблица I . Составы NUCu Стали (мас.%)
С Мн Си Медь Ni Ти
NUCu-60 (Испат-Внутренний) 0.03 0,53 0,52 1,29 0,52 0,10 0,06
NUCu-70 и NUCu-100 (OSM/USS) 0,06 0,78 0,38 1,35 0,84 0,03 0,38
75 NUC
Таблица II . Механические свойства стали NUCu
Предел текучести
МПа (ksi)
UTS
МПа (ksi)
Удлинение
(%)
413(60) 551(80) 27
NUCu-70-горячекатаный 503 (73) 567 (82) 32
NUCu-70-горячекатаный-нормализованный 461 (67) 546 (79) 36
НУКу-100 712 (103) 780 (113) 26
Таблица III .Поглощенная по Шарпи энергия удара сталей NUCu (Дж (фут-фунт))
NUCU-60 Горячеката (REF) NUCU-70
(горячекатаный)
NUCU-70
(горячекатаный, нормализованный)
NUCU-100
24 ( +75) > 360 (>264)
0 (+32) > 360 (>264) 206 (151) 257 (188) 132 (97)
-12 (+10) > 360 (>264) 202 (148) 255 (187) 115 (84)
-23 (-10) > 360 (>264) 192 (141) 242 (177) 89 (65)
-40 (-40) > 360 (>264) 161 (118) 233 (171) 64 (47)
-62 (-80) > 360 (>264)
-79 (-110) > 360 (>264)

Испытание стали NUCu-60 на ударное разрушение показало ее замечательную динамическую вязкость разрушения; Образцы Шарпи не разрушались до -79°C (-110°F), они изгибались в аппарате Шарпи при взмахе молотка.

Образцы стали NUCu-70, испытанные в горячекатаном состоянии, имели предел текучести 503 МПа (73 тысячи фунтов на квадратный дюйм) и UTS 567 МПа (82 тысячи фунтов на квадратный дюйм). Удлинение до разрушения относительно велико, 32%. Поглощенная энергия разрушения по Шарпи также высока, 161 Дж (118 фут-фунтов) при -40°C, что намного выше, чем требуется для строительства или применения в автоцистернах. Нормализация этой стали при 900°C увеличивает энергию Шарпи, однако снижает предел текучести до 461 МПа (67 тысяч фунтов на кв. дюйм) и UTS до 546 МПа (79 тысяч фунтов на квадратный дюйм). Сталь NUCu-70 более чем подходит для использования в вагоностроении в горячекатаном состоянии и с воздушным охлаждением, поскольку прочность и поглощенная по Шарпи энергия удара значительно превышают требования для такого применения.

Когда сталь NUCu класса предела текучести 70 тысяч фунтов на квадратный дюйм была закалена от 900°C и состарена в течение 1 часа. при 525 °C предел текучести увеличился до 712 МПа (103 тысячи фунтов на квадратный дюйм), а предел текучести до 780 МПа (113 тысяч фунтов на квадратный дюйм) с удлинением до разрушения 26 %. Поглощенная энергия разрушения по Шарпи ниже, чем у стали NUCu-70, 64 Дж (47 ft-lb) при -40°C, приемлемое значение для высокопрочной стали при такой низкой температуре

Сварка

Из-за очень низкого уровня углерода и отсутствия элементов, используемых для повышения прокаливаемости, таких как хром и молибден, стали NUCu имеют очень низкий эквивалент углерода при сварке. На рис. 1 показана диаграмма Гравилля для прогнозирования свариваемости. Здесь концентрация углерода представлена ​​в зависимости от углеродного эквивалента, рассчитанного как CE = C+(Mn+Si)/6 + (Ni+Cu)/15 + (Cr+Mo+V)/5. Диаграмма Гравилля разделена на три зоны. В зоне I сварные швы, полученные в большинстве условий сварки, не подвержены растрескиванию, в зоне II сварка требует предварительного и последующего нагрева для предотвращения растрескивания, а в зоне III зона термического влияния (ЗТВ) чрезвычайно подвержена растрескиванию. Как видно из рис. эквивалент попадает в зону II вблизи границы с зоной III, что указывает на трудности при сварке и склонность ЗТВ к растрескиванию.

Рисунок 1 . Диаграмма свариваемости по Гравилю

Ранее оценивалась сварка нескольких различных плавок стали NUCu-70 без предварительного или последующего нагрева с помощью процесса под флюсом (SAW), а также с помощью ручного процесса в условиях строительного цеха (Trinity Bridge и Arlington Construction Company). Использовались соответствующие расходные материалы. Зона хрупкого термического влияния не образовалась. Сталь также была сварена в сварочной лаборатории Северо-Западного университета без предварительного или последующего нагрева с использованием проволоки LINCOLWELD LA100 и флюса LINCOLNWELD 880M в процессе SAW.Были использованы два значения тепловложения: 1,4 кДж/мм (35 кДж/дюйм) и 3,9 кДж/мм (98 кДж/дюйм). Таблица IV показывает, что энергия удара, поглощенная по Шарпи, для сварных образцов, включая зону термического влияния, очень высока при «низком» подводе тепла и превышает стандартные требования для высокого подвода тепла.

Таблица IV . Поглощенная по Шарпи энергия удара ЗТВ в стали NUCu-70
(SAW с проволокой LINCOLWELD LA100 и флюсом LINCOLNWELD 880M)
Подводимая теплота
кДж/мм (кДж/дюйм)
Поглощенная энергия удара по Шарпи (Дж (фут-фунт))
при температуре испытания, °C (°F):
24 (75) -12 (10) -23 (-10) -40 (-40)
1.4 (35) 241 (176) 242 (177) 224 (164) 187 (137)
3,9 (98) 206 (151) 70 (51) 79 (58) 52 (38)

Повторные испытания G-BOP, проведенные в Центре исследований и технологий стали США с использованием тепловложения 1,4 кДж/мм (35 кДж/дюйм) и электродов с низким содержанием водорода AWS E7018 и E9018 без предварительного или последующего нагрева не показывать трещин металла сварного шва в сварных швах или опорных плитах.

Компания Stupp Bridge, Боулинг-Грин, Кентукки, недавно провела квалификационные испытания процедур (PQR) SAW без предварительного и последующего нагрева с использованием электродов Lincoln LA85 и флюса MIL800-HPNi. Подвод тепла составил 2,36 кДж/мм (60 кДж/дюйм). В испытаниях на разрушение при -30°C (-22°F) средняя энергия удара, поглощенная по Шарпи, составила 124 Дж (91 фут-фунт). Требование стандарта Американского общества сварщиков составляет 34 Дж (25 футо-фунтов) при этой температуре.

Коррозионная стойкость

Медь значительно улучшает коррозионную стойкость стали в морской и внутренней среде 6, 7 , а высокое содержание меди в стали NUCu эффективно снижает потерю веса в ускоренных испытаниях на атмосферостойкость.

На рис. 2 сравнивается потеря веса стали NUCu с потерей веса стали A36 и некоторых атмосферостойких сталей в стандартных ускоренных испытаниях SAE J2334, проведенных в Bethlehem Steel Corporation компанией Townsend 7 . Потеря толщины стали A36 была на 133% больше, чем у стали NUCu. Потери толщины атмосферостойкой стали A588 и стали HPS70W A709 были на 69% больше, чем у стали NUCu. С использованием существующих баз данных были установлены индексы коррозии, и индекс для стали NUCu намного ниже, чем для любой другой конструкционной стали 6, 7, 8 .

Рисунок 2 . Коррозионная потеря конструкционной и атмосферостойкой стали
(данные ускоренных автомобильных стандартных ускоренных испытаний SAE J2334, проведенных в Bethlehem Steel Corporation компанией Townsend 7 )

Эти же марки стали были покрыты эпоксидной краской Carboguard 890 (фирма Carboline), нанесены царапины и затем испытаны в камере соляного тумана (D1654-92 Standard 9 , 49,97 г/л солевого раствора). Степень коррозии измеряли после выдержки при 35°C в течение 3 недель.Результаты испытаний показаны на рис. 3 . Ширина областей коррозии, прилегающих к царапинам, была измерена и показана на рис. 4 . Вновь сталь NUCu демонстрирует наилучшую коррозионную стойкость; корродированные поверхности в местах царапин сталей A36, A588 и HPS 70W A709 были на 93%, 52% и 54% соответственно шире, чем у стали NUCu.

Рисунок 3 . Окрашенные стальные панели после 3 недель выдержки при 35°C в камере соляного тумана
(слева направо: A36; A588; ASTM HPS 70W; сталь NUCu) Рисунок 4 .Ширина коррозионных царапин на окрашенных стальных панелях через 3 недели при температуре 35°C в камере соляного тумана

Резюме

Информация, представленная в этом документе, показывает, что, в частности, NUCu 70 имеет преимущества по сравнению со сталью TC128B, используемой в настоящее время в производстве цистерн. Более высокая прочность должна привести к снижению веса. Более высокая ударная вязкость разрушения снижает риск хрупкого разрушения, особенно при низких температурах. В то время как требуемое легирование меди и никеля увеличивает стоимость стали, нормализация не требуется; Сталь NU-Cu используется в горячекатаном состоянии.Гораздо лучшая свариваемость, как показано положением на диаграмме Гравилля, должна значительно снизить затраты на изготовление. Предварительный нагрев или последующий нагрев могут быть устранены. Плюсом также является лучшая атмосферостойкость и коррозионная стойкость. Если важным фактором является выдающаяся стойкость к ударному разрушению при очень низких температурах, Supertough NUCu 60 является кандидатом. Для приложений с еще более высокой прочностью NUCu 100 может быть предпочтительным сплавом.

Мостовое приложение

Департамент транспорта Иллинойса (IDOT) недавно объявил о завершении строительства нового моста в Лейк-Вилла, Лейк-Каунти (Иллинойс), построенного из инновационной высокопрочной стали, разработанной инженерами-исследователями из Северо-Западного университета.

Рисунок 5 . Новый мост на Лейк-Вилле в Лейк-Каунти построен из медной стали, разработанной в Северо-Западном университете.

Около 500 тонн стали из медного сплава, известной как высокоэффективная конструкционная сталь ASTM A 710 Grade B, было использовано при строительстве 430-футового пролета, по которому проходит Illinois Rt. 83 над путями Канадской национальной железной дороги. «IDOT в восторге от возможностей, предоставляемых этим новым типом экономичной высокопроизводительной стали, разработанной прямо здесь, в Иллинойсе», — сказал секретарь IDOT Тимоти В.Мартин. «Эта сталь не только прочная, жесткая и простая в изготовлении, но и противостоит погодным условиям лучше, чем обычная сталь, а это означает, что ее не нужно красить. Это упрощает строительство и значительно снижает долгосрочные затраты на техническое обслуживание».

IDOT находится в процессе подачи заявки в Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) и Американскую ассоциацию государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) на определение этой стали в качестве стандарта для строительства мостов.Единственное предыдущее использование было при восстановлении моста Поплар-стрит через реку Миссисипи в районе Метро-Ист.

Сталь имеет прочность 70 000 фунтов на квадратный дюйм (psi) по сравнению с 50 000 psi у обычно используемой конструкционной стали. Его также легко сваривать, и испытания показали, что он обладает высокой ударной вязкостью при низких температурах. Кроме того, высокое содержание меди придает сплаву гораздо лучшую стойкость к атмосферной коррозии, чем у других высокопроизводительных сталей.

«Мы разработали эту сталь девять лет назад, и ее применение ожидалось уже давно», — сказал Моррис Э.Файн, почетный профессор материаловедения и инженерии Северо-Западного университета, который разработал новый сплав вместе со своим коллегой профессором-исследователем Семеном Вайнманом и при ключевой поддержке Северо-западного института инфраструктурных технологий (ITI). «Эта сталь экономически эффективна, потому что ее обработка дешевле, чем у конкурирующих конструкционных сталей той же прочности, она лучше сопротивляется атмосферным воздействиям и ее легче сваривать».

«Мы рады видеть, что наша сталь используется в этом новом мосту, и надеемся, что сталь будет использоваться в других мостах в Иллинойсе, а также в других штатах», — сказал Вайнман, профессор-исследователь материаловедения и инженерии в Северо-Западном университете.

«Уже более полувека профессор Файн является одним из ведущих мировых лидеров в области материаловедения, — сказал Дэвид Шульц, директор ITI. «Институт инфраструктурных технологий рад и горд тем, что поддержал его команду в разработке высокопрочной стали, используемой в мосте Route 83. Мы надеемся и дальше помогать ему «расширять границы» все более прочных и экономичных сталей».

Мост Лейк-Вилла был построен компанией Dunnet Bay Co.с контрактной стоимостью $ 5,75 млн. Проектировщиком моста была компания Graef Schloemer and Associates of Chicago. Сталь была произведена компанией Mittal Steel USA в Коутсвилле (Пенсильвания) и изготовлена ​​на заводе Industrial Steel Construction в Гэри (Индиана). IDOT получила федеральные средства для оплаты стали через Федеральный фонд исследований инновационных мостов.

Надзор за проектом для IDOT осуществлял инженер-резидент Марио Бьондолилло. Ключевую роль в проекте для IDOT также сыграл Крис Хахин, главный исследователь и инженер-металлург отдела.По оценкам IDOT, отказ от покраски стали позволил сэкономить 300 000 долларов. Новый мост заменил сооружение 1929 года. Строительство велось поэтапно, чтобы обеспечить движение транспорта по ул. 83.

Авторы

Проф. Семен Вайнман и проф. Моррис Э. Файн

Проф. С. Вайнман и проф. М. Э. Файн: Факультет материаловедения и инженерии, Северо-Западный университет, 2220 Campus Drive, Evanston, IL 60208-3108.

SP Bhat : Ispat-Inland, Ispat Inland R&D Department, 3001 East Columbus Drive, East Chicago, IN 46312.

Ссылки

1. M. E. Fine et al., International Symposium on Low Carbon Steel for 90s (Cincinnati, OH, ASM International, 1993), 511.

2. S. Vaynman et al., Materials for the New Millennium, Proceedings of the Fourth Materials Engineering Conference (New York, NY, ASCE, 1996), 1551.

3. С. Вайнман, И. Усландер и М. Э. Файн, Труды 39-й конференции по механической обработке и обработке стали (Индианаполис, Индиана, ИСС, 1997), 1183.

4. С. Вайнман, М. Е. Файн, Международный симпозиум по стали для сборных конструкций , (Цинциннати, Огайо, ASM International, 1999), с. 59.

5. S. Vaynman et al., Микролегированные стали 2002 (Чикаго, Иллинойс, ASM International, 2002), 43.

6. С. Вайнман и др., «Оценка атмосферной коррозии высокопрочных низколегированных сталей», Металл. Trans ., 28А(1997), 1274-1276.

7. Г. Таунсенд, пенсионер из Bethlehem Steel Company, частное общение.

8. Стандарт ASTM G 101-01 для оценки стойкости низколегированных сталей к атмосферной коррозии.

9. ASTM D 1654-92 Стандартный метод испытаний для оценки окрашенных или покрытых образцов.

Также в этом выпуске:

  • Высокопрочная медная сталь для железнодорожных цистерн к мостам
2007 г. | 2006 г. | 2005 г. | 2004 г. | 2003 г. | 2002 г. | 2001 г. | 2000 г. | 1999 г. | 1998 г. | 1997 г.

(PDF) Исследование качества микролегированных бором сталей, предназначенных для применения в автомобильной промышленности

Международная конференция по прикладным наукам

IOP Conf.Series: Materials Science and Engineering 477 (2019) 012003 IOP Publishing

doi:10.1088/1757-899X/477/1/012003

2

Разработка конструкционных сталей, отвечающих всем требованиям, при разумно низких затратах

производства является вечной задачей. [1–8] Современные конструкционные стали, используемые в настоящее время, представляют собой высокопрочные

микролегированные стали, полученные с помощью подходящего сочетания химического состава

и параметров термомеханической обработки, чтобы иметь правильный баланс между прочностью, ударной вязкостью

и свариваемостью.[1], [2] Из-за неуклонно растущих требований к безопасности транспортных средств и аварийности в автомобильной промышленности

использование высокопрочных сталей в конструкционных и защитных компонентах быстро растет. Более высокие требования к характеристикам транспортного средства при столкновении могут быть достигнуты только при использовании толстолистовой стали

, что приводит к увеличению веса.

все чаще используются в ряде конечных продуктов в автомобильной промышленности.В этом смысле горячая штамповка из закаленной борсодержащей стали

позволяет производить несколько сложных, ударопрочных конструкционных деталей, таких как

балки переднего и заднего бампера, дверные балки и стойки, обладающие сверхвысокой прочностью и уменьшенной толщиной листа

. .[6–8]

Стали, легированные бором, все еще находятся в стадии разработки, и опыт покажет области применения, для которых

они будут иметь особые преимущества. достигнута также очень хорошая стойкость к трению и износу, против которой они часто работают в тяжелых условиях

, подходят для различных применений, в качестве износостойкого материала и в качестве высокопрочной конструкционной стали

, и представляют особый интерес в области качество и технические характеристики должны быть

достигнуты.Чрезвычайные требования предъявляются к стали, когда машины и их компоненты подвергаются высоким динамическим нагрузкам. , снижение производственных затрат и

повышение безопасности. Высококачественные стали рекомендуются в тех случаях, когда к стали предъявляются исключительные требования

, такие как максимальная чистота, поверхностная твердость и усталостная прочность.Таким образом, состав этих сталей

был основан на низком содержании углерода, но точное регулирование всего химического состава

должно обеспечивать оптимальные технологические и эксплуатационные свойства, сделанные по меркам

для каждого применения.[5] –10]

Углеродисто-марганцево-бористые стали обычно используются в качестве заменителей легированных сталей по

соображениям стоимости, поскольку эти стали намного дешевле, чем легированные стали с эквивалентной прокаливаемостью.[1–8]

Бор с содержанием более 8 ppm считается легирующим элементом и растворяется в количествах ppm

в твердом состоянии в стали.[2], [3], [9], [10] Недавние исследования выявили сильное воздействие на

целесообразность добавления нескольких десятых тысячных долей процента бора. [1–20] Хорошо известно

, что небольшое количество бора резко увеличивает прокаливаемость сталей, основной эффект бора

в стали заключается в улучшении прокаливаемости, что очевидно уже при очень малой концентрации бора

, степени 20 ppm бора.[8], [9], [11–14] Этот положительный эффект объясняется ранее упомянутой сегрегацией по границам зерен

, которая замедляет диффузионное превращение аустенита

в феррит за счет снижения межфазной энергии на границе аустенитного зерна.[ 15], [16]

Следовательно, бор в стали в очень малых количествах (0,001–0,003) значительно повышает твердость и прочность,

, а также прокаливаемость низкоуглеродистых сталей. С увеличением добавления бора до уровня

около 20 частей на миллион увеличиваются как предел прочности при растяжении, так и значения твердости, связанные с тенденцией образования карбида

бора.[17] Более того, эффект бора аналогичен эффекту, полученному с такими распространенными легирующими элементами

, как марганец, хром, никель и молибден, но, в отличие от этих элементов,

требуется лишь незначительное количество бора. Даже в малом количестве степени крупности до 40

ppm бор дает такой же эффект повышения прокаливаемости, как и другие более дорогие элементы

, которые необходимо добавлять в гораздо большем количестве.[9], [11]

Действие бора эффективно при закалке малоуглеродистых сталей, а при отжиге

равно нулю.Стали с добавками бора, легко поддающиеся обработке и применяемые с очень хорошими механическими свойствами

после термической обработки, являются важными характеристиками выставок. По одинаковым механическим свойствам стали

и

дешевле высоколегированных сталей. В дополнение к преимуществам экономии и сохранения сплава, борсодержащие стали

обладают значительными преимуществами лучшей обрабатываемости по сравнению со сталями, не содержащими бора, с эквивалентной твердостью

.[20] Кроме того, стали, содержащие бор, также менее подвержены закалочному растрескиванию и деформации во время термической обработки.Следовательно, борсодержащие углеродистые стали

Sunflag Steel | Микролегированные стали марок


Загрузить сейчас

Микролегированные стали

Введение

Использование МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ (MAS), первоначально разработанных для высокопрочных листов из низколегированных сталей (HSLA) для кузовов автомобилей, показало устойчивый и значительный рост в сортовом прокате, а также для производства кованых компонентов. Индийские производители стали, а также производители кованых компонентов приспособились к производству и использованию компонентов MAS для сектора AUTO.

Марки

MAS не только помогают избежать использования дорогостоящих легирующих элементов, но также устраняют необходимость в термической обработке кованых компонентов. Простые углеродистые стали с тщательно контролируемым химическим составом (для поддержания углеродного эквивалента) вместе с небольшими добавками микролегирующих элементов, таких как V, Nb и Ti (для улучшения дисперсионного упрочнения), могут достигать желаемых уровней прочности после ковки без термической обработки. Оптимальные уровни серы поддерживаются для улучшения обрабатываемости.

Эти стали подпадают под действие стандарта EN spec10267 в качестве общего стандарта, который может быть доработан в соответствии с конкретными требованиями заказчика.

Процесс плавки и рафинирования Sunflag

может соответствовать химическому составу ближнего действия с помощью контролируемого добавления микролегирующих элементов, таких как V, Nb, Ti, и специальных устройств для впрыска проволоки для добавления серы и алюминия.

Азот

также может поддерживаться в диапазоне от 100 до 200 частей на миллион, как указано заказчиком.

Производимые микролегированные марки

Серийный номер Марки Конечное приложение
1 К70С6 Разъемный шатун излома
2 38MnSiVS5 Коленчатый вал, наружный шаровой шарнир, внутренняя вставка
3 30MnVS6 Вал корпуса и гнездо
4 САЕ 11В41 Хомут
5 САЕ 1137В Компоненты коробки передач
6 МТ-15 Ссылка на приложение
7 С48КС1В Коленчатый вал
8 С45КС1В Решетка
9 38MnVS5 Коленчатый вал
10 40MnSiVS6 Трубчатые и сферические рельсы
11 36МнВС4 Соединительный стержень
12 СКр420ХВ-СГ Вал трансмиссии



Подшипниковые стали относятся к особому классу низколегированных сталей, обычно с 1% углерода и 1.4% хрома. В некоторых особых случаях добавляют марганец и молибден.

Последняя брошюра

Архив марок стали

– Руководство AHSS

AHSS 1stGen, AHSS, марки стали

Мартенситные стали характеризуются микроструктурой, которая в основном полностью состоит из мартенсита, но, возможно, также содержит небольшое количество феррита и/или бейнита (рис. 1 и 2). Стали с полностью мартенситной микроструктурой связаны с самой высокой прочностью на растяжение – марки с пределом прочности 2000 МПа имеются в продаже, а более высокие уровни прочности находятся в стадии разработки.

Рисунок 1: Схематическое изображение мартенситной микроструктуры стали. Феррит и бейнит также могут быть обнаружены в небольших количествах.

Рисунок 2: Микроструктура MS 950/1200

Для создания сталей MS аустенит, который существует во время горячей прокатки или отжига, почти полностью превращается в мартенсит во время закалки на разгрузочном столе или в секции охлаждения линии непрерывного отжига. Добавление углерода в МС-стали повышает прокаливаемость и упрочняет мартенсит.Марганец, кремний, хром, молибден, бор, ванадий и никель также используются в различных сочетаниях для повышения прокаливаемости.

Эти стали часто подвергаются послезакалочному отпуску для улучшения пластичности, так что можно достичь чрезвычайно высокого уровня прочности наряду с адекватной пластичностью для определенных процессов формовки, таких как профилирование.

На рис. 3 показано сравнение MS950/1200 с HSLA. Расчетные и истинные кривые напряжения-деформации для марок стали MS представлены на рисунках 4 и 5.

Рис. 3: Сравнение кривых напряжения-деформации для низкоуглеродистой стали, HSLA 350/450 и MS 950/1200.

 

Рисунок 4: Расчетные кривые напряжения-деформации для ряда марок стали MS. S-5 Толщина листа: от 1,8 мм до 2,0 мм.

 

Рис. 5. Истинные кривые зависимости напряжения от деформации для ряда марок стали MS. S-5 Толщина листа: от 1,8 мм до 2,0 мм.

 

Помимо производства непосредственно на сталелитейном заводе, мартенситная микроструктура также может быть получена во время горячей штамповки сталей, упрочняемых прессованием.

Примеры текущих производственных марок мартенситных сталей и типичных применений в автомобилестроении включают:

МС 950/1200 Поперечные балки, боковые защитные балки, балки бампера, усилители бампера
МС 1150/1400 Внешний порог, боковые защитные балки, балки бампера, усилители бампера
МС 1250/1500 Боковые защитные балки, балки бампера, усилитель бампера

 

Некоторые спецификации, описывающие холоднокатаную мартенситную сталь 1-го поколения без покрытия, приведены ниже, при этом марки обычно перечислены в порядке увеличения минимальной прочности на растяжение.Могут существовать различные спецификации, описывающие горячекатаные или холоднокатаные, непокрытые или покрытые стали, а также стали различной прочности. Многие автопроизводители имеют собственные спецификации, которые охватывают их требования.

  • ASTM A980M, с марками 130 [900], 160 [1100], 190 [1300] и 220 [1500] A-23
  • VDA 239-100, с условиями CR860Y1100T-MS, CR1030Y1300T-MS, CR1220Y1500T-MS и CR1350Y1700T-MS V-3
  • SAE J2745, с терминами Мартенсит (МС) 900T/700Y, 1100T/860Y, 1300T/1030Y и 1500T/1200Y S-18

 

Практический пример: использование мартенситных сталей

как альтернатива стали

, упрочняемой прессованием

– Лабораторные оценки

Мартенситные марки стали представляют собой альтернативу холодной формовке стали, упрочняемой прессованием.Не все формы изделий могут быть подвергнуты холодной штамповке. Для тех форм, где возможна формовка при температуре окружающей среды, стратегии проектирования и обработки должны учитывать упругость, которая возникает при высоких уровнях прочности, а также устранять риск замедленного разрушения. Потенциальные преимущества, связанные с холодной штамповкой, включают более низкие затраты на энергию, уменьшение углеродного следа и сокращение продолжительности цикла по сравнению с процессами горячей штамповки.

Выделив формы изделий, достижимые при холодной штамповке, Лаборатория по применению изделий из автомобильной стали сформировала центральную арматуру крыши из 1.4 мм CR1200Y1470T-MS с использованием обычной холодной штамповки, а не вальцевания, рис. 6. Использование холодной штамповки позволяет гибко рассматривать различные стратегии при обработке штампов, что может привести к уменьшению пружинения или включению деталей, недостижимых при вальцовке.

Рис. 6: Центральная арматура крыши, штампованная методом холодной штамповки из мартенситной стали CR1200Y1470T-MS. У-1

 

Холодная штамповка мартенситных сталей не ограничивается более простыми формами с небольшой кривизной.На рис. 7 показана внешняя часть центральной стойки, отштампованная методом холодной штамповки с использованием специально сваренной заготовки, содержащей стали CR1200Y1470T-MS и CR320Y590T-DP в качестве верхней и нижней частей стали. У-1

Рис. 7: Наружная часть центральной стойки штампована при температуре окружающей среды из специально сваренной заготовки, содержащей мартенситную сталь с пределом прочности при растяжении 1470 МПа. У-1

 

Еще одной характеристикой мартенситных сталей является их высокий предел текучести, что связано с улучшенными характеристиками при столкновении.В лабораторных условиях поведение при столкновении оценивается с помощью трехточечного изгибающего момента. Исследование S-8 показало наличие корреляции между пределом текучести листовой стали и деформацией изгиба в трех точках шляповидных деталей. На основе сравнения предела текучести на рис. 8 показано, что CR1200Y1470T-MS имеет такие же характеристики, что и горячештампованные PHS-CR1800T-MB и PHS-CR1900T-MB при той же толщине, и превосходит часто используемый PHS-CR1500T-MB. По этой причине может существовать потенциал для снижения затрат и даже веса с помощью метода холодной штамповки при условии использования соответствующих конструкций пресса, процесса и штампа.

Рисунок 8: Влияние предела текучести на изгибающий момент. На правом изображении показан типичный диапазон предела текучести для CR1030Y1300T-MS и CR1200Y1470T-MS, а также типичные значения предела текучести для нескольких закаленных сталей. С-8

 

Практический пример

: мартенситные стали как альтернатива

Сталь, упрочняемая прессованием – примеры автомобильного производства

со стратегиями смягчения последствий пружинения

В последние годы некоторые применения, обычно связанные с переходом стали, упрочняемой прессованием, на холодноштампованную мартенситную сталь CR1200Y1470T-MS.Один из таких примеров можно найти в хэтчбеке Nissan B-сегмента третьего поколения (начало производства в 2020 г.), в котором в качестве материала для усиления второй поперечины используется CR1200Y1470T-MS толщиной 1,2 мм. К-45

Используя формулу углеродного эквивалента Ceq=C+Si/30+Mn/20+2P+4S K-45 , недавно разработанный мартенситный сорт имеет значение углеродного эквивалента 0,28, что ниже, чем 0,35, связанное с обычная марка PHS с сопоставимой прочностью на растяжение, 22MnB5 (PHS 1500T).Ожидается, что более низкое значение углеродного эквивалента приведет к более легким условиям сварки. Кроме того, обычное оборудование и методы механической обрезки и пробивки работают с мартенситной маркой, поддающейся холодной штамповке, в то время как детали, изготовленные из закаленных под давлением сталей, обычно требуют лазерной обрезки или других более дорогостоящих подходов. Оценка отсроченного перелома не выявила признаков этого вида отказа.

На рис. 9 показано это усиление, его расположение на поперечине и на автомобиле показано красным цветом.Переменная высота этой детали в сочетании с неравномерным поперечным сечением на самых внешних краях помогает контролировать пружинение, но значительно усложняет прокатку, если бы это был метод холодной штамповки.

Рис. 9. Холодноштампованная мартенситная сталь с пределом прочности на растяжение 1500 МПа, используемая в хэтчбеке Nissan B-сегмента. К-57

 

Неуравновешенные напряжения в штампованных деталях приводят к нескольким типам проблем с исправлением формы, которые в совокупности называются упругим возвратом.В секциях стенок шляповидной формы валики для фиксации формы, иногда называемые стержнями (см. информацию о пострастяжении по этой ссылке), уменьшают искривление боковых стенок, создавая состояние напряжения растяжения как на верхней, так и на нижней поверхностях листа и повышая жесткость. Контроль упругости для ограничения изгиба по длине продольно изогнутых деталей требует другого метода. Здесь основной причиной является разница напряжений между растягивающим напряжением в верхней части пуансона и сжимающим напряжением на фланце в нижней мертвой точке хода пресса.На рис. 10 представлены схемы распределения напряжений при нахождении пуансона в нижней мертвой точке хода пресса и проблема фиксируемости формы после снятия нагрузки.

Рисунок 10. Холодноштампованная мартенситная сталь с пределом прочности на растяжение 1500 МПа, используемая в Lexus NX J-24

 

Запатентованный подход, известный как Stress Reverse Forming™ T-44 Повышенная точность размеров в центральном усилении крыши Lexus NX второго поколения (начало производства 2021 г.), холодноштампованном из мартенситной стали, CR1200Y1470T-MS. J-24 На рис. 11 показаны разные виды этой детали.

Рис. 11: Изображение слева: Различия в упругости витков существуют в нижней и верхней частях спецификации прочности; Изображение справа: процесс Stress Reverse Forming™ снижает чувствительность к упругому возврату (изображения взяты из Citation T-29)

 

Stress Reverse Forming™ T-44 использует принципы эффекта Баушингера для изменения направления формообразующих напряжений в процессе формовки с повторным ударом, чтобы получить конечную деталь, более близкую к заданным размерам. T-29 Детали, обработанные с помощью этого двухэтапного подхода, сначала переформовываются до меньшего радиуса кривизны, чем окончательная форма детали. Удаление детали из инструмента после этого первого этапа формования приводит к распределению напряжения, показанному на левом изображении на рис. нижний фланец слегка натянут. Форма инструмента, используемая на этом этапе, имеет немного больший радиус кривизны, чем целевая форма детали.Как показано в Citation T-29 , этот процесс одинаково эффективен для всех прочностей стали.

Без эффективных контрмер пружинение увеличивается с увеличением прочности детали. С этим связана разница в упругости витков, имеющих прочность на самом низком и самом высоком концах допустимого диапазона свойств. Это может привести к существенным различиям в пружинении между катушками, которые полностью соответствуют спецификации. Тем не менее, после использования эффективных контрмер, таких как Stress Reverse Forming™, описанный в Citation T-29 , различия в упругости между витками сводятся к минимуму, что приводит к повышению точности размеров и более стабильной производительности штамповки.Это явление схематично показано на рис. 12. Кроме того, в отличие от традиционных подходов к штамповке, величина пружинения в деталях, изготовленных с использованием этого подхода, не увеличивается с увеличением прочности стали.

 

Рис. 12: Изображение слева: Различия в упругости витков существуют в нижней и верхней частях спецификации прочности; Изображение справа: процесс Stress Reverse Forming™ снижает чувствительность к упругому возврату (изображения взяты из Citation T-29)

1stGen AHSS, AHSS, прессованная закаленная сталь, марки стали

Введение

Стали, упрочняемые прессованием, обычно представляют собой стали, легированные углеродом, марганцем и бором.Они также широко известны как:

  • Стали, упрочняемые прессованием (PHS)
  • Стали, формованные горячим прессованием (HPF), термин, более распространенный в Азии
  • Бористая сталь: хотя название может также относиться к другим сталям, в автомобильной промышленности бористая сталь обычно используется для PHS
  • .
  • Сталь горячего формования (HF), термин, более распространенный в Европе.

Наиболее распространенный сорт PHS — PHS1500. В Европе этот сорт обычно называют 22MnB5 или 1,5528. В полученном состоянии он имеет феррито-перлитную микроструктуру и предел текучести от 300 до 600 МПа в зависимости от холодной обработки давлением.Ожидается, что предел прочности при растяжении полученной стали будет составлять от 450 до 750 МПа. Общее удлинение должно быть не менее 12 % (A 80 ), но в зависимости от типа и толщины покрытия может значительно превышать 18 % (A 80 ), см. Рисунок 1*. Таким образом, этот сорт может быть подвергнут холодной штамповке до относительно сложной геометрии с использованием определенных методов и покрытий. В затвердевшем состоянии он имеет минимальный предел текучести 950 МПа и предел прочности при растяжении, как правило, около 1300-1650 МПа, рис. 1. B-14 Некоторые компании описывают их с их уровнями предела текучести и предела прочности при растяжении, например, PHS950Y1500T.В Европе также принято видеть эту сталь как PHS950Y1300T и, таким образом, стремиться к минимальному пределу прочности при растяжении 1300 МПа после закалки.

Название PHS1500 может также использоваться для сплавов 20MnB8 с цинковым покрытием или закаливаемых на воздухе 22MnSiB9-5. Первый известен как «прямое формование с предварительным охлаждением стали» и может быть сокращен как CR1500T-PS, PHS1500PS, PHSPS950Y1300T или аналогичный. Последний сорт известен как «сталь для многоступенчатой ​​горячей штамповки» и может обозначаться аббревиатурой CR1500T-MS, PHS1500MS, PHSMS950Y1300T или аналогичный. В-9

Рис. 1: Кривые напряжения-деформации PHS1500 до и после закалки* (восстановлены после Citations U-9, O-8, B-18).

 

В последнее десятилетие несколько производителей стали представили марки с более высоким содержанием углерода, что привело к пределу прочности при растяжении от 1800 до 2000 МПа. Водородное растрескивание (HIC) и свариваемость ограничивают применение PHS1800, PHS1900 и PHS2000, и в настоящее время ведутся исследования по разработке методов, которые сводят к минимуму или устраняют эти ограничения.

 

Наконец, существуют сорта с более высоким поглощением энергии и меньшей прочностью, которые обладают улучшенной пластичностью и изгибаемостью. Они делятся на две основные группы: стали, закаленные под давлением (PQS) с приблизительными уровнями прочности на растяжение 450 МПа и 550 МПа (обозначены как PQS450 и PQS550 на рисунке 2), и марки PHS с более высокой пластичностью с приблизительными уровнями прочности на растяжение 1000 и 1200 МПа ( показаны как PHS1000 и PHS1200 на рисунке 2).

Помимо этих марок, для закалки под прессом подходят и другие марки . Несколько исследовательских групп и производителей стали предложили специальные марки нержавеющей стали и недавно разработали стали со средним марганцем для целей горячей штамповки. Кроме того, один производитель стали в Европе разработал многослойный материал, покрыв PHS1500 тонкими слоями PQS450 с обеих сторон.

Рис. 2. Кривые деформации нескольких марок PQS и PHS, используемых в автомобильной промышленности, после горячей штамповки для полной закалки* (восстановлены по материалам Citations B-18, L-28, Z-7, Y-12, W -28, Ф-19, Г-30).

 

Марки PHS с пределом прочности при растяжении около 1500 МПа

Горячее тиснение в том виде, в каком мы его знаем сегодня, было разработано в 1970-х годах в Швеции. С тех пор наиболее часто используемой сталью была 22MnB5 с небольшими модификациями. 22MnB5 означает приблизительно 0,22 мас.% С, приблизительно (5/4) = 1,25 мас.% Mn и легирование В.

Использование этой стали в автомобилестроении началось в 1984 году при изготовлении дверных балок. До 2001 года использование в автомобилестроении горячештампованных деталей ограничивалось дверными балками и балками бамперов, изготовленными из 22MnB5 без покрытия в полностью закаленном состоянии.К концу 1990-х годов было разработано алюминизированное покрытие типа 1 для борьбы с образованием накипи. С тех пор широко используется покрытие 22MnB5 + AlSi. Б-14

Хотя некоторые производители стали заявляют, что 22MnB5 является стандартным материалом, он не указан ни в одном международном или региональном (например, европейском, азиатском или американском) стандарте. Только аналогичный 20MnB5 указан в EN 10083-3. Т-26, Е-3 Допустимый диапазон химического состава для 22MnB5 приведен в таблице 1. С-64, В-9

Таблица 1: Предельные значения химического состава для 22MnB5 (указаны в мас.%). С-64, В-9

 

VDA239-500, рекомендация по черновому материалу от Verband Der Automotbilindustrie E.V. (VDA) — это попытка дальнейшей стандартизации материалов для горячего тиснения. По состоянию на начало 2021 года документ не опубликован. Согласно этому проекту стандарта, 22MnB5 может поставляться с покрытием или без покрытия, горячекатаный или холоднокатаный. В зависимости от этих параметров механические свойства в состоянии поставки могут существенно различаться.Стали для непрямого процесса, например, должны иметь более высокое удлинение, чтобы обеспечить способность к холодной штамповке. V-9 На рис. 1 показаны стандартные кривые напряжения-деформации, которые могут значительно различаться в зависимости от покрытия и выбранного процесса прессования.

Чтобы 22MnB5 достиг высокой прочности после закалки, его необходимо сначала подвергнуть аустенизации. Во время нагревания феррит начинает превращаться в аустенит при «более низкой температуре превращения», известной как A c1 . Температура, при которой завершается превращение феррита в аустенит, называется «верхней температурой превращения», сокращенно A c3 .Как A c1 , так и A c3 зависят от скорости нагрева и точного химического состава рассматриваемого сплава. Верхняя температура превращения для 22MnB5 составляет примерно 835-890 °С. D-21, H-30 Аустенит трансформируется в другие микроструктуры по мере охлаждения стали. Микроструктура, полученная в результате этого превращения, зависит от скорости охлаждения, как показано на кривой непрерывного превращения при охлаждении (CCT) на рисунке 3. Для достижения «полностью закаленного» состояния в марках PHS требуется почти полностью мартенситная микроструктура.Чтобы избежать превращения в другие фазы, требуется скорость охлаждения, превышающая минимальный порог, называемый «критической скоростью охлаждения», которая для 22MnB5 составляет 27 °C/с. Для приложений, поглощающих энергию, также имеются специальные детали с «мягкими зонами». В этих мягких зонах интересующие области будут преднамеренно сделаны с другими микроструктурами, чтобы обеспечить более высокое поглощение энергии. Б-14

Рисунок 3: Кривая непрерывного преобразования при охлаждении (CCT) для 22MnB5 (опубликовано в Citation B-19, воссоздано после Citations M-25, V-10).

 

После горячей штамповки деталей и закалки с превышением критической скорости охлаждения они обычно имеют предел текучести 950-1200 МПа и предел прочности при растяжении от 1300 до 1700 МПа. Их уровень твердости обычно составляет от 470 до 510 HV, в зависимости от методов испытаний. Б-14

После того, как автомобильные детали отштампованы, они соединяются с кузовом автомобиля в кузовном цеху. Полностью собранный кузов, известный как Body-in-White (BIW) с дверцами и крышками, затем перемещается в покрасочный цех.После того, как автомобиль покрыт и окрашен, BIW проходит через печь для отверждения краски. Время и температура для этой операции называется циклом запекания краски. Хотя температура и продолжительность могут различаться от растения к растению, обычно оно близко к 170 °C в течение 20 минут. У большинства компонентов автомобильного кузова, изготовленных из сталей холодной или горячей штамповки, а также у некоторых марок алюминия предел текучести может увеличиться после обжига краски.

На рис. 4 закаленный под давлением 22MnB5 показан красной кривой.В этом конкретном примере было обнаружено, что предел текучести составляет примерно 1180 МПа. После обработки по стандартному циклу закалки при 170 °C – 20 минут предел текучести увеличивается до 1280 МПа (показано черной кривой). B-18  Большинство исследований показывают увеличение прокаливания на 100 МПа и более при использовании закаленного под давлением 22MnB5 в промышленных условиях. Б-18 , Д-17, С-17

Рис. 4: Влияние прокаливания на затвердевший под давлением 22MnB5.Показана BH0, так как предварительная деформация при холодной деформации отсутствует. (воссоздан после Citation B-18).

 

Недавно несколько производителей стали предложили две модифицированные версии 22MnB5: 20MnB8 и 22MnSiB9-5. Оба сорта имеют более высокое содержание Mn и Si по сравнению с 22MnB5, как показано в таблице 2.

Таблица 2: Химический состав марок PHS с пределом прочности при растяжении 1500 МПа (все указаны в мас.%). В-9

 

Оба этих относительно новых сорта предназначены для покрытий на основе цинка и предназначены для различных технологических процессов.По этим причинам многие существующие линии горячего тиснения потребуют некоторых модификаций для работы с этими марками.

20MnB8 был разработан для «прямого процесса с предварительным охлаждением». Основная идея состоит в том, чтобы затвердеть цинковое покрытие перед формованием, что исключает возможность заполнения жидким цинком микротрещин на сформированной поверхности основного металла, что, в свою очередь, устраняет риск охрупчивания жидким металлом (LME). Химия изменена таким образом, что фазовые превращения происходят позже, чем 22MnB5.Критическая скорость охлаждения 20MnB8 составляет примерно 10 °C/с. Это позволяет перенести деталь со стадии предварительного охлаждения на формовочную матрицу. После закалки под давлением материал имеет предел текучести приблизительно 1000-1050 МПа и предел прочности при растяжении 1500 МПа. После закалки (170 °C, 20 минут) предел текучести может превышать 1100 МПа. K-22   Эта сталь может обозначаться как PHS950Y1300T-PS (сталь, упрочняемая прессованием, с пределом текучести не менее 950 МПа, пределом прочности при растяжении не менее 1300 МПа, для штамповки с предварительным охлаждением).

22MnSiB9-5 был разработан для процесса трансферного пресса, называемого «многоступенчатым». После закалки материал имеет механические свойства, аналогичные 22MnB5 (рис. 5). По состоянию на 2020 год по этой технологии производится по крайней мере одна автомобильная деталь, которая применяется к компактным автомобилям в Германии. G-27   Хотя критическая скорость охлаждения указана как 5 °C/с, даже при скорости охлаждения 1 °C/с может быть достигнута твердость выше 450HV, как показано на рис. 6. H- 27   Это позволяет материалу быть «отверждаемым на воздухе» и, таким образом, его можно использовать для операции трансферного пресса (отсюда и название «многоступенчатый») в сервопрессе.Этот материал также доступен с цинковым покрытием. B-15 Эта сталь может обозначаться как PHS950Y1300T-MS (сталь, упрочняемая прессованием, с пределом текучести не менее 950 МПа и пределом прочности при растяжении не менее 1300 МПа, для многостадийного процесса).

Рис. 5. Кривые инженерного напряжения-деформации для марок уровня 1500 МПа (восстановлены по материалам Citations B-18, G-29, K-22)

 

Рис. 6. Критические скорости охлаждения сталей, упрочняемых прессованием на уровне 1500 МПа (восстановлено после Citations K-22, H-31, H-27)

 

 

Сплавы с повышенной пластичностью

Детали, закаленные прессованием, чрезвычайно прочны, но не могут поглощать много энергии.Таким образом, они в основном используются там, где требуется защита от вторжений. Однако были разработаны новые материалы для горячей штамповки, которые имеют более высокое удлинение (пластичность) по сравнению с наиболее распространенным 22MnB5. Эти материалы могут использоваться в тех частях, где требуется поглощение энергии. Эти марки с более высоким поглощением энергии и низкой прочностью делятся на две группы, как показано на рисунке 7. Стали с более низким уровнем прочности обычно называют «сталью, закаленной под прессом» (PQS). Изделия, имеющие более высокую прочность на Рисунке 7, представляют собой стали, упрочняемые прессованием, поскольку они содержат бор и увеличивают прочность в результате операции закалки.Перечисленные свойства получены после процесса горячего тиснения.

  • Уровень прочности на растяжение 450–600 МПа и общее удлинение >15%, обозначены как PQS450 и PQS550.
  • Уровень прочности на растяжение 1000–1300 МПа и общее удлинение > 5 %, указанные как PHS1000 и PHS1200.

Рис. 7: Кривые напряжения-деформации для нескольких марок PQS и PHS, используемых в автомобильной промышленности, после горячей штамповки для полной закалки* (восстановлены по материалам Citations B-18, Y-12).

 

В настоящее время ни один из этих классов не стандартизирован.Большинство производителей стали имеют свои собственные номинации и стандарты, как показано в Таблице 3. Существует рабочий документ Немецкой ассоциации автомобильной промышленности (Verband der Automobilindustrie, VDA), в котором указан только один из классов PQS. В проекте стандарта VDA239-500 PQS450 указан как CR500T-LA (холоднокатаный, предел прочности при растяжении 500 МПа, низколегированный). Точно так же PQS550 указан как CR600T-LA. V-9   Некоторые OEM-производители могут предпочесть называть эти марки в соответствии с их пределом текучести и пределом прочности на растяжение вместе, как указано в таблице 3.

Таблица 3: Сводка марок с более высокой пластичностью. Описания терминологии не стандартизированы. Названия сортов с более высокой пластичностью основаны на их свойствах, а терминология получена из возможного химического состава или описания OEM. Перечисленные здесь свойства охватывают свойства, представленные в нескольких источниках, и могут быть связаны или не связаны с каким-либо конкретным товарным сортом. Ю-12, Т-28, Г-32

 

Марки

PQS разрабатываются как минимум с 2002 года.В самых ранних исследованиях планировался PQS 1200. R-11   В период с 2007 по 2009 год в Европе были представлены три новых автомобиля с улучшенной «энергопоглощающей» способностью их горячештампованных компонентов. VW Tiguan (2007–2016 гг.) и Audi A5 Sportback (2009–2016 гг.) имели мягкие зоны на центральных стойках (рис. 8B и C). Преднамеренное снижение скорости охлаждения в этих областях мягких зон приводит к получению микроструктур с более высоким удлинением. В Audi A4 (2008-2016) методом горячей штамповки были изготовлены три изготовленные методом лазерной сварки индивидуальные заготовки.Мягкие участки центральных стоек A4 были изготовлены из HX340LAD+AS (сталь HSLA, с покрытием AlSi, в состоянии поставки, минимальный предел текучести = 340 МПа, предел прочности при растяжении = 410-510 МПа), как показано на рисунке 8A. После процесса горячей штамповки HX340LAD, вероятно, имел предел прочности при растяжении между 490 и 560 МПа S-65, H-32, B-20, D-22 , что соответствует диапазону PQS450 (см. Таблицу 3). Обратите внимание, что в то время были не единственные автомобили, компоненты которых были изготовлены методом горячей штамповки.

Рис. 8. Самые ранние стойки B, изготовленные методом горячей штамповки, с поглощением энергии: (A) Audi A4 (2008–2016 гг.) имела специально изготовленную заготовку из материала HSLA, сваренную лазером; (B) VW Tiguan (2007–2015 гг.) и (C) Audi A5 Sportback (2009–2016 гг.) имели мягкие зоны в центральных стойках (воссозданные после Citations H-32, B-20, D-22).

 

Исследование 2012 года K-25 показало, что специально изготовленная с помощью лазерной сварки средняя стойка с пределом текучести HSLA 340 МПа и 22MnB5 имеет наилучшую способность поглощать энергию в испытаниях на башне падения по сравнению со специально изготовленной деталью (деталь с пластичным мягким зона) или монолитной детали, рис. 9. Поскольку HSLA не предназначен для горячей штамповки, большинство марок HSLA могут иметь очень большой разброс конечных свойств после горячей штамповки в зависимости от локальной скорости охлаждения. Хотя вся деталь может охлаждаться в среднем со скоростью от 40 до 60 °C/с, в отдельных местах скорость охлаждения может превышать 80 °C/с.Марки PQS разрабатываются так, чтобы иметь стабильные механические свойства после обычного процесса горячей штамповки, при котором возможны высокие скорости локального охлаждения. М-26, Г-31, Т-27

Рис. 9. Энергопоглощающая способность центральных стоек значительно увеличивается за счет мягких зон или специальной заготовки из пластичного материала, изготовленной методом лазерной сварки (воссозданной после Citation K-25).

 

Марки

PQS используются самое позднее с 2014 года. Одним из первых автомобилей, объявивших об использовании PQS450, был VolvoXC90.Имеется шесть компонентов (три правых + три левых), специально сваренных заготовок с PQS450, как показано на рисунке 10. L-29 С тех пор многие автопроизводители начали использовать PQS450 или PQS550 в кузовах своих автомобилей. К ним относятся:

  1. Fiat 500X: лоскутная опора, задний лонжерон с лазерной сваркой и PQS450 в зонах раздавливания D-23 ,
  2. Fiat Tipo (версии хэтчбек и универсал): аналогичный задний лонжерон с PQS450 B-14 ,
  3. Renault Scenic 3: центральная стойка с лазерной сваркой и PQS550 в нижней части F-19 ,
  4. Chrysler Pacifica: кольцо передней двери из пяти частей с PQS550 в нижней части центральной стойки T-29 и
  5. Chrysler Ram: кольцо передней двери из шести частей с PQS550 в нижней части центральной стойки. Р-3

Рис. 10. Использование сплавов PQS-PHS, изготовленных методом лазерной сварки, в Volvo XC90 2-го поколения (воссозданном после Citation L-29).

 

Некоторые автопроизводители используют марки PQS для облегчения соединения компонентов. Центральная стойка электрического внедорожника Jaguar I-PACE изготовлена ​​из PQS450 с заплатой PHS1500, которая приваривается точечной сваркой перед горячей штамповкой, образуя лоскутную заготовку, показанную на рисунке 11A. B-21   Ранние приложения PQS включали специальную заготовку с лазерной сваркой с PHS 1500.С 2014 года горячештампованные заготовки Mercedes PQS550 не сочетаются с PHS1500. На рис. 11В показаны такие компоненты автомобиля Mercedes C-класса. К-26

Рисунок 11: Недавние применения PQS: (a) Jaguar I-PACE 2018 года использует лоскутную центральную стойку с мастер-заготовкой PQS450 и заплатой PHS1500 B-21 , (b) Mercedes C-Class 2014 года имеет ряд компонентов PQS550 которые не приварены лазером к PHS1500. К-26  

 

 

PHS Марки свыше 1500 МПа

Наиболее часто используемые закаливаемые под прессом стали имеют предел прочности при растяжении 1500 МПа, но это не единственные варианты R-11 с 4 уровнями предела прочности при растяжении от 1700 до 2000 МПа, доступными или разрабатываемыми, как показано на рисунке 12.Водородное растрескивание (HIC) и проблемы со свариваемостью ограничивают широкое использование в автомобильной промышленности, и в настоящее время ведутся исследования по разработке методов, которые сводят к минимуму или устраняют эти ограничения.

Рис. 12. Марки PHS с пределом прочности при растяжении более 1500 МПа по сравнению с обычной PHS1500 (воссозданной на основе Citation B-18, W-28, Z-7, L-30, L-28, B-14).

 

Mazda Motor Corporation стала первым производителем автомобилей, применившим более прочные борсодержащие стали: в модели CX-5 2011 года в переднем и заднем бамперах использовались усилители прочности на растяжение 1800 МПа, рис. 13.По данным Mazda, новый материал позволил сэкономить 4,8 кг на автомобиль. По химическому составу сталь представляет собой модифицированную Nb 30MnB5. H-33, M-28   На рис. 14 показано сравнение балок бампера с PHS1500 и PHS1800. Благодаря более прочному материалу удалось сэкономить 12,5% веса при тех же характеристиках. Н-33

Рис. 13: Усиление балки бампера Mazda CX-5 (SOP 2011) — первое применение в автомобилестроении высокопрочных бористых сталей. М-28

 

Рис. 14: Сравнение характеристик бамперных балок с PHS1500 и PHS1800. Н-33

 

MBW 1900 — коммерческое название стали, упрочняемой прессованием, с пределом прочности при растяжении 1900 МПа. Средняя стойка MBW 1900 с правильными характеристиками может снизить вес на 22 % по сравнению с DP 600 и при этом стоить на 9 % меньше, чем исходная двухфазная конструкция. H-34    Ford также продемонстрировал, что при использовании MBW 1900 вместо PHS 1500 можно сэкономить еще 15% веса. L-30   С 2019 года электромобиль VW ID.3 имеет две поперечные балки сидений из стали MBW 1900, как показано на рис. 15. odularer E -Antriebs- B aukasten — модульный набор инструментов для электропривода) и может использоваться в других электромобилях VW Group.

Рисунок 15: Нижняя часть VW ID3 (часть платформы MEB). Л-31

 

USIBOR 2000 — коммерческое название марки стали, аналогичной 37MnB4, с покрытием AlSi.Окончательные свойства ожидаются только после цикла запекания краски, и детали, изготовленные из этой марки, могут быть хрупкими до запекания краски. B-32 В июне 2020 года китайская компания Great Wall Motors начала использовать USIBOR 2000 в внедорожнике Haval H6. В-12

HPF 2000, другое коммерческое название, используется в ряде примеров на основе компонентов, а также в концептуальном автомобиле Renault EOLAB. Л-28, Р-12 Марка на 1800 МПа находится в разработке. P-22   Docol PHS 1800, коммерческий сорт с содержанием приблизительно 30 MnB5, находится в производстве, а Docol PHS 2000 находится в разработке. S-66   PHS-Ultraform 2000, коммерческое название заготовки с цинковым (GI) покрытием, подходит для непрямого процесса. В-11

Компания General Motors China вместе с несколькими перегонными заводами по всей стране разработала два новых сорта PHS: PHS 1700 (20MnCr) и PHS2000 (34MnBV). 20MnCr использует легирование Cr для улучшения прокаливаемости и стойкости к окислению.Этот сорт можно подвергать горячей штамповке без покрытия. Печь должна кондиционироваться газом N 2 . Конечная часть имеет высокую коррозионную стойкость, примерно 9% общего удлинения (см. рис. 12) и высокую гибкость (см. табл. 4). С другой стороны, 34MnBV имеет тонкое покрытие AlSi (20 г/м 2 с каждой стороны). По сравнению с типичной толщиной покрытий AlSi более тонкие покрытия предпочтительнее с точки зрения гибкости (см. Таблицу 5). W-28   Дополнительную информацию об этих устойчивых к окислению марках PHS, а также о версии на 1200 МПа, предназначенной для применений с улучшенным поглощением энергии удара, можно найти в Citation L-60 .

Таблица 4: Химический состав высокопрочных марок PHS. «0» означает, что известно об отсутствии легирующего элемента, а «-» — об отсутствии информации. «~» используется для типичных значений; в противном случае дается минимум или максимум. Описания терминологии не стандартизированы. Имена PQS основаны на их свойствах, а названия марок получены из возможного химического состава или описания OEM. Перечисленные здесь свойства охватывают свойства, представленные в нескольких источниках, и могут быть связаны или не связаны с каким-либо конкретным товарным сортом. W-28, B-32, H-33, G-33, L-28, S-67, S-66, Y-12, B-33

 

Таблица 5: Механические свойства высокопрочных марок PHS. «~» используется для типичных значений; в противном случае дается минимум или максимум. Верхний индекс PB означает после цикла запекания краски. Описания терминологии не стандартизированы. Имена PQS основаны на их свойствах, а названия марок получены из возможного химического состава или описания OEM. Перечисленные здесь свойства охватывают свойства, представленные в нескольких источниках, и могут быть связаны или не связаны с каким-либо конкретным товарным сортом. W-28, B-32, H-33, G-33, L-28, S-67, S-66, Y-12

 

Другие стали для процесса закалки под прессом

В последние годы многие новые марки стали проходят испытания для использования в процессе закалки под прессом. Немногие, если таковые вообще имеются, достигли массового производства и вместо этого находятся в стадии исследований и разработок. Эти сорта включают:

  1. Нержавеющая сталь
  2. Среднемарганцевые стали
  3. Композитные стали

 

Нержавеющая сталь

Исследования упрочнения нержавеющих сталей под прессом в основном сосредоточены на мартенситных сортах (т.д., серия AISI SS400). M-36, H-42, B-40, M-37, F-30 Как видно из рисунка 16, мартенситные нержавеющие стали могут иметь более высокую формуемость при повышенных температурах по сравнению с PHS1500 (22MnB5). Другими преимуществами нержавеющих сталей являются:

  1. лучшая коррозионная стойкость М-37 ,
  2. потенциально более высокие скорости нагрева (например, индукционный нагрев) F-30 ,
  3. возможность закалки на воздухе – возможность многоэтапного процесса – как показано на рис. 17а H-42 ,
  4. высокая способность к формованию в холодном состоянии, допускающая непрямой процесс, как показано на рис. 17b. М-37

Недостатки включают (а) более высокую стоимость материала и (б) более высокую температуру печи (примерно до 1050-1150 °C). M-37, F-30  По состоянию на 2020 год в продаже имеются две марки нержавеющей стали, специально разработанные для процесса закалки под прессом.

Рисунок 16: Изменение прочности на растяжение и общего удлинения в зависимости от температуры для (а) PHS1500 = 22MnB5 M-38 и (б) мартенситной нержавеющей стали. М-36

Рис. 17: (a) Сравнение критической скорости охлаждения 22MnB5 и нержавеющей стали AISI SS410 (воссозданной после Citation H-42), (b) Сравнение предельной кривой формирования комнатной температуры для DP600 и модифицированной AISI SS410 (воссозданной после Citation M -37).

 

Окончательные механические свойства нержавеющих сталей после процесса закалки под прессом обычно превосходят свойства стали 22MnB5 с точки зрения удлинения и способности поглощать энергию. На рисунке 18 показаны инженерные кривые напряжения-деформации для имеющихся в продаже марок (1.6065 и 1.4064), и сравнивает их с 22MnB5 и дуплексной нержавеющей сталью (аустенит + мартенсит после закалки под прессом). Эти сорта также могут иметь эффект прокаливания, сокращенно BH 0 , так как не будет холодной деформации. Б-40, М-37, Ф-30

Рисунок 18: Технические кривые напряжения-деформации для закаленных под давлением нержавеющих сталей по сравнению с 22MnB5 (восстановлены после Citations B-40, M-37, F-30, B-41).

 

T способ 6: Обзор механических свойств марок нержавеющей стали, упрочняемых прессованием.Типичные значения обозначены знаком «~». (Таблица создана на основе Citations B-40, M-37, F-30.)

 

Среднемарганцевые стали

Стали со средним содержанием марганца обычно содержат от 3 до 12 мас.% легирующих элементов марганца. D-27, H-30, S-80, R-16, K-35   Хотя эти стали изначально предназначались для холодной штамповки, существуют многочисленные исследования, связанные с их использованием в процессе закалки под прессом. H-30 Несколько преимуществ сталей со средним содержанием марганца при закалке под прессом:

  1. Температура аустенитизации может быть значительно ниже, чем по сравнению с 22MnB5, как показано на рисунке 19. H-30, S-80 Таким образом, использование сталей со средним содержанием марганца позволяет экономить энергию в процессе нагрева. M-39 Более низкая температура нагрева также может способствовать снижению риска охрупчивания жидким металлом заготовок с цинковым покрытием. Это также может уменьшить окисление и обезуглероживание заготовок без покрытия. С-80
  2. Мартенситное превращение может происходить при низких скоростях охлаждения. Можно использовать более простые штампы с меньшим количеством охлаждающих каналов или без них. В некоторых сортах возможна закалка на воздухе.Таким образом, можно использовать многостадийный процесс. С-80, Б-14
  3. Некоторое количество остаточного аустенита может присутствовать в конечной части, что может увеличить удлинение за счет эффекта TRIP. Это, в свою очередь, значительно повышает прочность. С-80, Б-14

Рисунок 19: Влияние содержания Mn на равновесные температуры превращения (воссоздано после Citations H-30, B-14)

 

Изменение температур превращения при легировании Mn было рассчитано с использованием программного обеспечения ThermoCalc. H-30   Как видно на рисунке 19, по мере увеличения легирования Mn температуры аустенитизации снижаются. H-30 Для типичной штамповки 22MnB5, содержащей от 1,1 до 1,5 % Mn, при массовом производстве температура печи обычно устанавливается на уровне 930 °C. Многоступенчатый материал 22MnSiB9-5 имеет несколько более высокое содержание Mn (от 2,0 до 2,4 %), поэтому температуру печи можно снизить до 890 °C. Как также указано в таблице 7, температура печи может быть дополнительно снижена при горячей штамповке сталей со средним содержанием марганца.

Исследование, проведенное в ЕС, показало, что если максимальная температура печи составляет 930 °C, что является обычным для 22MnB5, потребление природного газа составит около 32 м 3 /ч. В ходе исследования были разработаны две новые стали со средним содержанием марганца: одна с 3% масс. Mn, а другая с 5% масс. Mn. Эти марки имели более низкую температуру аустенитизации, а максимальная температура затвердевания в печи могла быть снижена до 808 °C и 785 °C соответственно. Экспериментальные данные показывают, что при 808 °С расход природного газа снижался до 19 м 3 /час, а при 785 °С до 17 м 3 /час. M-39   На рисунке 20 экспериментальные данные нанесены на график с аппроксимацией кривой. На основе этой модели было подсчитано, что при использовании 22MnSiB9-5 расход печного газа может быть снижен на 15 %.

Рис. 20: Влияние максимальной заданной температуры печи (в самой высокотемпературной зоне печи) на расход природного газа (исходные данные Citation M-39)

 

Более низкая температура нагрева сталей со средним содержанием марганца также может способствовать снижению риска охрупчивания жидким металлом заготовок с цинковым покрытием.Это также может уменьшить окисление и обезуглероживание заготовок без покрытия. С-80

Стали со средним содержанием марганца могут иметь высокое удлинение при пределе текучести (YPE), с сообщениями о более чем 5% после горячей штамповки. Механические свойства могут быть чувствительны к небольшим изменениям температурного профиля. Как видно на Рисунке 21, все исследования со сталью со средним содержанием марганца имеют уникальную кривую напряжения-деформации после закалки под прессом. Это можно объяснить:

  1. отличия по химии,
  2. термомеханическая история листа до горячей штамповки,
  3. скорость нагрева, температура нагрева и время выдержки и
  4. скорость охлаждения. С-80

Рис. 21. Кривые инженерного напряжения-деформации для нескольких среднемарганцевых сталей, упрочненных прессованием, по сравнению с 22MnB5. См. Таблицу 7 для объяснения каждого испытанного материала (воссозданного после Citations S-80, L-37, W-30, L-38).

Таблица 7: Сводка механических свойств отверждаемых под давлением марок Medium-Mn, показанных на рисунке 18. Типичные значения отмечены знаком «~». Вязкость рассчитывается как площадь под инженерной кривой напряжения-деформации.Изделия 4 и 5 также отжигались при разных температурах и поэтому имеют разную термомеханическую историю. Обратите внимание, что эти марки не являются коммерчески доступными. Л-38, Ш-30, Л-37, С-80

 

Композитные стали

TriBond ® — это название семейства стальных композитов. T-32 Здесь три плиты (один основной материал (от 60 до 80 % толщины) и два плакирующих слоя) имеют подготовленную поверхность, укладываются друг на друга и свариваются по краям.Пакет подвергается горячей прокатке по толщине. Также может применяться холодная прокатка. Изначально TriBond ® был разработан для изготовления износостойких плакировок и пластичных материалов сердцевины.

Оригинальный дизайн был оптимизирован для горячего тиснения. B-14 Материал сердцевины, где деформации изгиба ниже, чем у наружных слоев, изготовлен из стандартного 22MnB5 (PHS1500). Внешние слои изготовлены из PQS450. Пакет подвергается холодной прокатке, отжигу и покрытию AlSi. Z-9 Разработаны две марки, отличающиеся распределением толщины между слоями, как показано на рисунке 22. Р-14

Рисунок 22: Образцы микрошлифов обычной марки PHS1500+AS для горячей штамповки, высокопрочного композита Tribond® 1400 и композита Tribond® 1200 с высоким поглощением энергии. Микрошлиф Tribond® 1200 является экспериментальным и взят из Citation R-14. Два других изображения являются интерпретациями, созданными автором в пояснительных целях. (воссоздан после Citations R-14, R-15)

 

Общее удлинение композитной стали не улучшилось по сравнению с PHS1500, как показано на рисунке 23.Основным преимуществом композитных сталей является их более высокая способность к изгибу, как показано в Таблице 8. Защитные кожухи, передние и задние поручни, поперечины сидений и аналогичные компоненты испытывают осевую нагрузку на сдавливание в случае аварии. При осевом сжатии Tribond® 1200 уменьшил вес на 15% по сравнению с DP780 (CR440Y780T-DP). Режим изгибающей нагрузки воздействует на центральные стойки, балки бампера, усилители коромысла (порога), дверные балки при боковом ударе и аналогичные компоненты во время аварии. В этом режиме гибки Tribond® 1400 экономит от 8 до 10% веса по сравнению с обычным PHS1500.Стоимость облегчения с Tribond® 1400 была рассчитана как 1,50 евро/кг сэкономлено . Г-37, П-26

Рис. 23. Кривые инженерного напряжения-деформации внутреннего слоя, внешнего слоя и композитной стали (восстановлены после Citation P-26).

 

Таблица 8: Обзор композитных сталей и сравнение с обычными марками PHS и PQS. Типичные значения обозначены знаком «~». (Таблица воссоздана после Citation B-14).

 

* Графики в этой статье предназначены только для информационных целей.Производственные материалы могут иметь различные изгибы. Ознакомьтесь с отчетом о сертифицированных заводских испытаниях и/или охарактеризуйте свой текущий материал с помощью соответствующего испытания (например, на растяжение, изгиб, расширение отверстия или краш-тест), чтобы получить данные о материале, относящиеся к вашему текущему запасу.

Для получения дополнительной информации о сталях, закаленных под давлением, см. следующие страницы:

 

 

 

 

Наверх

 

AHSS 1stGen, AHSS, марки стали

Двухфазные (DP) стали имеют микроструктуру, состоящую из ферритной матрицы с мартенситными островками в качестве твердой второй фазы, схематично показанная на рисунке 1.Мягкая ферритная фаза обычно непрерывна, что придает этим сталям превосходную пластичность. Когда эти стали деформируются, деформация концентрируется в менее прочной ферритной фазе, окружающей островки мартенсита, создавая уникальную высокую начальную скорость упрочнения (значение n), проявляемую этими сталями. На рис. 2 представлена ​​микрофотография, показывающая ферритную и мартенситную составляющие.

Рис. 1. Схема микроструктуры двухфазной стали, показывающая островки мартенсита в матрице феррита.

Рисунок 2: Микрофотография двухфазной стали

Горячекатаные стали DP не имеют преимущества цикла отжига, поэтому двухфазная микроструктура должна быть достигнута путем контролируемого охлаждения аустенитной фазы после выхода из чистовых клетей прокатного стана горячей прокатки и перед сматыванием. Обычно для этого требуется более высоколегированная химия, чем требуется для холоднокатаных сталей DP. Более высокое легирование обычно связано с изменением методов сварки.

Непрерывно отожженные холоднокатаные и покрытые горячим погружением двухфазные стали производятся путем контролируемого охлаждения двухфазной области феррита и аустенита (α + γ) для преобразования части аустенита в феррит перед быстрым охлаждением, превращающим оставшийся аустенит в мартенсит.Из-за производственного процесса могут присутствовать небольшие количества других фаз (бейнита и остаточного аустенита).

Более высокая прочность двухфазных сталей обычно достигается за счет увеличения объемной доли мартенсита. В зависимости от состава и технологической схемы стали, требующие повышенной способности сопротивляться растрескиванию на растянутой кромке (обычно измеряемой способностью расширения отверстия), могут иметь микроструктуру, содержащую значительное количество бейнита.

Скорость деформационного упрочнения плюс превосходное удлинение обеспечивают стали DP с гораздо более высоким пределом прочности на растяжение, чем у обычных сталей с аналогичным пределом текучести.На рис. 3 техническая кривая напряжения-деформации для стали HSLA сравнивается с кривой DP стали с аналогичным пределом текучести. Сталь DP демонстрирует более высокую скорость начального деформационного упрочнения, более высокий предел прочности при растяжении и более низкое отношение YS/TS, чем HSLA с сопоставимым пределом текучести. Дополнительные расчетные и истинные кривые напряжения-деформации для марок стали DP представлены на рисунках 4 и 5.

Рис. 3: Сравнение кривых напряжения-деформации для низкоуглеродистой стали, HSLA 350/450 и DP 350/600 K-1

 

Рисунок 4: Расчетные кривые напряжения-деформации для ряда марок стали DP. S-5, V-1 Толщина листа: DP 250/450 и DP 500/800 = 1,0 мм. Все остальные стали были 1,8-2,0 мм.

 

Рисунок 5: Истинные кривые напряжения-деформации для ряда марок стали DP. S-5, V-1 Толщина листа: DP 250/450 и DP 500/800 = 1,0 мм. Все остальные стали были 1,8-2,0 мм.

 

DP и другие AHSS также обладают эффектом прокаливания, что является важным преимуществом по сравнению с обычными сталями повышенной прочности. Степень эффекта прокалки в AHSS зависит от достаточной деформации при формовании для конкретного химического состава и термической истории стали.

В сталях DP углерод способствует образованию мартенсита при практических скоростях охлаждения за счет повышения прокаливаемости стали. Марганец, хром, молибден, ванадий и никель, добавляемые по отдельности или в комбинации, также помогают повысить прокаливаемость. Углерод также упрочняет мартенсит как растворенный упрочнитель феррита, как это делают кремний и фосфор. Эти добавки тщательно сбалансированы не только для получения уникальных механических свойств, но и для поддержания в целом хороших характеристик контактной точечной сварки.Однако при сварке более высоких классов прочности (DP 700/1000 и выше) между собой возможность точечной сварки может потребовать корректировки технологии сварки.

Примеры текущих производственных марок сталей DP и типичных применений в автомобилестроении включают:

ДП 300/500 Крыша снаружи, дверь снаружи, кузов снаружи, лоток для пакетов, панель пола
ДП 350/600 Панель пола, внешняя сторона капота, внешняя сторона кузова, капот, крыло, усилители пола
ДП 500/800 Внутренняя сторона кузова, внутренняя четверть панели, задние лонжероны, усилитель заднего амортизатора
ДП 600/980 Компоненты каркаса безопасности (центральная стойка, туннель панели пола, опора двигателя, лоток для пакетов переднего подрамника, дробовик, сиденье)
ДП 700/1000 Рейлинги на крыше
ДП 800/1180 Верхняя стойка B

 

Некоторые спецификации, описывающие холоднокатаную двухфазную (DP) сталь 1-го поколения без покрытия, приведены ниже, причем марки обычно перечислены в порядке увеличения минимальной прочности на растяжение и пластичности.Могут существовать различные спецификации, описывающие горячекатаные или холоднокатаные, непокрытые или покрытые стали, а также стали различной прочности. Многие автопроизводители имеют собственные спецификации, которые охватывают их требования.

  • ASTM A1088, с терминами Двухфазная (DP) сталь марок 440T/250Y, 490T/290Y, 590T/340Y, 780T/420Y и 980T/550Y A-22
  • EN 10338, с терминами HCT450X, HCT490X, HCT590X, HCT780X, HCT980X, HCT980XG и HCT1180X D-6
  • JIS G3135, с условиями SPFC490Y, SPFC540Y, SPFC590Y, SPFC780Y и SPFC980Y J-3
  • JFS A2001, с условиями АО590Y, АО780Y, АО980Y, АО980YL, АО980YH, АО1180Y, АО1180YL и АО1180YH J-23
  • VDA 239-100, с условиями CR290Y490T-DP, CR330Y590T-DP, CR440Y780T-DP, CR590Y980T-DP и CR700Y980T-DP V-3
  • SAE J2745, с условиями Dual Phase (DP) 440T/250Y, 490T/290Y, 590T/340Y, 6907/550Y, 780T/420Y и 980T/550Y S-18

AHSS 1-го поколения, AHSS 3-го поколения, AHSS, марки стали

topofpage

Микроструктура сталей с пластичностью, вызванной трансформацией (TRIP), содержит ферритную матрицу с остаточным аустенитом, мартенситом и бейнитом, присутствующими в различных количествах.Производство сталей TRIP обычно требует использования изотермической выдержки при промежуточной температуре, при которой образуется некоторое количество бейнита. Более высокое содержание кремния и углерода в сталях TRIP приводит к значительной объемной доле остаточного аустенита в конечной микроструктуре. На рис. 1 схематически показана микроструктура стали TRIP, а на рис. 2 показана микрофотография реального образца стали TRIP. На Рисунке 3 сравнивается инженерная кривая напряжения-деформации для стали HSLA с кривой TRIP для стали с аналогичным пределом текучести.

 

Рис. 1. Схема микроструктуры стали TRIP, показывающая ферритную матрицу с мартенситом, бейнитом и остаточным аустенитом в качестве дополнительных фаз.

 

Рис. 2: Микрофотография пластичности стали, вызванной трансформацией.

 

Рис. 3: Сравнение кривых напряжения-деформации для низкоуглеродистой стали, HSLA 350/450 и TRIP 350/600. К-1

 

 

Во время деформации диспергирование твердых вторых фаз в мягком феррите создает высокую скорость деформационного упрочнения, как это наблюдается в сталях DP.Однако в сталях TRIP остаточный аустенит также постепенно превращается в мартенсит с ростом деформации, тем самым увеличивая скорость наклепа при более высоких уровнях деформации. Это известно как TRIP-эффект. Это показано на рис. 4, на котором сравниваются инженерные характеристики напряжения-деформации сталей HSLA, DP и TRIP с номинально одинаковым пределом текучести. Сталь TRIP имеет более низкую начальную скорость упрочнения, чем сталь DP, но скорость упрочнения сохраняется при более высоких деформациях, когда упрочнение DP начинает уменьшаться.Дополнительные расчетные и истинные кривые напряжения-деформации для марок стали TRIP показаны на рис. 5.

 

Рис. 4: TRIP 350/600 с большим общим удлинением, чем DP 350/600 и HSLA 350/450. К-1

 

Рис. 5: Расчетные кривые напряжения-деформации (левый график) и истинное напряжение-деформация (правый график) для ряда марок стали TRIP. Толщина листа: TRIP 350/600 = 1,2 мм, TRIP 450/700 = 1,5 мм, TRIP 500/750 = 2,0 мм и мягкая сталь = прибл.1,9 мм. В-1

 

 

Реакция стали TRIP на деформационное упрочнение значительно выше, чем у обычной быстрорежущей стали, что приводит к значительному улучшению формуемости при деформации растяжением. На этот ответ указывает сравнение n-значения оценок. Улучшение способности к формованию растяжением особенно полезно, когда конструкторы используют улучшенную реакцию на деформационное упрочнение для проектирования детали с использованием механических свойств после формования.Высокое значение n сохраняется при более высоких деформациях в TRIP-сталях, обеспечивая небольшое преимущество по сравнению с DP в самых жестких условиях формования растяжением.

Аустенит является высокотемпературной фазой и нестабилен при комнатной температуре в равновесных условиях. Наряду с особым термическим циклом в сталях TRIP требуется большее содержание углерода, чем в сталях DP, чтобы способствовать стабилизации аустенита при комнатной температуре. Остаточный аустенит — это термин, обозначающий аустенитную фазу, которая стабильна при комнатной температуре.

Более высокое содержание кремния и/или алюминия ускоряет образование феррита/бейнита. Эти элементы помогают поддерживать необходимое содержание углерода в остаточном аустените. Подавление выделения карбида во время бейнитного превращения, по-видимому, имеет решающее значение для сталей TRIP. Кремний и алюминий используются, чтобы избежать осаждения карбида в бейнитной области.

Уровень углерода в сплаве TRIP изменяет уровень деформации, при котором возникает эффект TRIP. Уровень деформации, при котором остаточный аустенит начинает превращаться в мартенсит, регулируется путем регулирования содержания углерода.При более низком содержании углерода остаточный аустенит начинает трансформироваться почти сразу после деформации, увеличивая скорость деформационного упрочнения и формуемость в процессе штамповки. При более высоком содержании углерода остаточный аустенит более стабилен и начинает трансформироваться только при уровнях деформации, превышающих те, которые возникают при формовании. При таких уровнях содержания углерода остаточный аустенит превращается в мартенсит во время последующей деформации, такой как авария.

Таким образом, стали

TRIP могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать превосходную формуемость для изготовления сложных деталей из высокопрочной стали или демонстрировать высокое деформационное упрочнение при ударной деформации, что приводит к превосходному поглощению энергии удара.

Дополнительные требования к легированию сталей TRIP ухудшают их характеристики при контактной точечной сварке. Эту проблему можно решить путем модификации цикла сварки, например, путем использования пульсирующей сварки или сварки с растворением. В таблице 1 приведен список текущих производственных марок сталей TRIP и примеры применения в автомобилестроении:

.

Таблица 1: Текущие производственные марки сталей TRIP и примеры применения в автомобилестроении.

 

Некоторые спецификации, описывающие холоднокатаную сталь 1-го поколения с пластичностью, вызванной трансформацией (TRIP) без покрытия, приведены ниже, причем марки обычно перечислены в порядке увеличения минимальной прочности на растяжение и пластичности.Могут существовать различные спецификации, описывающие горячекатаные или холоднокатаные, непокрытые или покрытые стали, а также стали различной прочности. Многие автопроизводители имеют собственные спецификации, которые охватывают их требования.
• ASTM A1088, с условиями пластичности, вызванной трансформацией (TRIP) стали марок 690T/410Y и 780T/440Y A-22
• JFS A2001, с условиями JSC590T и JSC780T

J-2 EN 10338, с терминами HCT690T и HCT780T D-18
• VDA 239-100, с терминами CR400Y690T-TR и CR450Y780T-TR V-3
• SAE J2745, с терминами преобразования индуцированной пластичности (ПОЕЗДКА) 590T/380Y, 690T/400Y и 780T/420Y S-18

 

Эффект пластичности, вызванный трансформацией

Аустенит нестабилен при комнатной температуре в равновесных условиях.Аустенитная микроструктура сохраняется при комнатной температуре при комбинированном использовании специального химического состава и контролируемого термического цикла. Деформация при формировании листа обеспечивает необходимую энергию, позволяющую кристаллографической структуре измениться с аустенитной на мартенситную. Недостаточно времени и температуры для существенной диффузии углерода из богатого углеродом аустенита, что приводит к образованию высокоуглеродистого (высокопрочного) мартенсита после превращения. Превращение в высокопрочный мартенсит продолжается по мере увеличения деформации до тех пор, пока остаточный аустенит все еще доступен для превращения.

Сплавы, способные к TRIP-эффекту, характеризуются сочетанием высокой пластичности и высокой прочности. К таким сплавам относятся стали AHSS TRIP 1-го поколения, а также несколько марок AHSS 3-го поколения, такие как бейнитный феррит с добавками TRIP, бейнит, не содержащий карбида, и стали для закалки и разделения.

 

Вернуться к началу

 

AHSS 1stGen, AHSS, марки стали

Стали с комплексной фазой (CP) сочетают высокую прочность с относительно высокой пластичностью.Микроструктура CP-сталей содержит небольшое количество мартенсита, остаточного аустенита и перлита в ферритно-бейнитной матрице. Термический цикл, который замедляет рекристаллизацию и способствует осаждению карбонитридов титана (Ti), ванадия (V) или ниобия (Nb), приводит к экстремальному измельчению зерна. Минимизация остаточного аустенита помогает улучшить локальную формуемость, поскольку формование сталей с остаточным аустенитом вызывает TRIP-эффект с образованием твердого мартенсита. Ф-11

Баланс фаз и, следовательно, свойства являются результатом термического цикла, который сам по себе зависит от того, является ли продукт горячекатаным, холоднокатаным или изготовленным с использованием процесса горячего погружения.В ссылке   P-18 указано, что оцинкованные отожженные ХП стали характеризуются низким пределом текучести и высокой пластичностью, тогда как холоднокатаные ХП стали характеризуются высоким пределом текучести и хорошей изгибаемостью. Обычно для этих подходов требуется разный химический состав расплава, что может привести к разным характеристикам сварки.

Микроструктура стали

CP схематически показана на Рисунке 1, а структура зерна горячекатаной стали CP 800/1000 показана на Рисунке 2. Инженерные кривые напряжения-деформации для низкоуглеродистой стали, стали HSLA и стали CP 1000/1200 сравниваются на рисунке. 3.

Рисунок 1: Схема сложнофазной микроструктуры стали, показывающая мартенсит и остаточный аустенит в ферритно-бейнитной матрице.

 

Рисунок 2: Микрофотография стали с комплексной фазой, HR800Y980T-CP. С-14

 

Рис. 3: Сравнение кривых напряжения и деформации для низкоуглеродистой стали, HSLA 350/450 и CP 1000/1200.

 

Стали

DP и TRIP не требуют дисперсионного твердения для упрочнения, и в результате феррит в этих сталях относительно мягкий и пластичный.В сталях CP осаждение карбонитридов увеличивает прочность феррита. По этой причине стали CP показывают значительно более высокие пределы текучести, чем стали DP, при одинаковом пределе прочности на растяжение 800 МПа и выше. Расчетные и истинные кривые напряжения-деформации для марок стали CP показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Кривые технического напряжения-деформации (левый график) и истинное напряжение-деформация (правый график) для ряда марок стали CP. Толщина листа: CP650/850 = 1,5 мм, CP 800/1000 = 0,8 мм, CP 1000/1200 = 1.0 мм и мягкая сталь = прибл. 1,9 мм. В-1

 

Примеры типичных применений в автомобилестроении, в которых используются эти высокопрочные стали с хорошей локальной формуемостью , включают лонжероны рамы, усиление лонжеронов и стоек, поперечные балки, балки крыльев и бамперов, панели порогов и элементы жесткости туннеля.

Некоторые спецификации, описывающие холоднокатаную сталь со сложными фазами (CP) 1-го поколения без покрытия, приведены ниже, причем марки обычно перечислены в порядке увеличения минимальной прочности на растяжение и пластичности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.