مطالعه بر روی صفحه 800 مگا پاسکال مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا با قابلیت جوشکاری عالی در ژاپن
یکی از موضوعات تحقیقاتی پروژه "سوپر فولاد" ژاپن "تحقیق بر روی صفحات مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا کلاس 800 مگا پاسکال با قابلیت جوشکاری عالی" است. در حال حاضر، استحکام کششی فولاد پرلیت فریتی زیر 500 مگاپاسکال است و صفحه مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا با استحکام کششی بیش از 500 مگا پاسکال عمدتاً با افزودن اجزای آلیاژی برای تشکیل بینیت، مارتنزیت و سایر صفحات مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا تشکیل میشود. . با این حال، با افزایش عناصر آلیاژی، نه تنها هزینه فولاد افزایش مییابد، بلکه دشواری فولادسازی و پالایش را نیز افزایش میدهد و مهمتر از آن، عملکرد جوش بدتر میشود و استحکام خستگی اتصالات جوش داده شده با صفحه مقاوم در برابر سایش بالا میرود. تنها 60 ~ 100 مگاپاسکال است (10٪ از قدرت ماتریس فلز پایه). فولاد فریتی با ترکیب پایه C-Si-Mn جوش پذیری خوبی دارد، اما استحکام صفحات مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا تولید شده با تکنولوژی فعلی محدود است، بنابراین اهداف تحقیق این موضوع عبارتند از: بر اساس ترکیب C- Si-Mn، اندازه دانه با پالایش دانه از 10μm به 1μm پالایش شد و تعادل استحکام و سختی ساختار کامپوزیت پرلیت پرلیت فریت فوقالعاده 2 به دست آمد. فولاد دانه بسیار ریز با استحکام کششی 800 مگاپاسکال ساخته شد. در همان زمان، فرآیند جوشکاری صفحه فوق العاده مقاوم در برابر سایش با عملکرد جوشکاری عالی توسعه یافت. بدین منظور این موضوع از دو جنبه زیر مورد بررسی قرار می گیرد.
(1) توسعه مواد کریستالی بسیار ریز. دانه های فریت فوق ریز را می توان با استفاده از کرنش پلاستیکی بزرگ تهیه کرد. با این حال، هنگامی که کرنش پلاستیکی بزرگ برای تغییر شکل یک طرفه اعمال میشود، تغییر شکل ماده در جهت ضخامت یکنواخت نیست و در نتیجه کرنش عمدتاً در قسمت مرکزی نمونه متمرکز میشود. ناگای و همکاران استفاده از تکنیک "تغییر شکل چند جهته" برای تهیه دانه های فریت بسیار ریز، که با استفاده از تغییر شکل دو طرفه یا چند جهته مشخص می شود، می تواند به طور قابل توجهی توزیع ناهموار کرنش را بهبود بخشد، که منجر به به دست آوردن ریزساختار فوق العاده یکنواخت می شود.
ناگای و همکاران تغییر دانههای فولاد کربنی با ترکیب شیمیایی (%) {{0}}.16C-0.4Si-1.4Mn را با استفاده از یک شبیهساز پردازش ترمومکانیکی تغییر شکل چند جهته که در آزمایشگاه. نتایج نشان داد که فولاد دانه فوق ریز تهیه شده به روش «تغییر شکل چند جهتی» ساختار کریستالی فوق ریز یکنواخت تری دارد. ویژگی شبیه ساز پردازش مکانیکی حرارتی چند جهته این است که نمونه را می توان 90 درجه برای هر رول چرخاند. ناگای و همکاران با استفاده از تکنولوژی نورد چند جهته آسیاب آزمایشگاهی، میله ای به ابعاد Φ18mm×20000mm با فولاد Si-Mn کم کربن با موفقیت آماده شد. هنگامی که اندازه دانه فولاد از 10μm به 0.5μm تصفیه شد، استحکام تسلیم صفحه مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا را می توان از 320MPa به 740MPa افزایش داد. هنگامی که اندازه دانه 12 میلی متر × 700 میلی متر × سانتی متر ورق فولادی نورد گرم تا 1 میکرومتر تصفیه می شود، استحکام کششی صفحه مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا به 800 مگاپاسکال می رسد و ورق نورد گرم آماده شده مقاوم در برابر سایش با استحکام بالا دارای یکنواخت است. دانه های بسیار ریز در جهت ضخامت.
ناهمسانگردی خواص مکانیکی صفحات فولادی ضخیم ناشی از تغییر شکل زیاد، به ویژه کاهش چقرمگی در برخی جهات، کانون توجه است. برای این منظور، ناگای و همکاران. از روش نورد متقاطع زاویه بزرگ برای تغییر جهت کریستالی مواد استفاده کرد. از طریق نورد متقاطع، بافت یا (100) شاخص قطب ماده را می توان به طور موثر تغییر داد، به طوری که تفاوت چقرمگی و دمای انتقال شکننده-شکننده در جهت عرضی و غلتشی مواد بسیار کم است.
(2) تحقیق در مورد فن آوری جوشکاری با راندمان بالا فولاد دانه بسیار ریز. یکی از مهمترین مشکلات در کاربرد صنعتی فولاد بسیار ریز دانه، نرم شدن HAZ است. روش جوشکاری سنتی به دلیل نرم شدن HAZ ناشی از درشت شدن دانه، استحکام اتصال را کاهش می دهد. ReisukeITO و همکاران یک روش جدید جوشکاری محافظ گاز با شکاف بسیار باریک را توسعه داد. جوش دوم ورق فولادی به ضخامت 19 میلی متر، ترکیب شیمیایی (%) ورق فولادی 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S، عرض HAZ فقط 3 میلی متر است، و سختی اتصال کمتر از HV250 است، بنابراین می توان از ترک های جوشکاری و ترک خوردگی تنشی به طور موثر جلوگیری کرد.
S. sukamoto و همکاران. برای مطالعه روشهای جوشکاری و ویژگیهای اتصال فولاد دانههای بسیار ریز با ترکیب شیمیایی (%) 0.049C-1.50Mn-0 از تجهیزات جوشکاری لیزر پرقدرت 20kWCO2 استفاده کرد. 981Si-0.021P-0.0009S، با هدف به حداقل رساندن آسیب ساختار کریستالی بسیار ریز. در عین حال، خواص اتصالات جوش داده شده به وضوح بهبود می یابد. AkihikoOHTA و همکاران. یک سیم جوش از نوع دمای انتقال پایین با استحکام خستگی بهبود یافته ایجاد کرد. سیم جوش حاوی 10% کروم و 10% نیکل است و دمای شروع تبدیل آستنیت به مارتنزیت حدود 180 درجه و دمای پایان تبدیل دمای اتاق است. هنگامی که تبدیل مارتنزیتی رخ می دهد، انبساط فلز جوش منجر به تنش پسماند فشاری در اطراف جوش می شود که استحکام خستگی اتصال جوش داده شده را افزایش می دهد. استحکام خستگی اتصال میله دانه بسیار ریز با اندازه دانه 1μm تا 300MPa است که 100MPa بیشتر از سیم جوش سنتی است.
