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铜在耐候钢的作用原理及缺陷控制设想

2019-11-04 14:50:00

  近年来钢厂的耐候钢订单多了起来,源于大家对环境保护的意识增强,顾名思义知道此类的特点:耐候。耐候钢用途十分广泛,铁路、桥梁、高层建筑,还有船舶等等,这里只讨论,用于船舶的耐候钢,船舶使用耐候钢可以提高船舶的使用寿命,在寿命周期内,还可以减少船舶的防腐处理次数,降低船舶的维护费用。耐候低合金船舶用钢,该钢利用Cu的时效析出强化以及Nb、Ti等元素的合金化作用,使其具有高强度、高韧性以及良好的焊接性。

  缺陷主要表现为沿轧向的红褐色细线、细小的翘皮形貌。这两种形貌有时伴生,有时以其中一个为主,上表面通常比下表面严重。缺陷沿着轧制方向平行分布,间距不确定,单个缺陷大约为5-50mm的短线。Cu的热裂现象限制了含Cu时效钢的开发和应用,添加Ni能够降低铜脆风险,但成本较高。

  用SEM(扫描电镜)方法是分析耐候钢表面细线及翘皮缺陷的常用方法。通过SEM发现缺陷的产生为化学元素和加工条件共同作用的结果。化学元素因为液态下的铜在铁皮与基体的界面大量富集,弱化了表层奥氏体晶界。加工条件是因为氧化铁皮压入导致应力集中。表层薄弱的奥氏体晶界在应力集中位置首先开裂,经过延展和焊合形成细线及翘皮缺陷。化学元素方面,通过将在炉时间缩短至200min以内、控制加热气氛为还原性气氛、加热过程快速越过敏感温度1100℃,来减轻Cu元素富集。加工方面,通过加强粗轧区除鳞压力,保证除鳞效果,消除氧化铁皮压入,保证较高的粗轧过程温度提高热变形协调性,来控制应力分布不均。采用以上措施后,缺陷大幅下降。

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