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低合金Q355NH耐候板塑性加工的特殊性

来源:百乐汇电玩游戏中心   发表时间:2015/6/12 10:31:58
简要概述:低合金Q355NH耐候板塑性加工的特殊性

由于合金元素的加入,合金钢的塑性加工的特殊性表现如下:

(1)大部分合金钢具有高的变形抗力,这是由于其化学成分及组织决定的。由于加入合金元素后形成合金固溶体,提高了固溶体的强度。同时有碳化物及其他第二相(金属化合物)的存在,大大提高了变形抗力,尤其是含有一定数量的能形成碳化物的元素(如W、Mo等)的合金钢,其变形抗力明显高于普碳钢及其他合金钢。变形抗力的大小不仅取决于合金钢本身的性质,还在很大程度上取决于变形温度。变形温度的确定与钢的过热和过烧温度有关。一般来说,Q355NH耐候板合金钢的过热温度低于钢的熔点100℃~200℃,合金元素含量越高,熔点越低。因此合金钢的变形温度一般比普碳钢低,从而也使其变形抗力提高。

(2)一般合金钢与普碳钢相比,具有低的塑性。钢的塑性取决于钢的化学成分、变形时的应力状态、变形温度和变形速度;在应力状态、温度和速度条件相同时,主要取决于化学成分。对于合金钢来说,合金元素的加入使钢产生脆性的第二相金属化合物,这种相的存在往往降低了钢的塑性。温度对塑性的影响很大,因此合理地确定变形温度范围,对于合金钢塑性加工尤为重要。

然而大多数合金钢具有正常的塑性,只要工艺正确,都可以顺利地进行塑性加工。但某些钢中出现的莱氏体组织或产生的金属化合物,以及碳化物偏析等,往往在塑性变形过程中会使钢遭到破坏,针对这种情况应采取相应的措施。

(3)合金钢的塑性加工,一般具有较低的上限加工温度和较高的下限加工温度,即变形温度范围较窄,必须在该温度区内完成变形过程。这是由于合金钢的过热、过烧温度较低造成的。对于单相的合金钢,如Gr28铁素体钢,加热温度高时,晶粒在发生过热时显著粗化,塑性大为降低。弹簧钢、轴承钢、高速钢等高碳合金钢在过热的情况下,不仅奥氏体晶粒明显粗化,而且碳化物也粗化及角状化。马氏体一铁素体不锈钢、奥氏体一铁素体不锈钢以及耐热钢,如1Cr13、2Cr13、Cr17,Ni2、1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo、3Cr13Ni17Si2等过热时,随温度的升高,ζ铁素体量迅速增加,特别是ζ铁素体呈网状分布时,钢的塑性和韧性显著下降。高合金钢易于发生过烧,因为钢锭中常存在晶间裂纹,并且常有易熔的晶间物质存在。例如含19%~21%Ni及4%~5%Mn的不锈钢,在轧前加热到1240~1250℃时便已过烧。

(4)合金钢的抗氧化性能同碳素钢有很大的差别。合金元素的加入对钢的抗氧化性能有明显的影响。合金钢中铝含量增加时,抗氧化性能增加;硅含量增加时也有利于氧化铁皮量的减少;但超过某一温度后,随温度增加,氧化铁皮量急剧增加。铬含量增加时,钢的抗氧化性能增加,氧化铁皮生成量减少。铬含量在21%以下时,随钢中镍含量的增加,氧化铁皮生成量相应减少。当铬含量大于26%时,其规律有所变化,即在镍含量小于10%时,随镍含量的增加,氧化量减少;但当镍含量大于10%时,氧化量则增加。

合金钢加热时,除铁氧化外,还发生合金元素的氧化。不同合金元素形成的氧化物具有不同的物理性能与化学性能,因此对氧化速度的影响也不同。铬、铝、硅、钨等的氧化物很稳定,生成的氧化铁皮薄而致密,能很好地粘结在金属表面上,并能防止金属氧化物扩散,几乎所有耐热钢中都具有这些合金元素。钴、镍、钼等合金元素的氧化皮疏松、多孔,不能防止氧化物的扩散。一般具有低熔点的氧化物,如MoO3、V2O5 、WO3,等可使Fe、Ni、Cr、Co及其合金的氧化速度显著地增加。含镍的氧化皮很粘,不仅粘附在轧件表面,有时粘附在轧辊表面,影响轧件表面质量。

(5)合金钢钢锭或钢坯在加热过程中,表层氧化的同时还发生脱碳现象。轴承钢、弹簧钢、模具钢和工具钢等有脱碳层时,使用价值及使用寿命都会降低,甚至报废。影响脱碳的因素有加热温度、加热时间、炉内气氛、钢种、化学成分及其含量等。因此对于不同的合金钢,必须严格控制加热制度及炉内气氛,防止脱碳严重。W,Si、Mn等合金元素促进脱碳,Cr则阻碍脱碳。

(6)一般说来,多数合金钢钢种的导热系数小于碳钢。在温度低于900℃时,低合金钢和中合金钢的导热系数同碳钢一样,随温度升高而下降,而高合金钢的导热系数则随温度升高而增加。温度大于900℃时,各种钢的导热系数都随温度升高而增加。钢的导热系数与化学成分、晶粒大小、组织以及热处理状态有关。钢中的碳含量和锰含量增加时,导热系数降低。镍含量在36%以下时,钢的导热系数随镍含量的增加而降低;大于36%时,则随镍含量的增加而增加。铬同镍的影响相似,铬含量在18%以下时,钢的导热系数随含量的降低而增加;大于18%时,随含量的增加而增加。钨含量增加时,导热系数相应减小。钢的组织不同,导热系数也有差异。珠光体钢的导热系数随温度的增加而降低;奥氏体及铁素体类单相钢的导热系数随温度的增加而增加;莱氏体钢于室温时有较高的导热系数,加热过程中随温度的增加而降低。钢中存在多相组织时,钢的导热系数大致是这几种相所占百分比和它们各自导热系数乘积的总和的平均值。由于导热系数低,因此大多数合金钢对温度应力有较高的敏感性,表现在低温时加热速度不能过高,以避免产生热应力而使钢产生裂纹等缺陷。

(7)由于合金元素的加入,热加工后的冷却速度影响到钢的组织和性能,因此必须控制热加工后的冷却速度。轴承钢、高碳钢等在热加工后冷却过程中,碳化物沿奥氏体晶界析出,形成网状碳化物,影响产品的性能。因此,应在网状碳化物析出区间进行加工或快速冷却,使碳化物来不及析出或在析出时受到加工。奥氏体类钢在终轧温度过高时形成粗大的晶粒,又不可能用热处理方法细化,必须通过控制终轧温度避免粗晶。

(8)合金钢热加工后冷却不当会产生冷裂,这是由于不同的合金元素及其含量会不同程度地影响热应力及组织应力。因此合金钢因具有高的应力敏感性,冷却时则有产生裂纹和白点的倾向。例如马氏体钢在冷却速度快时,组织转变快,产生很大的应力而形成裂纹,同时在冷却过程中易产生白点。白点主要是在铬镍钢、铬镍钼钢、镍钢、铬钢、锰钢等合金结构钢和属于马氏体、珠光体的合金工具钢和轴承钢中产生,必须在冷却过程中靠控制冷却速度而消除。

(9)轧制过程中钢的咬入条件决定于表面的摩擦状态,而热加工过程中钢的表面状态的实质是氧化状态。许多合金钢由于合金元素的加入,表面状态有所改变,降低了摩擦系数,使咬入条件恶化。此外,摩擦系数的降低会导致轧件在孔型中轧制的稳定性降低,特别是铬不锈钢在初轧机上轧制时出现这种现象。

(10)轧制型钢时,宽展量的估计合适与否是轧制过程能否顺利进行及最终形状正确与否的重要因素。合金钢的宽展系数因钢种不同而有较大的差别,例如奥氏体及铁素体不锈钢为普碳钢的1.5倍。因此在孔型设计及轧制过程中必须充分考虑宽展量。

(11)合金钢表面质量一般要求较高,但合金钢表面又很容易产生缺陷,因此必须注意表面清理。

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