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世界各国低合金钢板发展状况

低合金钢板发展状况
低台金高强度钢已有100多年的历史.早在1867~1874年美国就已将含铬的钢用于一些桥梁的某些构件。但是直到1900年以前,最广泛用于结构件的仍然是抗拉强度约为415MPa的低碳钢。1902年~1906年,美国为了减少桥梁支承构件的数量和尺寸曾使用含镍3.25%的钢。虽然这种钢从强度的角度来说可以满足铆接结构的要求.但从经济上看相对较贵。1915年美国开发了用于桥梁构什的含锰1.6%的钢。

同样,欧洲一些国家的低合金高强度钢也有了很大发展。英国为了减轻船体重量以提高海运能力和减少费用曾开发和使用了高硅锰含量的钢。德国于1933年使用加入硅、锰和铜的高强度钢制造了第一台重量轻的蒸汽火车。

最早的现代低合金高强度钢是美国开发的“Cor-ten”(科尔坦耐大气腐蚀低合金高强度钢)。这种称为“耐大气腐蚀钢”的不断发展,满足了日益提高的严格要求。

从低合金高强度钢的发展来看.20世纪20年代以前基本上以抗拉强度作为主要设计基础,结构制造主要采用铆接,以碳(含量最高达0.3%)和加入锰、铬、镍、硅等单一合金元素强化。20年代以后.结构制造广泛采崩焊接技术。屈服强度成为设计的基础.并要求钢具有良好的焊接性能。因此一般采用降低碳含量和碳当量.及通过热处理来获得良好的综合性能。同时,合金化也向多元素发展.从加入一种台金元素发展到加入两种、三种或更多。由于低合金高强度钢良好的综合性能和经济通用性,所以使用范围越来越广,对其要求也越来越高。60年代以来,微合金钢的开发和冶金生产工艺技术的重大进步.两者之间的相互促进,使低合金高强度钢又有了新的发展。虽然早在30年代和40年代就已证实了铌和钒在钢中的重要作用.但直到60年代初这种钢才被广泛用于制造结构构件。70年代初,为了满足汽车工业发展的需爱,开发了具有良好成形性能和点焊性能的低碳微合金钢。以控制轧制技术和微合金化冶金学为基础,形成了“现代低合金高强度钢”的新概念。冶金生产工艺技术的进步.通过材质净化、晶粒细化、组织优化、基体强化,大大提高了低合金高强度钢的综合力学性能和工艺性能.同时也促进了新型低合金高强度钢的开发,如双相钢、IF钢(无间隙原子钢)等等。

进一步降低碳含量和碳当量,以及微合金化仍然是目前低合金高强度钢成分设计的主要特点。由于碳对钢的韧性、焊接性能和成形性能的有害影响,要求大大降低钢中的碳含量,当前采用有效的脱碳技术已在大生产的基础上使碳降至O.0010%。微合金化通过影响晶粒度、析出物和基体组织不但提高钢的强度和韧性.还可大大提高其综合性能。最广泛使用的微合金化的元素是钛、钒和铌。现代低合金高强度钢的冶炼要求高纯净度和高精度。其中铁水预处理、炉外精炼是提高钢水纯净度的关键技术。通过优化冶炼工艺流程,目前最先进的水平可以达到:碳0.0010%~0.O020%;氮0.0010%~0.0020%;氢0.00005%~0.0001%;氧0.0005%~0.0010%:磷0.0010%~0.0020%;硫0.0003~0.0005%.并且(碳+硫+磷十氮士氧+氢)不大于0.0060%。

现代低合金高强度钢通常采用铁水预处理一一转炉顶底复合吹烁或超高功率电炉—炉外精炼—连铸—控制轧制、控制冷却的生产工艺,高的纯净度和严格的成分控制保证了低合金高强度钢的性能稳定。根攫不同用途的要求,钢水采用吹氩、喷粉、真空脱气等炉外精炼工艺。以实现脱气、成分均匀化、合金微调和夹杂物形态控制。低台金高强度钢现在几乎都采用连铸工艺。采用连铸不但可以提高产量和收得率,并且可以提高钢坯质量。缓流浇注和适宜的二次冷却可得到均匀的凝固组织、低频、大振幅电磁搅拌有利于扩大等轴凝固区。连铸工艺为微钛处理钢和其他微合金钢的生产提供了保证。此外,薄板坯连铸连轧工艺已用于低合金高强度钢生产。目前很多低合金高强度钢已采用控制轧制和控制冷却技术,其可以通过细化晶粒和析出强化两种强化机制显著地提高钢的强度和改善钢的韧性及焊接性能。

国外低合金高强度钢的生产无论是成分设计还是工艺技术都已进入成熟的阶段.应用领域也在不断扩大。在一些重要的或使用条件恶劣的领域,低合金高强度钢也占有不可取代的一席之地。

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