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耐候板材料在工程领域的应用十分广泛,,近年来我国大部分工程已经延伸到低温和超低温领域,如在我国的东北和新疆等地,冬天温度更可能达到-40℃以下,这就对材料的低温性能提出更高要求。
材能料的性能包括两大类:一是使用性能,二是工艺性能。使用性能主是要指它的力学性能,而工艺性能是指材料的加工性。耐候板材料的力学性能包括以下几个方面:抗拉强度、屈服强度、断面伸长率、断面收缩率、冲击功、硬度等。而随温度的下降,钢的强度、硬度提高,塑性、韧性降低,尤以韧性的下降对材料的影响 。耐候板材料主要低温性能是:
1、拉伸性能
拉伸性能跟耐候板的晶体结构有关。拉伸性能的好坏直接影响着材料抵抗外界变形或断裂的抵抗能力,能反映出材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率及断面收缩率指标,是判断耐候板材料低温性能好坏的重要要依据。
2、冲击韧性
冲击韧性是指在载荷的作用下,材料所具有的抵抗变形和断裂的能力,常用Ak表示。一般可用冲击功的大小来判断材料的冲击性能好坏,冲击功越大,则材料变脆的可能性越小。因此在其他力学性能符合条件的情况下,应尽量考虑提高材料的冲击功。
3、断裂韧性
断裂韧性是指钢材对裂纹扩展的抑制能力,常用KIC表示。耐候板材料的断裂韧性可分为脆性断裂和韧性断裂。通常情况下发生的为韧性断裂,但是当温度降到某一温度(即韧脆转变温度)时,材料能吸收的冲击功逐渐减少,就会由韧性断裂转变为脆性断裂。由于脆性断裂具有突发性,一旦发生将对生产和生活造成不可估量的损失。因此,工件的工作温度都必须在韧脆转变温度以上。韧脆转变温度可通过低温拉伸试验、系列冲击试验和落锤试验等方法确定。
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高纯Q235NH耐候锈钢板是现代许多高、新技术的综合产物,虽然20世纪30年代便已出现“高纯物质”这一名称,但把高纯Q235NH耐候锈钢板的研究和生产提高到重要日程,是在二次世界大战后,首先是原子能研究需要一系列高纯Q235NH耐候锈钢板,而后随着半导体技术、宇航、无线电电子学等的发展,对Q235NH耐候锈钢板纯度要求越来越高,大大促进了高纯Q235NH耐候锈钢板生产的发展。
纯度对Q235NH耐候锈钢板有着三方面的意义。 ,Q235NH耐候锈钢板的一些性质和纯度关系密切。纯铁质软,含杂质的铸铁才是坚硬的。另一方面,杂质又是非常有害的,大多数Q235NH耐候锈钢板因含杂质而发脆,对于半导体,极微量的杂质就会引起材料性能非常明显的变化。锗、硅甲含有微量的m、V族元素、重Q235NH耐候锈钢板、碱Q235NH耐候锈钢板等有害杂质,可使半导体器件的电性能受到严重影响。第二,纯度研究有助阐明Q235NH耐候锈钢板材料的结构敏感性、杂质对缺陷的影响等因素,并由此为开发预先给定材料性质的新材料设计创造条件。第三,随着Q235NH耐候锈钢板纯度的不断提高,将进一步揭示出Q235NH耐候锈钢板的潜在性能,如普通Q235NH耐候锈钢板被是所有Q235NH耐候锈钢板中脆的Q235NH耐候锈钢板。而在高纯时被便出现低温塑性,超高纯时更具有高温超塑性。超高纯Q235NH耐候锈钢板的潜在性能的发现,有可能开阔新的应用领域,在材料学方面打开新的突破口,为高技术的延伸铺平道路。
Q235NH耐候锈钢板的纯度是相对于杂质而言的,广义上杂质包括化学杂质(元素)和物理杂质(晶体缺陷)。但是,只有当Q235NH耐候锈钢板纯度极高时,物理杂质的概念才是有意义的,因此生产上一般仍以化学杂质的含量作为评价Q235NH耐候锈钢板纯度的标准,即以主Q235NH耐候锈钢板减去杂质总含量的百分数表示,常用N(nine的 字母)代表。如99.9999%写为6N,99.99999%写为7N。此外,半导体材料还用载流子浓度和低温迁移率表示纯度。Q235NH耐候锈钢板用剩余电阻率RRR和纯度级R表示纯度。国际上关于纯度的定义尚无统一标准。一般讲,理论的纯Q235NH耐候锈钢板应是纯净完全不含杂质的,并有恒定的熔点和晶体结构。但技术上任何Q235NH耐候锈钢板都达不到不含杂质的 纯度,故纯Q235NH耐候锈钢板只有相对含义,它只是表明目前技术上能达到的标准。随着提纯水平的提高,Q235NH耐候锈钢板的纯度在不断提高。例如,过去高纯Q235NH耐候锈钢板的杂质为10-6级(百万分之几),而超纯半导体材料的杂质达10一9级(十亿分之几),并逐步发展到10一12级(一万亿分之几)。同时各个Q235NH耐候锈钢板的提纯难度不尽相同,如半导体材料中称9N以上为高纯,而难熔Q235NH耐候锈钢板钨等达6N已属超高纯。
耐候钢原理
沙钢耐候板钢研发再创佳绩,新开发的5个耐候板钢产品已累计销售8196吨,实现销售收入2800余万元,销量及新产品开发个数均创新高。
钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素后,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约50μm~100μm厚的非晶态尖晶石型氧化物层致密且与基体金属黏附性好,由于这层致密氧化物膜的存在,阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入,减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展,大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢是可减薄使用、裸 使用或简化涂装,而使制品抗蚀延寿、省工降耗、升级换代的钢系,也是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。
此次沙钢新开发的5个耐候板钢产品(SWRY11-Cr、SJA2D、H10Mn2E等)的终端用户涵盖桥梁、工程机械及石化等 重点领域,且均为开发难度较大的合金耐候板钢。其中,越南客户订购的SWRY11-Cr焊条用钢,对盘条的强度和延伸率都提出了更为严格的要求,如要求延伸率大于33%,而同类耐候板钢的延伸率一般为30%。又如,SJA2D为高钛合金耐候板钢,因钛含量较高极易造成水口结瘤而中断生产,且坯料表面质量不佳时可能导致热轧盘条整炉返废。此外,客户还要求该盘条能实现免退火拉拔,故对盘条强度及通条性要求较高。
通过对技术难点一一排查,该棒线研究室制订了炼轧工艺,SWRY11-Cr焊条用钢先后进行了7次轧制工艺优化,终使得该钢种的组织得到明显细化,抗拉强度和延伸率指标均得到大幅提高。通过SJA2D合金耐候板钢的研发,他们形成了一套较为成熟的高钛合金耐候板钢的生产工艺路线,使得盘条强度<850兆帕,通条强度差<60兆帕,产品各项指标均达到客户要求。
作为国内领先的棒线材生产研发基地,沙钢具备耐候板钢生产的各类先进装备和技术优势,目前已能生产耐候板钢50余种,其中高附加值的合金耐候板钢多达29种。
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