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Q345B无缝管加钛的应用

作者:Q345B无缝钢管 时间:2022-03-17 10:00:00

Q345B无缝管加钛的应用


Q345B无缝管是一种中等强度高韧性碳素结构钢,具有抗低温、抗塑性和易焊接等综合力学性能,已广泛应用于机械零件、建筑材料等各类结构件。


以往国内生产Q345B无缝管普遍应用的是C-Mn成分设计思路,这就需要在生产30mm~35mm Q345B无缝管时通过调节钢中锰含量来改变综合性能。但当锰含量提高至屈服强度满足要求时,会出现延伸率不合格的现象;而降低锰含量至延伸率满足要求时,会出现屈服强度不合格的现象,这就会导致板材合格率较低,造成较大经济损失。针对以上问题,我国某钢企研究人员进行自主开发,通过对Q345B无缝管的成分设计和工艺优化,摒弃传统C-Mn成分的设计路线,提出了全新的钛微合金化Q345B设计思路,生产出的Q345B无缝管各项理化指标完全符合要求,取得了良好效果,获得了较好的经济效益。


试验方案


钛强化机理。钛是强碳化物形成元素,和氮、氧、碳都有非常强的亲和力。另外,钛和硫的亲和力大于铁和硫的亲和力,因此在含钛钢中优先生成硫化钛,降低了生成硫化铁的几率,可以减少钢的热脆性。钛与氮形成的碳化物结合力非常强、非常稳定、不易分解,只有当加热温度达1000℃以上时,才开始缓慢地溶入固溶体中。在未溶入前,TiN微粒有阻止钢晶粒长大粗化的作用。钛是非常活泼的金属元素,钛还能与铁和碳生成难溶的碳化物质点,富集于钢的晶界处,阻止钢的晶粒粗化,钛也能溶入γ和α相中,形成固溶体,使钢得到强化。在奥氏体中析出的TiN粒子由于Ostwald熟化而长大,粒子粗化动力学可由Wagner等式来描述。


上述分析说明,钛加入量过多,易形成粗大的Ti(C,N)夹杂物,可能对钢的韧性不利。在保证性能要求的前提下,尽可能按下限控制钛含量。这样既能达到控制晶粒度,减少钢中夹杂物,提高钢材质量的目的,又可以降低成本。


化学成分设计。锰可以改变钢相变后的微观组织,提高韧性、降低韧脆转变温度;但锰含量过高会引起中心偏析和各向异性,对于连铸机无电磁搅拌与轻压下的情况,为减少锰的中心偏析和各向异性,锰含量应该较原设计降低。碳是低碳钢中传统经济的强化元素,钢的强度随碳含量的增加而提高,降锰后提高碳含量可以弥补因为碳含量降低而损失的屈服强度。不同钛含量对力学性能的影响如图1所示。


钛含量小于0.045%时,随着钛含量的增加,铁素体晶粒细化;钛含量超过0.045%后,细化晶粒的作用不明显;钛微合金化钢的强化机理主要是细晶强化和TiC的沉淀强化。在综合考虑产品性能和冶炼成本的基础上,将Q345B钢中的锰含量目标值由原来的1.40%降低至0.95%,加入0.04%左右的钛,提高0.01%的碳,其他元素含量保持原Q345B无缝管的设计。Q345B钢的冶炼成分设计见表1所示,力学性能要求见表2所示。





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