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钢铁第二大金属材料q235b钢板发展
发表时间:2018-12-1     阅读次数: 65      字体:【

q235b钢板发展成为除钢铁外的第二大金属材料,q235b钢板在工业上的大范围使用虽然较晚。其发展速度可见一斑。汽车的轻量化方面,q235b钢板的应用起着很大作用,利用铸造q235b钢板代替原有的钢铁材料,不仅可以减轻汽车的总体质量,还可以节省能耗,减少污染。变形q235b钢板方面,铝板、铝带、铝管等铝材料也广泛应用在建筑、包装、机械等方面。目前,由于q235b钢板的强度较低,严重限制了其发展,因此,开发出新成分、新工艺的高强度q235b钢板已成为目前研究的重中之重。本论文一部分以铸造Al-Si合金为对象,研究可提高其强度的强化手段;另一部分依据“高性能铝单板材料的研制”项目,研究可提高Al-Mn合金强度,并保持其良好塑性的强化手段。本文利用拉伸试验、金相显微镜、偏光显微镜、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射、电化学腐蚀、热分析等手段来研究合金化、细化变质、热速处理以及熔体复合处理对Al-Si及Al-Mn合金的影响。确定Al-Si合金基体成分为:Al-9Si-0.5Mg利用差示扫描量热分析(DSC发现合金在855~885℃范围出现熔体结构转变。根据此温度范围确定Al-9Si-0.5Mg合金的热速处理温度为830℃~990℃。实验结果表明,随着热速处理时熔体温度的改变,合金的力学性能及微观组织也发生改变。

当合金熔体温度达到930℃并保温20min后,加入冷料时熔体温度快速降到浇注温度(760℃)并保温10min时,合金的力学性能达到最好,抗拉强度、屈服强度、硬度以及伸长率与常规熔炼工艺下相比分别提高了24.3%、37.7%82.9%21.8%合金的中α-A l晶粒由粗大的枝晶转变为柱状或等轴状晶粒,q235b钢板共晶Si则由长针状转变为颗粒状,可见热速处理可使合金的微观组织得到明显细化。Al-9Si-0.5Mg合金中加入稀土 Y也可使合金的力学性能得到一定提高,加入0.2%Y后,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度均达到最大值,比未添加Y时分别提高了12.8%17.2%31.9%9.6%Y加入合金后会吸附在Si生长台阶上,改变Si生长方式,使共晶Si转变为颗粒状。此外,加入Y后,还可以提高合金的耐腐蚀性。通过对新制备出的Al-3Ti-3B-1Y中间合金进行 XRDSEMEDS分析可知在Al-3Ti-3B-1Y中存在着 TiB2AlB2TiA l3和 Ti4A l43Y6相,作为中间合金加入到Al-Si合金中后,各相所起到形核作用其机理略有不同。当加入3%A l-3Ti-3B-1Y后,合金的晶粒得到明显细化,q235b钢板α-A l由于形核核心的增多所生成的晶粒也较细小,共晶 Si同样转变为颗粒状,同时合金的力学性能得到提高,其抗拉强度提高了19.3%屈服强度提高了28.3%伸长率提高了65.1%硬度提高了20.5%热速处理可从工艺上改善Al-Si合金性能,细化变质处理通过加入外加形核剂来改善 Al-Si合金性能,因此将两者复合,即采用熔体复合处理的方法来强化 Al-Si合金。实验结果表明,最佳的熔体复合处理工艺为:首先对 Al-9Si-0.5Mg合金在熔体温度为930℃时进行热速处理,待合金温度降到浇注温度760℃时,加入3%A l-3Ti-3B-1Y中间合金,保温后浇注。通过对不同强化方式的综合比较后发现,合金在经过熔体复合处理后,其综合力学性能最佳。此时,Al-9Si-0.5Mg合金的抗拉强度、屈服强度、硬度、伸长率与未处理的合金相比分别提高了31.2%22.6%25.6%和80.5%α-A l晶粒与共晶Si也得到较好的细化。Al-1.2Mn合金中加入稀土Y以及Al-5Ti-1B中间合金都可使Al-1.2Mn合金的晶粒得到不同给程度的细化,尤其是加入Al-5Ti-1B中间合金后,Al-1.2Mn晶粒由粗大枝晶转变为尺寸较小的等轴状晶粒,合金中第二相粒子也变小,形貌改变,粗大骨骼状第二相减少。同时Al-1.2Mn强度得到稍许提升,但伸长率提高较大,合金塑性较好。加入MgSi后,Al-1.2Mn合金的强度提高幅度很大,但伸长率急剧降低,合金的塑性变差。当Si加入量较高时,会与Fe形成骨骼状α-A l12FeMn3Si相,影响合金性能,必须严格控制MgSi加入量。为提高合金的塑性,MgSi强化后的Al-1.2Mn合金中加入Al-5Ti-1B中间合金后,合金的强度继续提高,伸长率略有降低,但仍可保持在20%以上,此时制备出的合金在具有高强度的同时保持了良好的塑性。MgSi及Al-5Ti-1B最佳加入量分别为0.5%0.3%和2%此时合金的抗拉强度达到156MPa屈服强度达到64MPa硬度达到52HB分别提高了35.6%28.1%40.5%而伸长率达到21.5%各项力学性能指标均达到所需要求。这主要是由于在加入Al-5Ti-1B后,其中的TiA l3和TiB2粒子为合金晶粒提高了大量的形核质点。


 
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