Mitä on HSLA-teräs?

Kuten kaikki tiedämme, teräksen lujuus kasvaa hiili- ja mangaanipitoisuuden kasvaessa, ja Ti- tai Nb-mikroseoselementtien lisäämisellä voidaan saavuttaa korkeampi myötöraja alhaisella hiiliekvivalentilla. Lujat niukkaseosteiset teräkset, lyhennettynä HSLA, ovat teknisiä rakenneteräksiä, joihin on lisätty pieni määrä Mn, Si ja vähän Nb, V, Ti, Al ja muita hiilirakenneteräksiin perustuvia seosaineita. Vähäseosinen tarkoittaa, että seosaineen kokonaismäärä teräksessä on enintään 3 % ja korkea lujuus on suhteessa hiilirakenneteräksiin. Matalaseosteista korkealujuutta terästä voidaan käyttää suunnittelurakenteissa, joissa tarvitaan lujuutta, vähentää painoa ja säästää materiaaleja, kuten siltoja, laivoja, ajoneuvoja, korkeapainesäiliöitä, öljy- ja kaasuputkia, teräsrakenteita jne. käsittelyprosessi voi saada korkeamman lujuuden, vaikka se ei jatka lämpökäsittelyä, se voi korvata yleisen hiilirakenneteräksen useimmiten.

Matalaseosteisten korkealujuusterästen myötöraja on lähellä vetolujuutta, ja myötörajasuhde on korkea, ne saavuttavat pian vetolujuuden myötörajan saavuttamisen jälkeen; Sillä on huono työskentelykovetuskyky, muodonmuutososa jatkaa muodonmuutosta ohenemista ja tuottaa sitten murtumia, joten muodostuskyky on suhteellisen huono. Siksi se soveltuu korkeampaa jäykkyyttä vaativien rakenneosien ja tukiosien valmistukseen. Yleisesti ottaen tyypillisiä HSLA:lla valmistettuja osia ovat kiskot, jäykisteet, palkit, alustan jousitusosat jne. Kuitenkin, jos myötölujuussuhde on liian korkea ja rakenne on hauras, eikä vian aikana ilmene ilmeistä muodonmuutosta, mikä on vaikeaa estää, joten se ei sovellu rakenneosiin, joilla on seismiset vaatimukset.

 

HSLA-teräksen ominaisuudet

Erittäin lujia niukkaseosteisen teräksen seostuselementtejä käytettiin pääasiassa kiinteän kapasiteetin vahvistamiseen, hienorakeiseen lujitukseen ja kerrostumisen vahvistamiseen teräksen lujuuden parantamiseksi, samalla kun käytetään hienorakeista vahvistusta teräksen sitkeän hauraan lämpötilan muuttamiseen. vähennetään teräksen karbonitridin saostuman vahvistumisen kompensoimiseksi. Muutos teräksen sitkeä-hauras lämpötila tämä haitallinen vaikutus, valmistettu korkean lujuuden terästä ja voi säilyttää hyvän suorituskyvyn alhaisessa lämpötilassa. Lujien niukkaseosteisten terästen pääominaisuudet ovat:

• Korkea myötöraja, hyvä sitkeys ja sitkeys

Vähäseosteisten lujien terästen tärkein ominaisuus on niiden korkea lujuus. Kuumavalssauksen tai normalisoinnin olosuhteissa HSLA-teräs on yleensä 30-50% korkeampi kuin vastaavilla hiilitekniikan rakenneteräksillä, joten ne kestävät suuria kuormia. Itse suuren rakennusrakenteen painosta tulee usein tärkeä osa kuormaa. Teräksen lujuuden lisääminen voi merkittävästi vähentää komponentin painoa ja parantaa entisestään sen kykyä kantaa muita kuormia, parantaa myös huomattavasti suunnittelukomponenttien tiiviyttä, vähentää raaka-aineiden kulutusta ja kustannuksia.

HSLA-terästen venymä vaihtelee 15 %:sta 23 %:iin ja iskunvaimennusenergia on >34 J huoneenlämmössä, hyvällä plastisuus- ja iskunkestävyydellä voi välttää hauraiden murtumien esiintymisen iskussa, jolloin kylmätaivutus, hitsaus. ja muu käsittely on helpompaa. Lisäksi HSLA:lla on alempi haurauden siirtymälämpötila, mikä on hyödyllistä kylmillä alueilla käytettäville teknisille komponenteille ja kuljetusajoneuvoille, kuten ajoneuvoille, laivoille, offshore-öljylautoille, aluksille ja silloille.

• Hyvä hitsausteho ja ilmakehän korroosionkestävyys

Tekniseltä rakenneteräkseltä vaaditaan hyvä hitsattavuus. HSLA-teräksellä on alhainen hiilipitoisuus ja alhainen seosainepitoisuus, hyvä plastisuus, eikä siitä ole helppo luoda karkaisurakennetta ja halkeamia hitsausalueelle, ja Ti:n, Nb:n ja V:n lisääminen voi estävät myös rakeiden kasvua hitsauskohdassa, joten suurimmalla osalla teräksestä on hyvä hitsauskyky ja yleensä lämpökäsittelyä ei tarvita hitsauksen jälkeen. Useimpia teknisiä rakenteita käytetään ilmakehän tai meriympäristöissä. Pienen määrän Cu, Ni, Cr, P ja muiden alkuaineiden lisääminen niukkaseosteiseen lujaan teräkseen voi parantaa tehokkaasti sen kykyä vastustaa ilmakehän, meriveden ja maaperän korroosiota. Esimerkiksi 0.2% -0.5% kuparia, 0.05% -0.1% fosforia ja alumiinia voivat merkittävästi parantaa teräksen korroosionkestävyyttä, ja kuparin ja fosforin lisäämisen vaikutus samanaikaisesti on paras.

 

Milloin HSLA-terästä käytetään lentokoneissa?

AISI 4340 on varhaisin ja tyypillisin niukkaseosteisen ultralujan teräksen laatu. Yhdysvallat aloitti 4340-teräksen kehittämisen 1940-luvun puolivälistä lähtien alentamalla karkaisulämpötilaa, jotta teräksen vetolujuus nousi 1600-1900 MPa:iin. Vuonna 1955 terästä 4340 alettiin käyttää F-104-lentokoneen laskutelineissä. Vetolujuus AISI 4130, 4140, 4330 tai 4340 teräs, joka on käsitelty karkaisulla ja karkaisulla alhaisessa lämpötilassa, voivat kaikki ylittää 1500 MPa, ja lovien iskusitkeys on korkea.

Kansainvälinen nikkeliyhtiö kehitti 300M-teräksen vuonna 1952 hillitäkseen niukkaseosteisen ultralujan teräksen karkaisuhaurautta. Teräkseen lisättiin 1-2 % piitä karkaisulämpötilan nostamiseksi (260-315 ℃). ) ja estämään martensiitin karkaisuhaurautta. 300M-terästä on käytetty laajalti lentokoneiden laskutelineissä vuodesta 1966. Sotilashävittäjät, kuten F-15, F-16, DC-10 ja MD-11, käyttävät kaikki 300M-terästä. Lisäksi Boeing 747:n ja muiden siviililentokoneiden laskutelineet sekä Boeing 767 -koneiden siipien käänteet ja säleputket käyttävät myös 300M terästä.

Vaikka niukkaseosteiset ultralujat teräkset, kuten 4340- ja 300M-teräkset ovat lujia, ovat niiden murtolujuus ja jännityskorroosionkestävyys heikkoja, mikä rajoittaa niiden käyttöä lentokoneissa. AISI 6:een perustuvaa D4340AC-terästä käytetään laajalti ohjusmoottorien koteloissa ja lentokoneiden rakenteissa. 1970-luvun puoliväliin mennessä D6AC korvasi vähitellen muut seostetut rakenneteräkset ja siitä tuli erikoisteräs kiinteisiin rakettimoottorien koteloihin, laskutelineisiin ja siipien akseleihin.