Comme nous le savons tous, la résistance de l'acier augmente avec l'augmentation de la teneur en carbone et en manganèse, et l'ajout d'éléments de microalliage Ti ou Nb peut obtenir une limite d'élasticité plus élevée à faible équivalent en carbone. Les aciers faiblement alliés à haute résistance, HSLA en abrégé, sont des aciers de construction d'ingénierie avec une petite quantité de Mn, Si et des traces de Nb, V, Ti, Al et d'autres éléments d'alliage ajoutés à base d'aciers de construction au carbone. Un alliage faible signifie que l'élément d'alliage total dans l'acier ne dépasse pas 3% et que la résistance élevée est relative aux aciers de construction au carbone. L'acier à haute résistance faiblement allié peut être utilisé pour les structures d'ingénierie nécessitant de la résistance, réduire le poids et économiser des matériaux tels que ponts, navires, véhicules, récipients à haute pression, oléoducs et gazoducs, structures en acier, etc., qui n'ont pas besoin de la complexité le processus de traitement peut obtenir une résistance supérieure, même ne pas effectuer le traitement thermique, peut remplacer la plupart du temps l'acier de construction au carbone général.
La limite d'élasticité des aciers à haute résistance faiblement alliés est proche de la résistance à la traction, et le rapport de limite d'élasticité est élevé, ils atteindront bientôt la résistance à la traction après avoir atteint la limite d'élasticité; Il a une faible capacité d'écrouissage, la pièce de déformation continuera à se déformer par amincissement et ensuite à produire une fracture, de sorte que les performances de formage sont relativement mauvaises. Par conséquent, il convient à la fabrication de pièces structurelles et de pièces de support nécessitant une rigidité plus élevée. De manière générale, les pièces typiques fabriquées avec HSLA comprennent les rails, les raidisseurs, les poutres, les pièces de suspension du châssis, etc. à éviter, il ne convient donc pas aux pièces structurelles soumises à des exigences sismiques.
Les caractéristiques de l'acier HSLA
Les éléments d'alliage en acier faiblement allié à haute résistance ont été principalement utilisés pour produire un renforcement de capacité solide, un renforcement à grain fin et un renforcement par dépôt pour améliorer la résistance de l'acier, en même temps utiliser un renforcement à grain fin la transformation de la température ductile-fragile de l'acier sont réduit, pour compenser le renforcement par précipitation de carbonitrure de l'acier. La transformation de la température de l'acier ductile-fragile cet effet défavorable, en acier à haute résistance et peut maintenir de bonnes performances à basse température. Les principales caractéristiques des aciers faiblement alliés à haute résistance sont:
- Limite d'élasticité élevée avec une bonne ductilité et ténacité
La principale caractéristique des aciers à haute résistance faiblement alliés est leur haute résistance. Dans des conditions de laminage à chaud ou de normalisation, l'acier HSLA est généralement 30% ~ 50% plus élevé que celui des aciers de construction d'ingénierie au carbone correspondants, de sorte qu'ils peuvent résister à de grandes charges. Le poids de la grande structure d'ingénierie devient souvent une partie importante de la charge. L'augmentation de la résistance de l'acier peut réduire considérablement le poids du composant et améliorer encore sa capacité à supporter d'autres charges, améliore également considérablement la compacité des composants d'ingénierie, réduit la consommation de matières premières et le coût.
L'allongement des aciers HSLA varie de 15% à 23%, et l'énergie d'absorption d'impact est> 34 J à température ambiante, avec une bonne plasticité et résistance aux chocs, peut éviter l'apparition de fracture fragile lors de l'impact, ce qui rend le pliage à froid, le soudage et tout autre traitement est plus facile. En outre, HSLA a une température de transition de fragilité inférieure, ce qui est bénéfique pour les composants d'ingénierie utilisés dans les régions froides et pour les véhicules de transport tels que les véhicules, les navires, les plates-formes pétrolières offshore, les navires et les ponts.
- Bonnes performances de soudage et résistance à la corrosion atmosphérique
L'acier de structure d'ingénierie doit avoir une bonne soudabilité.L'acier HSLA a une faible teneur en carbone et une faible teneur en éléments d'alliage, une bonne plasticité et n'est pas facile à produire une structure de trempe et une fissure dans la zone de soudure, et l'ajout de Ti, Nb, V peut inhibent également la croissance du grain dans la zone de soudure, de sorte que la plupart de l'acier a de bonnes performances de soudage et généralement aucun traitement thermique nécessaire après le soudage. La plupart des ouvrages d'art sont utilisés dans des environnements atmosphériques ou marins. L'ajout d'une petite quantité de Cu, Ni, Cr, P et d'autres éléments dans l'acier à haute résistance faiblement allié peut améliorer efficacement sa capacité à résister à la corrosion atmosphérique, de l'eau de mer et du sol. Par exemple, 0.2% -0.5% de cuivre, 0.05% -0.1% de phosphore et d'aluminium peuvent améliorer considérablement la résistance à la corrosion de l'acier, et l'effet de l'ajout simultané de cuivre et de phosphore est le meilleur.
Quand l'acier HSLA est-il utilisé dans les applications aéronautiques?
AISI 4340 est la nuance la plus ancienne et typique d'acier à très haute résistance faiblement alliée. Les États-Unis ont commencé à développer l'acier 4340 à partir du milieu des années 1940, en réduisant la température de revenu pour rendre la résistance à la traction de l'acier jusqu'à 1600 ~ 1900MPa. En 1955, l'acier 4340 a commencé à être utilisé dans le train d'atterrissage des avions F-104. La résistance à la traction de AISI 4130, L'acier 4140, 4330 ou 4340 traité par trempe et revenu à basse température peut tous dépasser 1500 MPa, et la ténacité aux chocs de l'entaille est élevée.
Afin de limiter la fragilité de revenu de l'acier à ultra-haute résistance faiblement allié, l'acier 300M a été développé par l'International Nickel Corporation en 1952. 1 ~ 2% de silicium a été ajouté à l'acier pour augmenter la température de revenu (260 ~ 315 ℃ ) et pour supprimer la fragilité de revenu de la martensite. L'acier 300M est largement utilisé dans les trains d'atterrissage des avions depuis 1966. Les avions de combat militaires tels que les F-15, F-16, DC-10 et MD-11 utilisent tous de l'acier 300M. En outre, le train d'atterrissage du Boeing 747 et d'autres aéronefs civils ainsi que le revers d'aile et le tube à lamelles des Boeing 767 utilisent également de l'acier 300M.
Bien que les aciers à très haute résistance faiblement alliés tels que les aciers 4340 et 300M aient une résistance élevée, leur ténacité à la rupture et leur résistance à la corrosion sous contrainte sont médiocres, ce qui limite leur application dans les avions. L'acier D6AC, basé sur AISI 4340, est largement utilisé dans les carters de moteurs de missiles et les structures d'aéronefs. Au milieu des années 1970, le D6AC a progressivement remplacé d'autres aciers de construction alliés et est devenu un acier spécial pour les carters de moteurs de fusées solides, les trains d'atterrissage et les arbres d'aile.