Wat is HSLA-staal?

Zoals we allemaal weten, neemt de sterkte van staal toe naarmate het koolstof- en mangaangehalte toeneemt, en de toevoeging van Ti- of Nb-microlegeringselementen kan een hogere vloeigrens bereiken bij een laag koolstofequivalent. De laaggelegeerde staalsoorten met hoge sterkte, kortweg HSLA, zijn constructiestaalsoorten met een kleine hoeveelheid Mn, Si en sporen van Nb, V, Ti, Al en andere legeringselementen op basis van koolstofconstructiestaal. Laaggelegeerd betekent dat het totale legeringselement in het staal niet meer dan 3% bedraagt ​​en de hoge sterkte ten opzichte van koolstofconstructiestaal. Laaggelegeerd hoogwaardig staal kan worden gebruikt voor technische constructies waar sterkte nodig is, het gewicht verminderen en materiaal besparen, zoals bruggen, schepen, voertuigen, hogedrukvaten, olie- en gaspijpleidingen, staalconstructies, enz. behandelingsproces kan de hogere sterkte verkrijgen, zelfs niet doorgaan met de warmtebehandeling, kan het algemene koolstofconstructiestaal meestal vervangen.

De vloeigrens van laaggelegeerde hoge sterkte staalsoorten ligt dicht bij de treksterkte, en de vloeigrensverhouding is hoog, ze zullen spoedig de treksterkte bereiken na het bereiken van de vloeigrens; Het heeft een slecht vermogen om hard te werken, het vervormingsdeel zal blijven verdunnen en dan breuken produceren, dus de vormprestaties zijn relatief slecht. Daarom is het geschikt voor de fabricage van constructiedelen en steundelen die een hogere stijfheid vereisen. Over het algemeen omvatten typische onderdelen die met HSLA zijn vervaardigd, rails, verstijvers, balken, chassisophangingsonderdelen, enz. Echter, als de vloeigrensverhouding te hoog is en de structuur bros is, breekt er geen duidelijke vervorming tijdens het falen, wat moeilijk is voorkomen, dus het is niet geschikt voor constructiedelen met seismische vereisten.

 

De eigenschappen van HSLA-staal

Legeringselementen van hoogwaardig laaggelegeerd staal werden voornamelijk gebruikt voor het produceren van solide capaciteitsversterking, fijnkorrelige versterking en afzettingversterking om de sterkte van het staal te verbeteren, gebruik tegelijkertijd fijnkorrelige versterking van de transformatie van de ductiel-brosse temperatuur van het staal verminderd, om de versterking van de carbonitrideprecipitatie van het staal te compenseren. De transformatie van staal ductiel-bros heeft dit nadelige effect, gemaakt van hoogwaardig staal en kan goede prestaties behouden bij lage temperaturen. De belangrijkste kenmerken van laaggelegeerde staalsoorten met hoge sterkte zijn:

• Hoge vloeigrens met goede ductiliteit en taaiheid

Het meest kenmerk van laaggelegeerde hogesterktestaalsoorten is hun hoge sterkte. Onder de voorwaarde van warmwalsen of normaliseren, is het HSLA-staal over het algemeen 30% ~ 50% hoger dan dat van de overeenkomstige constructiestalen van koolstoftechniek, zodat het bestand is tegen grote belastingen. Het gewicht van de grote technische constructie zelf wordt vaak een belangrijk onderdeel van de belasting. De toename van de staalsterkte kan het gewicht van het onderdeel aanzienlijk verminderen en het vermogen om andere belastingen te dragen verder verbeteren, ook de compactheid van technische onderdelen aanzienlijk verbeteren, het verbruik van grondstoffen en de kosten verminderen.

De rek van HSLA-staalsoorten varieert van 15% tot 23%, en de impactabsorptie-energie is> 34 J bij kamertemperatuur, met een goede plasticiteit en slagvastheid, kan het optreden van brosse breuk bij de impact voorkomen, waardoor het koud buigen, lassen en andere verwerking is gemakkelijker. Bovendien heeft HSLA een lagere overgangstemperatuur voor brosheid, wat gunstig is voor technische componenten die worden gebruikt in koude gebieden en voor transportvoertuigen zoals voertuigen, schepen, offshore-olieplatforms, schepen en bruggen.

• Goede lasprestaties en atmosferische corrosiebestendigheid

Constructiestaal is vereist om een ​​goede lasbaarheid te hebben. HSLA-staal heeft een laag koolstofgehalte en een laag gehalte aan legeringselementen, een goede plasticiteit en het is niet gemakkelijk om een ​​blusstructuur en barst in het lasgebied te produceren, en de toevoeging van Ti, Nb, V kan remmen ook de groei van graan in het lasgebied, dus het meeste staal heeft goede lasprestaties en over het algemeen is er geen warmtebehandeling nodig na het lassen. De meeste technische constructies worden gebruikt in atmosferische of maritieme omgevingen. Het toevoegen van een kleine hoeveelheid Cu, Ni, Cr, P en andere elementen aan laaggelegeerd staal met hoge sterkte kan het vermogen om atmosferische corrosie, zeewater- en bodemcorrosie te weerstaan, effectief verbeteren. Zo kunnen 0.2% -0.5% koper, 0.05% -0.1% fosfor en aluminium de corrosiebestendigheid van staal aanzienlijk verbeteren, en het effect van het tegelijkertijd toevoegen van koper en fosfor is het beste.

 

Wanneer wordt het HSLA-staal gebruikt in vliegtuigtoepassingen?

AISI 4340 is de vroegste en typische kwaliteit van laaggelegeerd ultrahoogwaardig staal. De Verenigde Staten begonnen vanaf het midden van de jaren veertig met de ontwikkeling van 4340-staal door de tempertemperatuur te verlagen om de treksterkte van staal tot 1940 ~ 1600 MPa te maken. In 1900 werd staal 1955 gebruikt in het landingsgestel van de F-4340 vliegtuigen. De treksterkte van AISI 4130, 4140, 4330 of 4340 staal dat is behandeld door afschrikken en ontlaten bij lage temperatuur kan alle 1500 MPa overschrijden, en de kerfslagvastheid is hoog.

Om de temperende brosheid van laaggelegeerd staal met ultrahoge sterkte te beperken, werd het 300M-staal in 1952 ontwikkeld door de International Nickel Corporation. 1 ~ 2% silicium werd aan het staal toegevoegd om de tempertemperatuur te verhogen (260 ~ 315 ℃ ) en om de temperende broosheid van martensiet te onderdrukken. 300M staal wordt sinds 1966 op grote schaal gebruikt in het landingsgestel van vliegtuigen. Militaire straaljagers zoals F-15, F-16, DC-10 en MD-11 gebruiken allemaal 300M staal. Bovendien gebruiken het landingsgestel van Boeing 747 en andere burgerluchtvaartuigen en de vleugelomslag en slatpijp van Boeing 767-vliegtuigen ook 300M-staal.

Hoewel de laaggelegeerde ultrasterke staalsoorten zoals 4340 en 300M staalsoorten een hoge sterkte hebben, zijn hun breuktaaiheid en weerstand tegen spanningscorrosie slecht, wat hun toepassing in vliegtuigen beperkt. D6AC-staal, gebaseerd op AISI 4340, wordt veel gebruikt in behuizingen van raketmotoren en vliegtuigconstructies. Halverwege de jaren zeventig verving de D1970AC geleidelijk ander gelegeerd constructiestaal en werd het speciaal staal voor solide raketmotorbehuizingen, landingsgestellen en vleugelassen.