超高速鐵路建筑工程機(jī)械用鋼的特點(diǎn)圖文奧

　　從采用控制軋制后直接淬火的形變熱處理技術(shù)出的YP960MPa級(jí)鋼可以看出，未再結(jié)晶區(qū)軋制材與再結(jié)晶區(qū)軋制材相比，原始奧氏體晶粒得到很大的延伸，并且組織微細(xì)化。隨著終軋溫度的降低，強(qiáng)度增加的同時(shí)韌性也提高。強(qiáng)度和韌性綜合提高的原因是形變熱處理導(dǎo)致的位錯(cuò)密度增加和晶粒的有效細(xì)化。

　　回火一般是采用離線熱處理爐進(jìn)行的，但最近有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了采用感應(yīng)加熱方式的在線型快速加熱回火裝置生產(chǎn)建筑工程機(jī)械厚鋼板的事例。

　　從采用形變熱處理和快速加熱回火工藝提高低溫韌性YP1100MPa級(jí)鋼實(shí)例可以看出：形變熱處理生成的高位錯(cuò)密度馬氏體增加了回火時(shí)滲碳體析出的位置，并且在這種狀態(tài)下快速加熱回火，使?jié)B碳體從馬氏體板條界面和板條內(nèi)同時(shí)析出，實(shí)現(xiàn)了滲碳體析出均勻彌散。由于滲碳體是脆性斷裂源，所以，經(jīng)過形變熱處理和快速加熱回火的鋼材，滲碳體充分均勻彌散，具有最良好的低溫韌性。

　　1.2焊接性的提高

　　一般來說，對(duì)于高強(qiáng)度鋼，隨著強(qiáng)度的增加，韌性降低。因此，高強(qiáng)度鋼同時(shí)兼?zhèn)涓邚?qiáng)度和良好的焊接性是十分必要的。

　　通常，降低合金元素含量使碳當(dāng)量降低是提高焊接性的有效方法。直接淬火法可以在更低的碳當(dāng)量情況下，獲得與再加熱淬火同等的強(qiáng)度。因此，采用直接淬火可有效提高鋼的焊接性。

　　用Y型焊接裂紋實(shí)驗(yàn)研究YP685MPa和YP885MPa級(jí)鋼焊接性的結(jié)果表明，兩種鋼在常溫下都沒有發(fā)現(xiàn)裂紋的產(chǎn)生。其原因是，選擇適宜的合金成分，采用Nb、V、Ti等微合金化技術(shù)并運(yùn)用直接淬火工藝。YP685MPa級(jí)鋼的Ceq=0.39, YP885MPa級(jí)鋼的Pcm=0.25，實(shí)現(xiàn)了低合金成分低碳當(dāng)量的設(shè)計(jì)。

　　1.3抗延遲斷裂特性的提高

　　對(duì)于鋼鐵材料，一般來說，抗拉強(qiáng)度超過1200MPa時(shí)，抗延遲斷裂特性下降，因此，在YP1100MPa級(jí)以上的超高強(qiáng)度鋼實(shí)用化時(shí)，必須提高鋼材的抗延遲斷裂特性。

　　通過研究快速加熱回火滲碳體彌散化對(duì)形變熱處理YP960MPa和YP1100MPa級(jí)鋼抗延遲斷裂特性的影響，可知低速加熱回火的鋼材滲碳體粗大，抗拉強(qiáng)度大于1100MPa時(shí)，抗延遲斷裂安全性指數(shù)大大下降。與此不同，快速加熱回火的鋼材滲碳體彌散分布，即使抗拉強(qiáng)度達(dá)到1300MPa級(jí)，抗延遲斷裂安全性指數(shù)也未下降，顯示出良好的抗延遲斷裂特性。

　　對(duì)于快速加熱回火鋼材，隨著作為氫陷阱的滲碳體彌散化，鋼中氫存在的地點(diǎn)也分散化，因此顯示出良好的抗延遲斷裂特性。

　　2耐磨鋼

　　2.1對(duì)耐磨鋼要求的特性

　　建筑工程機(jī)械磨耗件耐磨性的提高對(duì)于原始制造成本和磨耗件修補(bǔ)的流動(dòng)成本都具有重要作用，一直是一個(gè)重要的研究課題。

　　為了提高耐磨性，迄今為止，在磨耗形態(tài)、磨耗機(jī)理、材料特性的影響等方面進(jìn)行了許多研究，但是并沒有充分揭示出內(nèi)在的規(guī)律。然而，在實(shí)用方面，硬度增加可以提高耐磨性，這是人所共知的。因此對(duì)耐磨鋼的，其著眼點(diǎn)主要是高硬度鋼的。

　　實(shí)際應(yīng)用的耐磨鋼有低合金鋼、高錳奧氏體鋼、鑄鐵等。根據(jù)材料特性和用途的不同來區(qū)別使用這些耐磨鋼。本文所論述的是使用最廣泛的低合金耐磨鋼。

　　對(duì)于低合金耐磨鋼，在提高其耐磨性的同時(shí)，焊接性、韌性、彎曲性等加工性也是重要的特性。一般來說，為了提高耐磨性而增加鋼的硬度會(huì)使加工性下降，所以，為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有高耐磨性和高加工性進(jìn)行了研究。

　　2.2耐磨性、焊接性和加工性的提高

　?。?）C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5
　　鋼的耐磨性通常是通過硬度的增加來提高的。馬氏體的硬度和C含量有著相關(guān)關(guān)系。因此，在進(jìn)行低合金耐磨鋼的成分設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)目標(biāo)硬度調(diào)整C含量和為得到馬氏體確保淬透性是十分重要的。另外，考慮到焊接性的問題，應(yīng)避免過多地添加合金元素Ni、Cr、Mo?，F(xiàn)在已經(jīng)出限制碳當(dāng)量上限來提高焊接性的低合金耐磨鋼板。用ASTM G-65規(guī)定的橡膠輪磨耗實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)耐磨性進(jìn)行評(píng)價(jià)。HB400級(jí)鋼、HB500級(jí)鋼的耐磨性分別是SS400鋼的2～4倍和4～8倍。

　　此外，已經(jīng)出不顯著提高鋼基體的硬度，也能提高耐磨性的材料設(shè)計(jì)方法。通過使大量硬質(zhì)相彌散分布在基體的方法，可以獲得超過按基體硬度預(yù)計(jì)的耐磨性。雖然鋼的表面硬度是HB450級(jí)，但其耐磨性約為HB500級(jí)鋼的1.5倍，顯示出良好的耐磨性。

　　2.3低溫韌性的提高

　　對(duì)于在高山和北美等寒冷地區(qū)使用的耐磨鋼板，提高其低溫韌性的要求日益強(qiáng)烈。

　　過去，耐磨鋼的材質(zhì)設(shè)計(jì)，一般主要進(jìn)行提高耐磨性的高硬度化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)不在韌性改善方面。對(duì)于馬氏體鋼來說，控制韌性的組織單元是馬氏體束，馬氏體束的尺寸隨著原始奧氏體晶粒的細(xì)化而變小。

　　因此，晶粒細(xì)化對(duì)于提高耐磨鋼的低溫韌性是有效的?，F(xiàn)在已經(jīng)的高性能耐磨鋼板，通過添加Nb、V、Ti等微合金化元素，利用這些元素彌散析出物的釘扎作用，實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，提高了耐磨鋼的低溫韌性。圖1表示出低溫韌性良好的耐磨鋼板的原始奧氏體晶粒尺寸和夏比沖擊特性。與傳統(tǒng)鋼相比，高性能耐磨鋼板的晶粒細(xì)化，在-40℃的低溫區(qū)仍具有良好的夏比沖擊特性。預(yù)期今后將進(jìn)一步增加對(duì)高性能耐磨鋼板的需求。

　　2.4提高抗斷裂性

　　對(duì)于耐磨鋼板，當(dāng)抗拉強(qiáng)度高達(dá)1200～1600MPa時(shí)，常常因氣割和焊接導(dǎo)致氫的侵入而發(fā)生延遲斷裂。這種延遲斷裂通常觀察到的是晶界斷口，因此，為抑制延遲斷裂，必須強(qiáng)化晶界。采取的措施是降低P等易產(chǎn)生晶界偏析的雜質(zhì)元素含量，同時(shí)進(jìn)行晶粒細(xì)化。

　　此外，為降低來自焊接材料的氫，手工電弧焊普遍使用了低氫型實(shí)心焊絲CO2保護(hù)焊，這種焊接方法顯示出抑制焊接裂紋的效果。并且，焊前預(yù)熱、焊后保養(yǎng)等施工管理也是重要對(duì)策。

　　今后為滿足進(jìn)一步提高耐磨性的要求，應(yīng)更高強(qiáng)度、更高硬度的耐磨鋼，并使之實(shí)用化。為此，在提高材料抗延遲斷裂特性的同時(shí)，用戶的施工管理必須加強(qiáng)，耐磨鋼板制造廠家和用戶的密切協(xié)作是十分重要的。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　可以認(rèn)為，建筑工程機(jī)械和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域一樣，來自環(huán)境和安全性方面的提高性能的要求今后將進(jìn)一步變得迫切起來。在環(huán)境方面，CO2排放量的削減、輕量化降低燃料消耗的要求將進(jìn)一步提高。建筑工程機(jī)械用鋼的高強(qiáng)度化趨勢(shì)今后將持續(xù)下去。在設(shè)備生命周期成本方面，要求降低設(shè)備修補(bǔ)費(fèi)用，所以必須進(jìn)一步提高鋼的耐磨性。在提高鋼的強(qiáng)度和耐磨性的同時(shí)，在安全性方面防止延遲斷裂的措施也十分重要?？梢哉J(rèn)為，在提高抗斷裂性技術(shù)方面，耐磨鋼板制造廠家和用戶的密切協(xié)作比過去變得更加重要。