Die Verbesserung der Schlagzähigkeit von Q235B erfordert mehrere Ansätze, darunter die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung, die Optimierung der Mikrostruktur und die Verbesserung der Verarbeitungstechnologie. Dieser Ansatz wird durch die Reduzierung der Sprödigkeit und die Verbesserung der Plastizität und des Risswachstumswiderstands erreicht. Konkrete Maßnahmen sind wie folgt:
1. Optimierung der chemischen Zusammensetzung und Reduzierung schädlicher Elemente
Strikte Kontrolle des Kohlenstoffgehalts (C).
Halten Sie den Kohlenstoffgehalt nahe der standardmäßigen Untergrenze (z. B. 0,12–0,18 %, wobei die standardmäßige Obergrenze bei 0,20 % liegt). Vermeiden Sie übermäßiges Perlit und eine erhöhte Härte, die durch einen übermäßigen Kohlenstoffgehalt verursacht wird, wodurch die Sprödigkeit verringert und die Plastizität und Schlagzähigkeit verbessert wird.
Reduzierung schädlicher Elemente wie Schwefel (S) und Phosphor (P)
Schwefel bildet Sulfide mit niedrigem -Schmelzpunkt- (z. B. FeS), was zu Heißsprödigkeit führt, während Phosphor eine Korngrenzensegregation induziert, was zu Kaltsprödigkeit führt. Daher sollten ihre Gehalte unterhalb der Standardgrenzen liegen (z. B. S kleiner oder gleich 0,035 %, P kleiner oder gleich 0,035 %, strenger als die in GB/T 700-2006 angegebene Obergrenze von 0,045 %, um Schäden an der Zähigkeit zu minimieren. Passen Sie den Mangangehalt (Mn) angemessen an
Halten Sie den Mangangehalt zwischen 0,8 % und 1,2 % (Standardbereich: 0,30 % bis 1,40 %). Mangan verbindet sich mit Schwefel und bildet MnS mit hohem -Schmelzpunkt-, wodurch die schädlichen Auswirkungen von Schwefel ausgeglichen werden. Mangan verfeinert auch die Körner und verbessert so indirekt die Zähigkeit (vermeiden Sie jedoch einen zu hohen Mangangehalt, der zu einer zu hohen Strukturhärte führen kann).
Kontrollieren Sie den Siliziumgehalt (Si).
Der Siliziumgehalt sollte 0,30 % nicht überschreiten (Standardobergrenze: 0,35 %). Überschüssiges Silizium erhöht die Sprödigkeit des Stahls und verringert insbesondere die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen.
II. Verfeinern Sie Körner und verbessern Sie die Mikrostruktur
Nutzen Sie das Controlled Rolling and Cooling (TMCP)-Verfahren
Die Kornverfeinerung wird durch die Steuerung der Walztemperatur und der Abkühlgeschwindigkeit erreicht:
Die endgültige Walztemperatur wird unterhalb des Ar₃-Umwandlungspunkts (ungefähr 800-850 Grad) kontrolliert. Durch das „Nicht-Rekristallisationswalzen“ werden die Austenitkörner aufgebrochen, was zu einer anschließenden Phasenumwandlung in feines Ferrit und Perlit führt. (Kornverfeinerung kann die Schlagzähigkeit erheblich verbessern.) Nach dem Walzen wird eine geeignete beschleunigte Abkühlung (z. B. Wassersprühkühlung) eingesetzt, um das Kornwachstum zu hemmen und eine übermäßige Abkühlung zu vermeiden, die zu einer harten, spröden Struktur (z. B. Martensit) führt.
Reduzierung nicht-metallischer Einschlüsse und Entmischung
Während des Schmelzprozesses werden verstärkte Desoxidation (z. B. Silicium-{0}}Mangan-Komposit-Desoxidation) und Entschwefelung eingesetzt. Externe Raffination (z. B. der LF-Ofen) wird verwendet, um den Gehalt an Einschlüssen (z. B. Al₂O₃ und SiO₂) zu reduzieren und so zu verhindern, dass Einschlüsse zu Rissquellen werden.
Beim Stranggießen werden Guss bei geringer Überhitzung und elektromagnetisches Rühren eingesetzt, um die Mittenseigerung (die konzentrierte Verteilung von Elementen wie Kohlenstoff und Phosphor) zu reduzieren und eine gleichmäßige Mikrostruktur sicherzustellen.
III. Verbesserung der Verarbeitung und Wärmebehandlung
Optimierung des Walzprozesses
Erhöhung der Anzahl der Walzdurchgänge und der Verformungsmenge: Durch mehrere Walzdurchgänge mit geringen Verformungsbeträgen werden die Austenitkörner wiederholt zerkleinert, was die Verfeinerung fördert und die durch einen einzigen großen Verformungsdurchgang verursachte Unebenheit der Mikrostruktur vermeidet. Kontrollieren Sie die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Walzen: Langsames Abkühlen (z. B. Luftkühlung) kann die Bildung einer harten und spröden Struktur verhindern, es sollte jedoch ein kontrolliertes Walzen verwendet werden, um eine Vergröberung der Körner zu verhindern. Vermeiden Sie schnelles Abkühlen (z. B. Abschrecken), da dies zu übermäßiger innerer Spannung oder der Ausfällung spröder Phasen führen kann.
Führen Sie bei Bedarf eine Glühung durch.
Wenn der Stahl aufgrund unsachgemäßer Walzprozesse grobe Körner oder übermäßige innere Spannungen aufweist, kann ein vollständiges Glühen (Erhitzen auf 30–50 Grad über Ac3, Halten und anschließendes langsames Abkühlen) durchgeführt werden, um die Struktur in feines, gleichmäßiges Ferrit und Perlit zu rekristallisieren, wodurch innere Spannungen beseitigt und die Zähigkeit verbessert werden.
Hinweis: Q235B wird normalerweise nicht wärmebehandelt. Durch das Glühen verringert sich die Festigkeit, daher ist ein Gleichgewicht zwischen Zähigkeit und Festigkeit erforderlich.
IV. Vermeiden Sie widrige äußere Bedingungen
Kontrollieren Sie die Umgebungstemperatur
Q235B weist eine geringe Tieftemperaturzähigkeit auf. Bei Verwendung in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen (z. B. weniger als oder gleich 0 Grad) verbessern Sie die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen durch die oben genannten Prozesse oder geben Sie Q235C/D Vorrang (geeignet für Schlagfestigkeit bei niedrigen Temperaturen). Vermeiden Sie eine ungeschützte Einwirkung von Stoßbelastungen unter -10 Grad. Reduzieren Sie die Stresskonzentration
Vermeiden Sie bei der Bearbeitung scharfe Ecken und Kerben (z. B. Abrunden von Ecken). Verwenden Sie beim Schweißen geeignete Nuten und minimieren Sie Fehler wie eine unvollständige Schweißnahtdurchdringung, um die negativen Auswirkungen der Spannungskonzentration auf die Schlagzähigkeit (die das Risswachstum beschleunigt und die tatsächliche Zähigkeitsleistung verringert) zu minimieren.
Kontrollieren Sie die Ladegeschwindigkeit
Vermeiden Sie übermäßig hohe Stoßbelastungen (z. B. plötzliche Stöße) während der Anwendung. Reduzieren Sie bei Bedarf die Schlagfestigkeit durch Pufferkonstruktionen, um das Risiko eines Sprödbruchs zu minimieren.
V. Strenge Qualitätskontrolle und -prüfung
Führen Sie Schlagprüfungen an fertigen Produkten durch (insbesondere Stöße bei niedrigen-Temperaturen, z. B. 0 Grad oder -10 Grad), um Chargen zu prüfen, die den Schlagenergiestandards entsprechen. Stahl mit inneren Rissen und starken Einschlüssen wird entfernt, um zu verhindern, dass fehlerhafte Teile in Betrieb genommen werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Schlüssel zur Verbesserung der Schlagzähigkeit von Q235B-Stahl in der Kornverfeinerung, der Reduzierung schädlicher Elemente und der Gewährleistung einer gleichmäßigen Mikrostruktur liegt. Dies wird durch kontrolliertes Walzen und Abkühlen, optimierte Schmelz- und Walzprozesse und kombiniert mit Umgebungskontrollen erreicht, um ein Gleichgewicht zwischen Zähigkeit und Festigkeit herzustellen. Diese Maßnahmen sind insbesondere bei Anwendungen anwendbar, bei denen die Zähigkeit von entscheidender Bedeutung ist (z. B. Strukturteile, die bei Raumtemperatur Stoßbelastungen ausgesetzt sind).