Thép hợp kim thấp là gì

Thép kết cấu hợp kim thấp dùng để chỉ thép kết cấu hợp kim có tổng thành phần hợp kim nhỏ hơn 5%. Hàm lượng carbon của loại thép này tương tự như thép carbon thấp, và nó chủ yếu được tăng cường bởi một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim để cải thiện độ dẻo dai và khả năng hàn. Sức mạnh của nó cao hơn nhiều so với cùng loại thép carbon. Được sử dụng rộng rãi trong các bình chịu áp lực, thiết bị hóa học, nồi hơi, cầu, xe cộ, tàu và các kết cấu thép lớn. Các nguyên tố hợp kim như mangan, silicon và molypden làm tăng cường dung dịch. Vanadi và niobi có thể tinh chế ngũ cốc và cải thiện độ dẻo dai. Molypden có thể cải thiện độ cứng, cấu trúc bainite và độ bền nhiệt.

Thương hiệu và đại diện của nó

Các loại thép kết cấu hợp kim thấp và biểu hiện của chúng: có năm loại thép kết cấu hợp kim thấp ở Trung Quốc, và các yếu tố chính là mangan, silicon, vanadi, titan, sắc, crôm, niken và các nguyên tố đất hiếm. Nhãn hiệu của nó bao gồm chữ cái năng suất Q, giá trị điểm năng suất và loại chất lượng (Hạng A, B, C, D, e). Nó được chia thành năm lớp, được thể hiện như sau: điểm năng suất – lớp chất lượng. Điểm năng suất: q295, Q345, Q390, Q420, Q460.

yêu cầu thực hiện

1. Tính chất cơ học toàn diện tốt. Thép kết cấu hợp kim thấp thông thường nên có giới hạn năng suất cao lúc đầu, nhưng do sự phức tạp của điều kiện làm việc của nó, nó cũng phải có tính chất cơ học toàn diện tốt. Ví dụ, nó có thể chịu tác động của các ứng suất khác nhau khi sử dụng (như ứng suất chênh lệch nhiệt độ, ứng suất sinh ra do tải trọng mỏi xen kẽ, v.v.) và có thể chịu được các quy trình xử lý như cắt, uốn lạnh, hàn, v.v. quá trình sản xuất, cũng như độ giòn già có thể được sản xuất từ đó.

2. Hiệu suất quá trình tốt. Yêu cầu thép hợp kim thấp thông thường phải có hiệu suất xử lý và tạo hình tốt, và sử dụng các phương pháp phổ biến như cắt, dập, uốn nóng và hàn để sản xuất thành phẩm có chất lượng tốt. Đối với nồi hơi, bình chịu áp lực, kết cấu thép, v.v., phương pháp hàn thường được áp dụng, do đó, thép phải có hiệu suất cắt ngọn lửa và hiệu suất hàn tốt, sự thay đổi hiệu suất của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt gần khớp hàn là nhỏ, mối hàn và khu vực liền kề không được tạo ra các vết nứt, và hiệu suất cơ học toàn diện của mối hàn không được nhỏ hơn (hoặc hiếm khi nhỏ hơn) kim loại cơ bản. Ngoài ra, thép được yêu cầu phải có hiệu suất dập nguội tốt.

3. Chống ăn mòn tốt. Bởi vì thép hợp kim thấp thông thường và cường độ của nó cao hơn nhiều so với thép carbon, và độ dày thành của bình chịu áp lực và kết cấu thép làm từ nó nhỏ hơn nhiều so với thép carbon, tỷ lệ tổn thất do ăn mòn khí quyển (đặc biệt là ăn mòn khí quyển biển) phải được tăng lên tương ứng, để nó có khả năng chống ăn mòn tốt trong các điều kiện khí quyển khác nhau .. Do đó, việc kiểm tra khả năng chống ăn mòn của thép không chỉ được thực hiện trong phòng thí nghiệm, mà cả trong lĩnh vực này. Tất nhiên, cần phải áp dụng công nghệ chống ăn mòn bên ngoài thích hợp cho thép carbon, thép hợp kim thấp và các vật liệu khác.

Vai trò của các nguyên tố hợp kim

Thép hợp kim thấp phổ biến được sử dụng rộng rãi trong bình chịu áp lực chủ yếu là cấu trúc ngọc trai ferrite. Các tính chất cuối cùng thu được bằng cách cán nóng hoặc chuẩn hóa, và cấu trúc của nó được chấp nhận bởi cấu trúc cân bằng của thép. Nguyên tố hợp kim chính trong thép là carbon. Tăng hàm lượng carbon có thể làm tăng số lượng ngọc trai và tăng giới hạn năng suất và giới hạn cường độ. Tuy nhiên, có một giới hạn nhất định để tăng hàm lượng carbon, bởi vì việc tăng hàm lượng carbon sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất hàn và các tính chất khác của thép (như hiệu suất dập, v.v.), do đó nhiệt độ chuyển tiếp giòn tăng và độ giòn lạnh chiều hướng không tốt. Do đó, hàm lượng carbon của thép kết cấu hợp kim thấp cho bình chịu áp lực thường bị giới hạn ở mức dưới 0,0%. Khi hàm lượng carbon bị hạn chế, việc tăng cường độ của loại thép này chủ yếu phụ thuộc vào việc bổ sung một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim khác nhau (tổng cộng là ít hơn 5%, thường là dưới 3%, chủ yếu là 1% – 2%). Đối với thép kết cấu hợp kim thấp có cấu trúc ngọc trai ferrite, tác động của việc thêm các yếu tố hợp kim lên cường độ của nó như sau:

Cùng một giải pháp tăng cường ferrite;

Tăng lượng ngọc trai tương đối;

Kiểm soát kích thước hạt;

Ảnh hưởng đến sự phân tán của ngọc trai;

Kết tủa cứng lại.

Mangan và silicon đều hòa tan rắn trong ferrite, có tác dụng tăng cường dung dịch đáng kể. Các yếu tố khác bao gồm crôm, niken, đồng, coban, v.v … Xem xét các điều kiện tiết kiệm chi phí và tiết kiệm tài nguyên, mangan và silicon là các nguyên tố hợp kim thường được sử dụng trong thép hợp kim thấp ở Trung Quốc. Trong điều kiện carbon thấp, khi hàm lượng mangan nhỏ hơn 1,8%, không chỉ độ bền của thép có thể được cải thiện mà còn có thể duy trì độ dẻo và độ dẻo. Ngoài ra, mangan có thể phóng to vùng austenite và làm cho điểm eutectoid của thép di chuyển sang trái và xuống, do đó nó có cấu trúc ngọc trai hơn với cấu trúc mịn hơn và cường độ của thép được tăng theo.

Hàm lượng silic trong thép kết cấu hợp kim thấp thường nằm trong khoảng 0,2% – 1,7%, sẽ làm giảm độ dẻo dai. Crom và niken cũng là các yếu tố tăng cường dung dịch rắn của ferrite và niken có tác dụng tốt trong việc cải thiện độ bền nhiệt độ thấp; Ferrite tăng cường phốt pho có tác dụng đáng kể, nhưng do sự gia tăng độ giòn lạnh, hàm lượng tối đa nên được giới hạn ở mức 0,15%, và tổng hàm lượng phốt pho và carbon nên được giới hạn ở mức dưới 0,25%.

ứng dụng

Theo tiêu chuẩn quốc gia (thép kết cấu cường độ cao hợp kim thấp) (GB 1591), thành phần hóa học và tính chất cơ học của từng loại thép kết cấu cường độ cao hợp kim thấp được chỉ định. Do tác dụng tăng cường của các nguyên tố hợp kim, thép kết cấu hợp kim thấp không chỉ có cường độ cao hơn mà còn có độ dẻo, độ bền và khả năng hàn tốt hơn. Thép Q345 có hiệu suất toàn diện tốt và là một thương hiệu phổ biến của kết cấu thép. Lớp Q390 cũng là một thương hiệu được đề xuất. So với thép kết cấu carbon Q235, thép kết cấu cường độ cao hợp kim thấp có thể tiết kiệm thép 20% ~ 30%, và có tải trọng động tốt và chống mỏi. Thép kết cấu hợp kim thấp chủ yếu được sử dụng để cán các phần khác nhau, thép tấm, ống thép và thanh thép. Nó được sử dụng rộng rãi trong các kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt là trong các kết cấu hạng nặng khác nhau, kết cấu nhịp dài, kết cấu nhà cao tầng và các dự án cầu, các kết cấu chịu tải trọng động và tác động, v.v.

Thép kết cấu hợp kim thấp là một loại thép kết cấu carbon thấp. Hàm lượng của các nguyên tố hợp kim nhỏ hơn 3%, chủ yếu được sử dụng để tinh chế hạt và cải thiện sức mạnh. Độ bền của loại thép này cao hơn đáng kể so với thép carbon có cùng hàm lượng carbon, vì vậy nó thường được gọi là thép cường độ cao hợp kim thấp. Nó cũng có độ dẻo dai, độ dẻo, khả năng hàn và chống ăn mòn. Ban đầu được sử dụng trong cầu, xe, tàu và các ngành công nghiệp khác, phạm vi ứng dụng của nó đã được mở rộng sang nồi hơi, tàu cao áp, ống dầu, kết cấu thép lớn, ô tô, máy kéo, máy móc chuyển động đất và các sản phẩm khác.