1. Milliseid elemente lisatakse peamiselt külmvaltsitud-poolide mikrolegeerimisel?
Kolm põhilist ja sagedamini kasutatavat elementi külmvaltsitud rullide mikrolegeerimisel{0}} on nioobium (Nb), titaan (Ti) ja vanaadium (V). Kuigi need kõik võivad jõudu parandada, on nende toimemehhanismid ja fookused erinevad.
2.Millised on nioobiumi (Nb) mikrolegeerimise ainulaadsed eelised?
Nioobium on kõige tõhusam teravilja rafineerija, mille ainulaadne eelis seisneb tugevas austeniidi ümberkristallimise pärssimises.
Tugev rekristalliseerumise pärssimine ja faasimuutuse mikrostruktuuri täiustamine: Kuumvaltsimise ajal võivad nioobiumi jäljed (nt 0,025%) märkimisväärselt tõsta austeniidi ümberkristallimise peatumistemperatuuri, põhjustades austeniidi terade pikenemist ja arvukate deformatsiooniribade moodustumist valtsimisel madalamatel temperatuuridel. Need deformatsiooniribad muutuvad järgnevate faasimuutuste käigus ferriiditerade eelistatavateks tuumastumiskohtadeks, mille tulemuseks on äärmiselt peen lõplik mikrostruktuur. Uuringud on näidanud, et nioobiumi lisamine võib vähendada laeva plaatterase keskmist terase läbimõõtu kuni 42,89%.
Pakub ka sademete tugevdamist: faasimuutuse ajal või pärast seda sadestub nioobium nanomõõtmeliste NbC osakestena, pakkudes maatriksile täiendavat sademete tugevdamist. See on veel üks oluline nioobiumiga mikrolegeeritud terase suure tugevuse allikas.
Märkimisväärne mõju ja ökonoomne annus: 0,02–0,05% nioobiumi lisamine terasele annab tavaliselt märkimisväärse peenteralist tugevdava efekti, saavutades optimaalse tasakaalu tugevuse ja sitkuse vahel. See muudab nioobiumiga mikrolegeeritud terase eriti sobivaks autode konstruktsioonikomponentide ja torujuhtmete teraste jaoks, millel on kõrged vormitavuse ja ohutuse nõuded.
3.Mis on titaani (Ti) mikrolegeerimise rollis erilist?
Titaani ainulaadsed omadused seisnevad selle ülikõrges keemilises reaktsioonivõimes ja mitmekülgsuses, mis teeb sellest mitmekülgse elemendi mikrolegeerimisel.
**Lämmastiku{0}}kinnituskaitse:** titaanil on tugev lämmastikuga seondumisafiinsus, moodustades kõrgetel temperatuuridel eelistatavalt väga stabiilseid TiN osakesi. Need peened TiN-osakesed mängivad kahte olulist rolli: esiteks kinnitavad nad plaadi kuumutamisel terapiirid, vältides austeniidi tera jämestumist; teiseks immobiliseerivad need terases sisalduva vaba lämmastiku, kõrvaldades selle kahjuliku mõju vormitavusele ja sitkusele ning kaitstes teisi mikrolegeerivaid elemente (nagu nioobium ja vanaadium), võimaldades neil tõhusamalt toimida.
**Tugev sademete tugevnemine:** Järgnevate kontrollitud valtsimis- ja jahutamisprotsesside käigus sadestub titaan suurtes kogustes nanomõõtmeliste TiC osakestena, andes olulise sademeid tugevdava efekti. Näiteks titaani mikrolegeerimist kasutatakse laialdaselt 700 MPa kõrgtugevate{2}teraste väljatöötamisel õhukese plaadi pidevvalu ja valtsimise protsessides.
**Mõju järjekord:** Uuringud on kinnitanud, et võime inhibeerida austeniidi terade kasvu kuumutamise ajal suureneb suurusjärgus vanaadium → nioobium → titaan, kusjuures titaanil on kõige tugevam toime.
4.Millised on vanaadiumi (V) mikrolegeerimise peamised panused? Milliste elementidega seda sageli koos kasutatakse?
Vanaadium on kõige tüüpilisem sademeid tugevdav element, mille peamine panus on terase tugevuse oluline suurenemine sademete kaudu.
Peamine panus – sademete tugevdamine: Vanaadium lahustub terases hästi tahkes aines ja sadestub peamiselt nanomõõtmeliste VC- või VN-osakestena ferriitmaatriksis austeniidi---ferriidifaasi muundumise ajal või pärast seda. Need peened osakesed takistavad tõhusalt dislokatsiooni liikumist, parandades seega oluliselt terase voolavuspiiri ja tõmbetugevust. Näiteks võib vanaadiumi mikrolegeerimine tõsta Q960 ribaterase voolavuspiiri 1053 MPa-ni.
Piiratud terade rafineerimise efekt, nõuab sageli komposiitlisandit: võrreldes nioobiumi ja titaaniga on vanaadiumil nõrgem võime inhibeerida austeniidi ümberkristalliseerumist ja rafineerida terasid kuumtöötlemise ajal. Seetõttu kasutatakse parema üldise jõudluse saavutamiseks vanaadiumi sageli koos selliste elementidega nagu nioobium ja titaan.
Komposiitrakenduste näited:
V-N-mikrolegeerimine: lämmastikusisalduse tahtlik suurendamine soodustab VN-i sadenemist, tugevdades veelgi sademeid tugevdavat toimet ja parandades korrosioonikindlust. Seda kasutatakse laialdaselt meretehnilise terase, ülitugeva{2}}armatuurterase ja muudes valdkondades.
Ti-Nb-V komposiit: autokonstruktsioonide jaoks mõeldud ülitugeva-terase 420LA väljatöötamisel võetakse kasutusele Ti-Nb-V komposiitmikrolegeerimine, mis võib kombineerida titaani lämmastiku sidumise ja tera rafineerimise efekti, tugevat vaniiniumi rafineerimise mõju ja teravilja rafineerimise mõju. saavutada suurepärane tasakaal tugevuse ja vormitavuse vahel.
5. Milliseid elemente saab peale Nb, Ti ja V kasutada külmvaltsitud rullide mikrolegeerimiseks?
Boor (B): äärmiselt väikestes kogustes parandab see kõvastumist. Boor on terase karastamise parandamiseks kõige tõhusam element. 0,0005–0,003% boori lisamine terasele võib ferriidist perliidiks muutumist märkimisväärselt edasi lükata, tagades, et isegi paksematel osadel on võimalik saavutada martensiitsestruktuur, mis on kuumvormitud teraste puhul ülioluline.
Molübdeen (Mo): parandab karastavust ja karastamise stabiilsust. Molübdeen parandab tugevalt terase karastuvust ja vähendab karastuse rabedust. Mikrolegeeritud terastes kasutatakse molübdeeni sageli koos nioobiumi, titaaniga jne, et soodustada nanomõõtmeliste karbiidide sadenemist ja säilitada nende peen dispersioon kõrgematel temperatuuridel, saavutades seeläbi suurema tugevuse ja heade kõrgete temperatuuride toimimise. Näiteks molübdeeni mikrolegeerimine on üks võtmetehnoloogiaid veeldatud maagaasi mahutite terase{5}säästmisel.
Kroom (Cr): Parandab tugevust ja korrosioonikindlust. Kroom võib asjakohaselt suurendada terase tugevust ja mis veelgi olulisem, see võib parandada terase korrosioonikindlust. Cr lisamine V-N mikrolegeeritud terasele võib veelgi optimeerida mikrostruktuuri ning saavutada hea tugevuse ja sitkuse tasakaalu.