การศึกษาเกี่ยวกับแผ่นเพลทที่ทนต่อการสึกหรอความแข็งแรงสูง 800MPa พร้อมความสามารถในการเชื่อมที่ดีเยี่ยมในญี่ปุ่น
หนึ่งในหัวข้อการวิจัยของโครงการ "Super Steel" ของญี่ปุ่นคือ "การวิจัยเกี่ยวกับเพลตที่ทนทานต่อการสึกหรอความแข็งแรงสูงระดับ 800MPa พร้อมความสามารถในการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม" ปัจจุบันความต้านทานแรงดึงของเหล็กเฟอริติกเพิร์ลไลต์ต่ำกว่า 500MPa และแผ่นที่ทนต่อการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งมีความต้านทานแรงดึงเกิน 500MPa ส่วนใหญ่จะถูกสร้างขึ้นโดยการเติมส่วนประกอบโลหะผสมเพื่อสร้างเบนไนต์ มาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งแรงสูง และแผ่นที่ทนต่อการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูงอื่น ๆ . อย่างไรก็ตาม ด้วยการเพิ่มขึ้นขององค์ประกอบโลหะผสม ไม่เพียงเพิ่มต้นทุนของเหล็ก แต่ยังเพิ่มความยากลำบากในการผลิตเหล็กและการกลั่น และที่สำคัญกว่านั้น ประสิทธิภาพการเชื่อมลดลง และความแข็งแรงเมื่อยล้าของข้อต่อเชื่อมแผ่นที่ทนต่อการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูง มีค่าเพียง 60 ~ 100MPa (10% ของความแข็งแรงของเมทริกซ์โลหะฐาน) เหล็กเฟอริติกที่มีองค์ประกอบพื้นฐานของ C-Si-Mn มีความสามารถในการเชื่อมที่ดี แต่ความแข็งแรงของแผ่นต้านทานการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูงที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันนั้นมีจำกัด ดังนั้นวัตถุประสงค์การวิจัยของหัวข้อนี้คือ: ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของ C- Si-Mn ขนาดเกรนได้รับการขัดเกลาจาก 10μm ถึง 1μm โดยการกลั่นเกรน และได้รับความสมดุลของความแข็งแรงและความแข็งของโครงสร้างคอมโพสิตเฟอร์ไรต์ 2 เพิร์ลไลต์ละเอียดพิเศษ พัฒนาเหล็กเกรนละเอียดพิเศษที่มีความต้านทานแรงดึง 800MPa ในเวลาเดียวกัน ได้มีการพัฒนากระบวนการเชื่อมของแผ่นเพลทที่ทนทานต่อการสึกหรอเป็นพิเศษพร้อมประสิทธิภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม ด้วยเหตุนี้ หัวข้อนี้จึงได้รับการศึกษาจากสองประเด็นต่อไปนี้
(1) การพัฒนาวัสดุคริสตัลที่ละเอียดมาก สามารถเตรียมเมล็ดเฟอร์ไรต์ที่มีขนาดเล็กมากได้โดยใช้สายพันธุ์พลาสติกขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการใช้ความเครียดพลาสติกขนาดใหญ่กับการเปลี่ยนรูปในทิศทางเดียว การเสียรูปของวัสดุในทิศทางความหนาจะไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ความเครียดส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่ส่วนกลางของตัวอย่าง นากาอิ และคณะ ใช้เทคนิค "การเปลี่ยนรูปหลายทิศทาง" ในการเตรียมเมล็ดเฟอร์ไรต์ที่มีขนาดเล็กมาก ซึ่งมีลักษณะพิเศษคือการใช้การเปลี่ยนรูปแบบสองทิศทางหรือหลายทิศทางสามารถปรับปรุงการกระจายความเครียดที่ไม่สม่ำเสมอได้อย่างมาก ซึ่งเอื้อต่อการได้รับโครงสร้างจุลภาคที่มีขนาดเล็กพิเศษที่สม่ำเสมอ
นากาอิ และคณะ ศึกษาการเปลี่ยนแปลงเกรนของเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีองค์ประกอบทางเคมี (%) ที่ {{0}}.16C-0.4Si-1.4Mn โดยใช้เครื่องจำลองการประมวลผลทางความร้อนเชิงกลการเปลี่ยนรูปแบบหลายทิศทางที่พัฒนาขึ้นใน ห้องปฏิบัติการ. ผลการวิจัยพบว่าเหล็กเม็ดละเอียดพิเศษที่เตรียมโดยวิธี "การเปลี่ยนรูปหลายทิศทาง" มีโครงสร้างผลึกละเอียดพิเศษที่สม่ำเสมอมากกว่า คุณลักษณะของเครื่องจำลองการประมวลผลเชิงกลเชิงความร้อนหลายทิศทางคือสามารถหมุนตัวอย่างได้ 90 องศาสำหรับแต่ละม้วน นากาอิ และคณะ ประสบความสำเร็จในการเตรียมแท่งเหล็กขนาด Φ18มม.×20000มม. ด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ Si-Mn โดยใช้เทคโนโลยีการรีดหลายทิศทางของโรงสีในห้องปฏิบัติการ เมื่อขนาดเกรนของเหล็กได้รับการขัดเกลาจาก 10μm เป็น 0.5μm ความแข็งแรงของผลผลิตของแผ่นต้านทานการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูงจะเพิ่มขึ้นจาก 320MPa เป็น 740MPa เมื่อขนาดเกรนของแผ่นเหล็กรีดร้อน 12 มม. × 700 มม. × C มม. ได้รับการขัดเกลาเป็น 1 μm ความต้านทานแรงดึงของแผ่นที่ทนต่อการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูงจะสูงถึง 800MPa และแผ่นที่ทนต่อการสึกหรอที่มีความแข็งแรงสูงที่รีดร้อนที่เตรียมไว้มีความสม่ำเสมอ เม็ดละเอียดพิเศษในทิศทางที่มีความหนา
จุดเน้นของความสนใจคือคุณสมบัติทางกลของแผ่นเหล็กหนาที่เกิดจากการเสียรูปมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดความเหนียวในบางทิศทาง ด้วยเหตุนี้ Nagai และคณะ ใช้วิธีการ "กลิ้งข้ามมุมขนาดใหญ่" เพื่อเปลี่ยนการวางแนวผลึกของวัสดุ ด้วยการกลิ้งข้าม พื้นผิวหรือดัชนีขั้ว (100) ของวัสดุสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้ความแตกต่างของความเหนียวและอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเปราะ-เปราะในทิศทางตามขวางและการหมุนของวัสดุมีขนาดเล็กมาก
(2) การวิจัยเทคโนโลยีการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพสูงของเหล็กเมล็ดละเอียดพิเศษ ปัญหาที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการใช้งานทางอุตสาหกรรมของเหล็กเมล็ดละเอียดพิเศษคือการอ่อนตัวของ HAZ วิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิมจะลดความแข็งแรงของข้อต่อเนื่องจากการอ่อนตัวของ HAZ ที่เกิดจากการทำให้เกรนหยาบ ReisukeITO และคณะ พัฒนาวิธีการเชื่อมแบบป้องกันแก๊สช่องว่างแคบพิเศษแบบใหม่ การเชื่อมครั้งที่สองของแผ่นเหล็กหนา 19 มม. องค์ประกอบทางเคมี (%) ของแผ่นเหล็กคือ 0.15C-1.50Mn-0.20Si-0.02P{{ 14}}.002S ความกว้าง HAZ เพียง 3 มม. และความแข็งของข้อต่อต่ำกว่า HV250 จึงสามารถป้องกันรอยแตกร้าวจากการเชื่อมและการกัดกร่อนจากความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เอส. ซูคาโมโตะ และคณะ ใช้อุปกรณ์การเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง 20kWCO2 เพื่อศึกษาวิธีการเชื่อมและลักษณะข้อต่อของเหล็กเมล็ดละเอียดพิเศษที่มีองค์ประกอบทางเคมี (%) 0.049C-1.50Mn-0 981Si-0.021P-0.0009S โดยมีเป้าหมายเพื่อลดความเสียหายของโครงสร้างผลึกที่ละเอียดเป็นพิเศษ ในขณะเดียวกันคุณสมบัติของรอยเชื่อมก็ได้รับการปรับปรุงอย่างเห็นได้ชัด AkihikoOHTA และคณะ พัฒนาลวดเชื่อมชนิดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านต่ำพร้อมความล้าที่ดีขึ้น ลวดเชื่อมประกอบด้วย Cr 10% และ Ni 10% และอุณหภูมิเริ่มต้นของการแปลงออสเทนไนต์เป็นมาร์เทนไซต์อยู่ที่ประมาณ 180 องศา และอุณหภูมิสิ้นสุดของการเปลี่ยนแปลงคืออุณหภูมิห้อง เมื่อการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกเกิดขึ้น การขยายตัวของโลหะเชื่อมส่งผลให้เกิดความเค้นตกค้างจากแรงอัดรอบแนวเชื่อม ซึ่งเพิ่มความแข็งแรงเมื่อยล้าของข้อต่อที่เชื่อม ความแข็งแรงเมื่อยล้าของข้อต่อของแถบเกรนแบบละเอียดพิเศษที่มีขนาดเกรน 1μm นั้นสูงถึง 300MPa ซึ่งสูงกว่าลวดเชื่อมแบบดั้งเดิมถึง 100MPa
