日本神户钢铁公司研究出一种高强度螺栓用钢新KNDS4,其各元素的质量分数分别为
w(C)=0.42%,w(Si)=0.06%,w(Mn)=0.53%,w(P)=0.007%,w(S)=0.004%,w(Ni)=0.54%,w(Cr)=1%,w(Mo)=0.97%,w(V)=0.07%,w(Ti)=0.05%。通过实验与常规钢AISI4140对比,阐述KNDS4钢具有更好的抗延迟断裂性能,其中AISI4140各元素的质量分数分别为w(C)=0.41%,w(Si)=0.20%,w(Mn)=0.72%,w(P)0.013%,w(S)=0.01%,w(Cr)=1.01%,w(Mo)=0.18%。
从化学成分、力学性能及抗延迟断裂方面和AISI4140相比,KNDS4有较少的Si,Mn,P,S和Mo,并含有Ni,V和Ti。在相同的实验温度下回火,723K时KNDS4的抗拉强度为1657MPa,屈服强度为1590MPa,AISI4140的抗拉强度为1422MPa,屈服强度为1314MPa;823KNDS4的抗拉强度为1544MPa,屈服强度为1491MPa,AISI4140的抗拉强度为1205MPa,屈服强度为1127MPa,KNDS4有更高的抗拉强度,这是因为添加的Mo,v和Ti可以增加钢的抗回火软化;添加的V和Ti元素产生细化作用,AISI4140的奥氏体颗粒尺寸为18.9μm,KNDS4的奥氏体颗粒尺寸为8μm。在水中,100h拉断力分别作用在KNDS4和AISI4140上,得出AISI4140的临界抗拉强度为1180MPa,KNDS4的临界抗拉强度为1420MPa,结果表明KNDS4有更高的抗延迟断裂能力。在相同的氢环境下,KNDS4吸收氢的数量比AISI4140少,在KNDS4中可扩散的氢含量也比较少。通过晶料细化和添加元素提高临界氢含量,促使KNDS4的延迟断裂性能得到改善。
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