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汽车燃油箱用不锈钢复合管 :燃油箱是汽车中重要的和机能部件,燃油箱钢板材料必须具备多种优良性能,包括优良的冲压成形性能、优良的焊接性能、较高的耐蚀性(内部耐燃油腐蚀性能和外部对严酷环境的耐蚀性)。不锈钢复合管是除涂镀普碳钢之外,汽车燃油箱用钢的另一选择,目前全都在使用。用不锈钢复合管制造的燃油箱除了没有燃油渗漏的危险,还具有卓越的耐蚀性和良好的成形性能,并具有可以省去或简化涂装过程的优点,也易于回收。 目前,在汽车燃油箱中使用较多的是奥氏体不锈钢复合管,如SUS304L。考虑应力腐蚀破裂问题以及成本问题,许多钢铁企业正在努力开发燃油箱用铁素体不锈钢复合管。JFE在2003年7月宣布已经成功开发出可应用于汽车燃油箱及燃油系统其他部件的高耐蚀性和成形性的铁素体不锈钢复合管18Cr-1.45Mo-Ti(商品名为JFE-SX1)。由于它的耐蚀性比其他铁素体不锈钢复合管更接近SUS304,同时还具有卓越的冲压成形性能,其作为美钢协(AISI)下属的钢质燃油箱战略联盟(SASFT)惟一的铁素体不锈钢复合管,已通过15年的耐久性试验。 刚度大是不锈钢复合管制造的组合式车架 的特点,因为不锈钢复合管在保证足够高的强度、重量比的同时,还具有良好的塑性、韧性、成形性和焊接性。组合式汽车车架设计与不锈钢复合管材料的优良性能相结合,便可制造出重量特别轻、抗撞击性能好、可靠性高而且寿命长的汽车,这样的车架还可以完全回收利用。日本各不锈钢复合管公司都在努力研究汽车用度不锈钢复合管,含铬12%的不锈钢复合管已成功地应用于高速客运汽车上。使用AISI409型铁素体不锈钢复合管制成的整体车身外壳,使用寿命一般为15年~20年。 国外开发的含铬12%的低合金双稳定化处理不锈钢复合管,克服了加工性能差的缺点,钢的组织为铁素体及少量马氏体,焊接性好,屈服强度优于奥氏体不锈钢复合管,但价格只有奥氏体不锈钢复合管的一半。目前,南非、英国、澳大利亚、比利时等已相继采用3Cr12不锈钢复合管制造大型公共汽车、煤炭运输车辆、城市地铁车辆以及各种规格的清扫车(包括机场的大型清扫车、洒水车和拖车等),或者是将3Cr12和304L不锈钢复合管组合使用。 不锈钢复合管还广泛应用于各种零部件。以不锈钢复合管密封圈为代表的金属密封圈已经成为传统石棉密封圈的主要替代产品。以不锈钢复合管为基板覆以橡胶制成的金属密封圈,不锈钢复合管基板多采用SUS301,具有耐高温、耐腐蚀和性好的优点。
优点:生产率高、质量好、成本低,并可大量节省金属材料的损耗,因此是目前应用极为广泛的复合材料生产技术。轧制结合的复合板占复合板总产量的90%,而且经常应用于壁厚小于32mm的管材的加工。 缺点:一次性投资大,而且很多材料组合不能通过轧制复合实现。目前应用广泛的还是利用轧制工艺进行碳钢、不锈钢有缝复合管的制造。 热挤压一般是针对双金属管坯进行的,称为复合挤压(coextrude)。复合挤压目前是生产不锈钢和高镍合金无缝复合管的好方法,日本制钢所利用这种方法生产8in(203.2mm)以下的双金属复合管。它是将两种以上的金属组成的一大直径复合坯料加热到1200℃左右,然后挤过由模具和芯轴形成的环状空间。当挤压坯料截面缩减到10:1时,高的挤压压力和温度会在界面处产生“压力焊”的焊接效应,促进界面间的快速扩散和广泛结合,实现界面的冶金结合。挤压前的复合管坯制造方法有三种:由锻造坯料通过热穿孔和放大挤压获得;直接离心旋铸;用耐蚀粉末颗粒。也有内外两种金属原材料均采用粉末的,称为“nuval”工艺,可以开发新型合金,但粉末制备成本太高。复合挤压的优缺点分别为: 优点:界面为冶金结合;挤压过程中涉及的力完全是压应力,因此特别适合于热加工性不好、塑性低的高合金金属的加工。 缺点:由于结合决定于挤压过程中极短时间内的元素界面扩散,通常会因氧化物膜的存在而受到影响,因此目前复合挤压仅限于碳钢、不锈钢和高镍合金间的复合。需要指出的是,热挤压的变形抗力小,允许每次变形程度大,导致表面粗糙度较高,因此也有先热挤压再进行冷轧(或冷拔)制造复合管的方法。
复合管的离心铸造和离心铝热剂法:离心铸造是为适应海洋油气生产而开发的,适用于制造内衬金属熔点低于外层金属熔点的复合管。衬层和基体均采用液态金属。将制外管的钢液引入一旋转金属模,在外管凝固过程中监测管内温度。当外管凝固并达到一定温度时,浇入耐蚀合金等内层金属。通过控制铸造条件,可以生产出牢固的冶金结合的双金属复合管。 当应用液态金属进行表面堆敷时,采用离心技术可复合层容易出现的气孔和夹杂。这时,熔化金属中密度低的渣、杂质和气体上升到表面,而较重的金属成分下沉,在管壁上形成一致密层,从而提高熔敷质量和再现性。因此其优缺点分别为: 优点:界面实现冶金结合,致密度高,排渣、排气性好。 缺点:若没有其后的热变形,仅限于铸态使用,其粗大的铸态组织导致各层金属的力学性能不能充分发挥。另外,该方法不能生产外层为轻合金的复合钢管。 离心铝热法也称为shs—离心法,shs是self propagating high temperature synthesis的缩写。离心铝热法的实质是在离心力场中引起铝热反应,所谓铝热反应就是金属铝粉和其他金属氧化物粉末均匀的混合在一起, 通过点燃而发生的非常迅速的放热反应(mo+al→m+al2o3+q)。反应绝热温度可接近3000k,因此产物都处于液态,在离心力作用下,比重大的产物如fe、cr、ni等集中在靠近碳钢钢管内壁处,形成内衬金属层;al2o3形成内层残渣,通过机械方法除去,则制备出双金属复合钢管。
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