钢中界面科学研究进展(Ⅰ)

摘要:钢中界面包括晶界、相界等,在结构和化学组成上与体相均有明显的差异,在能量上也具有特殊性,对钢的相变机理、服役性能等具有十分重要的影响。近年来,有关材料分析和测试手段得到快速发展,结合第一性原理和有限元模拟等技术和方法,人们对钢中界面科学问题有了进一步深入的认识,也使得这方面的研究内容更加丰富多彩,取得了众多成果。综述了钢中的微观固-固界面调控的国内外研究动态,界面类型涵盖单相钢中的晶界和多相钢中的相界。简要概述了钢中各种界面的形成机理,探讨了不同界面类型的能量差异、取向差异以及应力分布等;重点关注了界面数量调控、界面结构调控和界面偏聚调控,探讨了热处理工艺、变形方式和成型方式等界面调控手段对最终界面结构形成和化学成分偏聚的影响,介绍了先进技术手段在表征界面结构和界面成分偏聚上的应用;同时对界面与位错之间的相互作用模型及其对不连续屈服和加工硬化的影响也进行了简述。最后从界面调控方式、计算机模拟、技术表征手段等方面对界面的未来发展趋势进行了预测。

含硫易切削钢的钙处理工艺研究与实践

摘要:含硫易切削钢由于良好的力学性能和切削性能被广泛应用于汽车制造、机械制造、船舶建造等行业。随着近年来基础建设、乘用车和航运领域的发展,含硫易切削钢的产量和质量要求也不断提高。通常采用钙处理的方法来调控钢水中的夹杂物,而含硫钢的含硫特性对冶炼和连铸过程中的钢水洁净度和钢水的可浇性有严重的负面影响,因此,如何制定合理的钙处理工艺对于提高易切削钢的可浇性具有重要意义。系统研究了喂人钙线和硫线的加入时机、时间间隔和钙线加入量等因素对钢水洁净度和水口结瘤的影响规律,分析了含硫易切削钢水口结瘤的主要原因。研究表明,钙处理后钢液中会产生表面为CaS而芯部为Al2O3的夹杂物,这种夹杂物在水口内壁的不断附着沉积是导致水口堵塞的主要原因。在铝质量分数为0.03%的钢水中,当硫质量分数超过0.015%时,易产生高熔点夹杂物而恶化钢水可浇性。对于转炉出钢量为140t的45S含硫易切削钢,将硫线分别在LF和RH后喂人、延长钙线和硫线间的喂入间隔时间至10min以上、减少钙线总喂入量至100m以下均能有效减少钢液中CaS·Al2O3夹杂物数量,并且将45S钢种的连浇炉数提升至15炉以上。研究为优化含硫易切削钢的钙处理工艺提供了理论依据,有助于提高生产效率和产品质量,对推动机械、交通等领域用含硫易切削钢的应用和发展具有重要意义。未来将针对如何控制含硫钢种的夹杂物数量和形态、夹杂物在轧后对钢板质量的影响以及如何减少钙的添加量进行深人研究。

先进高强度QP/QPT钢的研究现状及展望

摘要:QP/QPT工艺旨在通过淬火配分工艺来提高超高强度钢的塑性和强度。该工艺的关键是获得较高残余奥氏体体积分数的马奥两相组织,并通过弥散碳化物进一步提高强度和塑性。本文主要介绍了QP/QPT工艺的特点、获得高强塑积的原理和方法、合金元素的作用,并讨论了氢脆的产生和提高抗氢脆能力的机理,旨在获得高强塑积并为其工业化应用提供参考。

含铜抗菌不锈钢的应用研究现状

摘要:含铜(Cu)抗菌不锈钢是一类结构/功能一体化金属新材料,目前已经具备稳定的工业规模生产能力。为应对日常生活、医疗领域和海洋工程装备领域所遇到的细菌微生物污染问题,已经开发出适用于相应领域的多种含Cu抗菌不锈钢新材料。为了探索新阶段含Cu抗菌不锈钢的研发方向,综合介绍了含Cu抗菌不锈钢关键性能的研究进展及在多领域的应用现状,并分析了时代发展给该领域所带来的新的问题与挑战。

耐磨钢发展现状及应用行业分析

摘要:本文通过分析耐磨钢的应用行业及国内外发展现状,重点介绍了国内外耐磨钢夹杂物控制水平分析及控轧控冷工艺、热处理工艺对NM600 内部的微观组织和材料力学性能的影响。国外各耐磨钢生产企业产品丰富,分类更加细化,我国各钢厂在开发新产品的同时逐步优化常规产品,针对不同的客户开发不同的耐磨钢产品与国际接轨;目前国内多家钢厂生产的耐磨产品在低温冲击、折弯等力学性能方面较HARDOX、EVERHARD 等国外著名耐磨钢品牌还是存在一定差距,从国家标准更新的内容来看,市场对耐磨钢的要求更严格,需各钢企、科研院所进一步研究纯净钢冶炼技术与控轧控冷、热处理新技术相结合,提升我国耐磨钢产品性能质量,打造国际拳头品牌。

激光熔覆铁基合金涂层的研究进展

摘要:激光熔覆技术作为一种先进的材料表面改性技术,具有加工效率高、涂层稀释率低且与基体结合强度高、自动化程度高、环境友好等优点。在各类熔覆材料中,铁基合金在成分上与钢铁材料最为接近,且其成本相对较低,近年来在设备零部件表面强化和再制造领域得到广泛应用。结合国内外最新相关研究成果,从材料体系、工艺参数、外场辅助技术等方面对激光熔覆铁基合金涂层的研究进展进行了综述。总结了熔覆材料的选材依据以及铁基自熔性合金粉末、不锈钢粉末、铁基非晶合金粉末、铁基复合粉末等各类材料的特点和应用。系统讨论了激光功率、扫描速度、光斑直径、送粉速率等工艺参数对铁基涂层成形质量和微观组织及性能的影响机制,并介绍了工艺参数优化在高质量熔覆层制备中的应用。同时,论述了超声振动、电磁场、温度场等外场辅助技术在激光熔覆铁基合金涂层中的应用,阐明了外加能场对激光熔覆过程中熔池及凝固组织的作用机理。最后对激光熔覆铁基合金涂层未来的发展方向进行了展望。

钢铁表面制备金刚石薄膜研究进展

摘要:在钢铁表面沉积金刚石薄膜可以提高其耐腐蚀性、生物相容性、硬度、耐磨性,延长使用寿命,由涂覆有金刚石薄膜的钢铁制成的产品在机械和医疗器械行业中存在广阔的应用前景。然而,在钢铁表面直接沉积金刚石薄膜存在铁(或钴、镍)催石墨化、应力大和易脱落的问题。针对这些问题,人们进行了30多年的探索与研究,在工艺和过渡层方面积累了很多经验。文章综述了直接在钢铁表面沉积金刚石薄膜和以过渡层在钢铁表面沉积金刚石薄膜的研究现状,并对未来的研究方向做了展望。

高品质轴承钢超低氧含量和非金属夹杂物控制的进展

摘要:超低氧含量和低夹杂物级别是高品质轴承钢的重要指标。分析了高品质轴承钢中超低氧含量和非金属夹杂物控制的影响因素,如出钢除渣、铝脱氧、高碱度精炼渣、真空或非真空条件下的长时间搅拌和合理的生产工艺流程等。得出生产5×10-6[O]、≤1×10-6[H]和≤12×10-6[Ti]的超纯净高品质轴承钢的关键是对各冶炼工序的严格控制。文中分析了国内轴承钢的质量并提出了研究方向。

CO2在炼钢-连铸中的应用机制研究现状与未来展望

摘要:为缓解全球“碳中和”目标下钢铁工业的减排压力,在炼钢-连铸流程中进行CO2的资源化利用已成为关键低碳路径。系统研究了CO2作为反应介质、搅拌气体、冷却剂及保护气氛的应用机制与作用原理,重点分析了其在转炉吹炼、电炉炼钢、二次精炼及连铸等环节应用的工业效果,涵盖了降尘控温、节能降氮、去除夹杂物及提升铸坯质量等关键技术。然而,这些技术的规模化与高质量推广仍面临3 大瓶颈。机理层面,多相多场耦合下的反应动力学与传输机制不清,制约工艺精准优化;经济层面,高昂的捕集成本与设备改造成本使其经济性欠佳;材料层面,CO2对炉衬及输送系统的强腐蚀性严重影响设备寿命与安全。为此,提出未来需从基础研究、技术开发与产业应用3 个维度协同突破,通过融合原位观测与数字孪生技术,构建全流程反应动力学数据库;着力研发低成本捕集(目标小于150 元/t)及二氧化碳与绿氢、可再生能源的耦合利用技术,并开发长效耐蚀材料;最终推动从“单点示范”向“全流程集成”转型,建立标准化体系与经济模型,为钢铁工业绿色低碳转型提供可复制、可推广的整体技术方案。

基于改进的MOGWO高强度钢辊弯成形工艺的多目标优化

摘要: 为了探究成形参数对高强度钢辊弯件成形质量的影响, 并对工艺参数进行优化, 提出了一种辊弯成形工艺优化方法。首先, 应用LS-DYNA 有限元软件模拟LG700 高强度钢U 型辊弯件的成形过程。然后, 通过Box-Behnken 响应面设计对高强度钢U 型辊弯件进行仿真试验, 分析辊弯道次、过弯角、辊站间距和辊缝间距等成形工艺参数以及厚度、法兰高度、圆角半径等几何参数对辊弯件偏差角和纵弓高度的影响, 并通过拟合得到偏差角和纵弓高度二者的二阶响应模型。最后, 采用改进的多目标灰狼优化(MOGWO) 算法对特定尺寸辊弯件进行工艺优化, 并通过实例进行验证。结果表明, 将优化后的工艺参数用于高强度钢辊弯成形过程中导致其偏差角由0. 78°降至0. 24°, 纵弓高度由1. 58 mm 降至1. 20 mm, 成形质量得到提高, 满足相关产品的装配精度要求。