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。
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。
固溶处理对新型全奥氏体高锰低温钢微观组织、力学性能及摩擦性能的影响
摘要: 针对新型奥氏体高锰低温钢在LNG (Liquefied natural gas)储罐应用中的磨损问题，本文中研究了不同固溶处理温度对微观组织、力学性能和耐磨性能影响以及三者之间的关联性. 将25Mn高锰钢分别在950、1000、1050以及1100℃下固溶处理0.5h，并采用光学显微镜、白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱仪对试样的微观组织、磨损轮廓和磨痕形貌进行了表征. 结果表明：随着固溶处理温度的升高，高锰钢的表面硬度逐渐下降，1100℃固溶处理后钢材硬度降到最低，约为261 HV. 另外，钢材的抗拉强度随固溶温度升高先增大后减小，其中在1000℃下展现出最优的抗拉强度、屈服强度及应变硬化速率. 在摩擦性能测试结果中可以看出，高锰钢表面平均摩擦系数随着固溶处理温度先增大后减小再增大，在1000℃时因发生氧化摩擦而降到最低，约为0.39，磨损率为0.49‰，表现了最优的耐磨性能. 这主要是由于1000℃热处理后的高锰钢磨痕表面密布颗粒均匀的碳化物，导致磨损后的硬度增大近50.6%，磨损机理从颗粒磨损与疲劳磨损结合转变为黏着磨损为主，颗粒磨损为辅.
金属材料的喷丸强化原理及其强化机理综述
摘要：在喷丸强化机理中，除了“应力强化机制”之外，还存在另外一种“组织结构强化机制”。为了证明这一种新强化机制的存在，采用了XRD、喷丸残余应力、显微硬度以及疲劳等各种试验方法，对喷丸靶材表层的组织结构改性后的力学行为进行了试验测定。结果表明：喷丸引入靶材的残余压应力是一种改善疲劳断裂抗力的“应力强化机制”，但是它只能改善正断型模式而不能用来改善切断型模式的疲劳断裂抗力。对改善切断型模式的疲劳断裂抗力起决定性作用的是“组织结构强化机制”。因此作者认为，喷丸强化机理中至少存在上述两种强化机制。
高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法
摘要:高钢级管道环焊缝作为油气管道关键薄弱环节一直受到工程界与科研界的关注,它作为一种典型的焊接结构具有明显的非均质性,这会导致环焊缝材料轴向力学性能无法准确测试,严重影响管道环焊缝安全评价的准确性。基于MATLAB-PYTHON-ABAQUS联合仿真提出了一种高钢级管道焊缝区材料应力应变本构关系优化反演方法。开展了4组不同缺口尺寸的单轴拉伸试验,得到了各试样的载荷位移曲线;利用贝叶斯正则化反向传播(BRBP)神经网络与灰狼优化算法(GWO)得到了焊缝区材料真实应力应变本构关系,并通过试验数据充分验证了本构关系的准确性,结果表明相对误差小于1%。所提出的反演思路同样适用于均质金属材料大应变范围应力应变曲线的测定。该反演方法的提出可为高钢级管道环焊缝安全评价提供准确的应力应变本构关系及强度匹配关系,进一步保障了油气管道的安全运行。
螺纹加工顺序对A286紧固件室温疲劳性能的影响
摘要：采用轴向疲劳试验机、金相显微镜、显微硬度计和扫描电镜等方法，通过对不同螺纹加工顺序的A286合金耐热紧固件进行高频拉-拉疲劳测试，并对疲劳断口和螺纹的金相进行分析。结果表明，在经过720℃-12 h时效后加工螺纹，有利于提高紧固件疲劳性能的稳定性，对疲劳中值强度略有影响，对疲劳断裂方式无影响。时效前加工螺纹，会在紧固件表面形成大量的孪晶，时效过程中强化相会在孪晶界以大尺寸颗粒析出。时效前加工螺纹的紧固件其螺纹根部硬度值波动大，可能是造成疲劳性能波动大的原因。
耐磨钢生产研究现状与分析
摘要：概述了耐磨钢的主要技术要求、生产工艺以及国内外研究现状，重点介绍了准贝氏体高强耐磨钢、奥氏体耐磨钢及马氏体耐磨钢的成分、性能、强化机理及生产工艺，并指出耐磨钢开发应注重系列化和经济性。
不锈钢材料的钝化技术及其研究进展
摘要：不锈钢材料性能优越，应用广泛，钝化处理是其成型过程中重要的一种后处理工艺。参照近年来不锈钢钝化的研究成果，总结梳理了不锈钢钝化的机理、检测与工艺方法，并展望了其未来的发展方向。
高锰钢研究进展：成分、组织和性能调控
摘要：自从1882年Hadfield 高锰钢问世以来，吸引了国内外众多科研人员在高锰钢成分设计、组织调控、生产工艺及应用开发等方面做了大量研究工作，使这个具有百年历史钢种的应用领域从最初的耐磨钢领域，逐渐拓展到无磁钢、汽车钢、腐蚀及低温环境用钢，甚至功能材料领域，形成了多个关键钢铁材料品种，成为特种钢领域最典型、应用领域最广的钢种系列，极大地丰富了钢铁材料世界。这些高锰钢品种的研发、制造及应用，对推动钢铁制造技术创新及下游行业发展起到了极其重要的作用。介绍了高锰钢的起源和发展，重点梳理了典型应用领域中使用的高锰耐磨钢、高锰汽车钢、高锰低温钢、高锰无磁钢以及高锰阻尼合金的化学成分、微观组织及性能研究进展，并对这几类高锰钢微观组织和性能的调控方法及效果进行了较为详细的总结和举例说明。虽然高锰含量保证了高锰钢获得特殊的微观组织、力学和物理特性，但同时也导致了其在生产制造中面临连铸漏钢、焊接接头性能不稳定、扩孔性能不足等系列共性技术难题，这在一定程度上限制了高锰钢的推广和应用。通过统计当前不同类型高锰钢的碳-锰含量和微观组织特征，指明了新型高锰钢的化学成分设计思路，并探讨了未来高锰钢在理论研究和应用领域的主要发展方向。
基于深度学习钢中非金属夹杂物图像识别
摘要:炼钢过程中钢水易和炉渣、耐火材料、气氛等相互作用形成非金属夹杂物,非金属夹杂物会破坏钢基体的连续性,增加钢组织的不均匀性,进而影响钢铁材料的塑性、韧性、抗疲劳强度等力学性能,成形过程中也易引起产品缺陷。夹杂物的定性检测一般通过扫描电子显微电镜(SEM)和能谱仪(EDS),但耗时较长、随机性也较大。因此,非金属夹杂物的快速检测和识别对改进炼钢工艺至关重要。近年来,随着计算机视觉技术的日渐成熟,基于区域的卷积神经网络(RCNN,region-basedconvolutionalneuralnetwork)算法经过多代演化,并添加了掩码分支网络,形成了Mask-RCNN。Mask-RCNN既能实现夹杂物边框的准确定位,也能实现图像分割和识别分类,可有效应用于夹杂物分割和识别。采用计算机视觉(CV)任务中Mask-RCNN目标检测算法,对低密度钢中典型AlN、Al2O3、MnS和AlN-MnS4类非金属夹杂物的SEM 图片进行训练,经过10000次的迭代训练后,对各类型夹杂物进行边框定位、图像分割及识别分类,并对测试集进行验证,实现了4类夹杂物边框的准确定位和图像分割。所选用模型对夹杂物检测识别效果较好,准确率高,4类目标夹杂物中,MnS和AlN-MnS夹杂物识别准确率达到100%,AlN夹杂物的识别准确率为95.91%,Al2O3夹杂物的识别准确率为83.33%。
