基于有限元仿真的热连轧精轧带钢楔形控制分析

摘要:楔形是热轧带钢板形的关键评价指标,高质量的热轧带钢对楔形指标提出较高的要求。精轧带钢楔形控制与跑偏及单侧浪形等板形问题相耦合,楔形调节难度高。一方面,带钢楔形会引起跑偏造成轧制过程的生产问题;另一方面,板带楔形本身即为精轧出口质量的重要指标之一,若楔形控制不达标,极易引起小厚度的带钢在轧制过程起浪,造成严重的板形问题。同时,对于楔形控制,实际生产中依赖操作工的人工调控,存在严重的主观性及科学性和准确性差、效率低等问题。通过有限元建模并依据轧机两侧辊缝倾斜压下量和出口楔形的关系式,建立F7出口楔形闭环反馈控制模型。基于带钢不同的入口厚度、带钢宽度、整体压下量分析热连轧精轧两侧辊缝倾斜压下量对出口楔形的影响规律,提出基于遗传系数的多机架调控策略和基于楔形调控极限的辊缝倾斜压下量分配策略,形成精轧机组楔形控制的各机架辊缝倾斜压下值计算模型。研究结果已用于工业生产,可保证楔形调节过程中的轧制稳定性,并能避免单机架倾斜压下量过大造成附加板形问题。

2400MPa级超高强钢粉末及SLM成形合金的组织与性能

摘要:折叠屏手机日益轻薄化的发展趋势对3C领域精密转轴部件材料的强度提出了更高要求,但当前用于转轴件生产的金属注塑成型(metal injection molding,MIM)工艺难以同时满足零件的超高强度和良好塑性需求。因此,基于选区激光熔化(selective laser melting,SLM)工艺特点,分别采用真空感应熔炼气雾化(vacuum inductionmelting gas atomization,VIGA)和等离子旋转电极雾化(plasma rotating electrode process,PREP)法制备了2400 MPa级超高强钢粉末,并利用SLM方法成形合金试样。利用SEM(scanning electron microscope)、EBSD(electronbackscatter diffraction)、XRD(X-ray diffraction)等表征技术,对比研究了VIGA 与PREP 2 种超高强钢粉末的特性以及SLM 合金的微观组织与力学性能。研究表明,VIGA 与PREP 超高强钢粉末微观组织均以柱状晶和胞状晶为主,但PREP 粉末具有更低的气体和杂质含量、更优异的松装密度和流动性。由于PREP 制粉工艺极快的冷却速度,使PREP粉末出现晶体择优取向和较少的FCC(face center cubic)相。对SLM成形合金的研究表明,沉积态(as-built,AB态)和热处理态(heat-treated,HT 态)下的VIGA试样的位错密度均高于PREP试样,但由于VIGA粉末氧含量较高,SLM VIGA成形件中存在明显氧化物夹杂,导致材料塑性下降。经固溶时效处理后,PREP-HT试样相较于VIGA-HT试样呈现出显著的晶粒细化,提高了材料的强塑性,实现了抗拉强度2 406 MPa和伸长率4.3% 的良好匹配。研究结果验证了PREP 粉末在SLM超高强钢制备中具有显著优势,为突破3C领域精密零部件的“高强-复杂-轻量化”协同设计瓶颈提供了新的技术路径。

微合金化对Q&P钢组织性能影响的研究进展

摘要: 淬火配分(Q&P)钢属于汽车用第3代先进高强度钢,广泛应用在汽车和特种装备领域。合金元素可以改善Q&P钢中碳原子配分、晶粒尺寸、组织分布形态以及相变温度点等,从而提升Q&P钢的综合性能。本文综述了微合金元素对Q&P钢组织性能影响的研究进展,阐述Q&P钢的理论发展,重点介绍了Q&P钢的合金成分、显微组织和力学性能之间的关系,最后对Q&钢微合金化的未来发展趋势进行了展望。

钢的高性能化理论与技术进展

摘要:高强度化始终是钢的发展主题,同时还需要解决高强度化后导致的韧塑性降低、疲劳破坏和延迟断裂敏感性增加等问题。在获得高的力学性能之后,实际应用时还需要材料具有良好的工艺适应性与服役性能,达到合适的材料生产-零件制造-服役评价的技术匹配。本文以耐候钢、合金结构钢、紧固件用钢、高氮奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢为案例,回顾并展望了与耐腐蚀、高强度、高品质等相关的材料发展动向。

高温加热取向硅钢板坯抗氧化及防护涂层技术进展

摘要:取向硅钢是高效能变压器的关键软磁材料,然而其板坯在高温再加热过程中面临严重的氧化烧损与脱碳问题,严重影响成品质量与生产效率。针对此现象,高温抗氧化防护涂层技术已成为保障取向硅钢生产与性能的核心手段之一。聚焦于防护涂层技术,系统评述了高温加热取向硅钢板坯抗氧化涂层的最新研究进展,首先阐述了取向硅钢独特的高温氧化行为及其对防护涂层的特殊要求(如高温稳定性、抗熔渣侵蚀性及优良剥离性),进而深入剖析了各类防护涂层的核心组分(高熔点陶瓷、低熔点玻璃相、功能添加剂)及其防护机制,重点探讨了涂层在高温下的多层结构演变与物理化学协同防护作用。最后,展望了未来高性能、环境友好、智能化取向硅钢防护涂层的发展方向,包括新材料体系探索、绿色制备工艺及多功能集成,旨在为提升取向硅钢产业的可持续发展水平提供理论参考与技术支撑。

极地钢铁材料的腐蚀与防护面临新挑战

摘要:随着极地的开发和利用,其所需的极地钢铁材料的腐蚀与防护问题越来越受到研究者的关注。本文以传统海洋环境腐蚀分区为参照,对极地特色的腐蚀环境进行了系统的分析,并将其归纳整理为极地大气区、极地冰水磨蚀区、极地海洋全浸区、极地海底泥土区等4个腐蚀区域。在对极地钢铁材料腐蚀与防护的研究进展进行梳理的基础上,从合金化、涂层技术和阴极保护技术3个方面介绍了极地钢铁材料的防护技术,并指出了极地钢铁材料未来研究的方向。

输氢管线钢中氢脆行为研究现状

摘要:氢能作为未来能源结构中的关键组成部分,其高效输运方式对能源转型至关重要。目前,管道运输因具安全性和经济性,成为氢气长距离输送的首选方式。然而,输氢管线钢的氢脆现象是影响运输安全的主要因素之一,其涉及氢原子行为、位错运动等多尺度机制,现有的表征技术难以全面揭示其机理。本文综述了输氢管线钢中几种常见的氢脆机理,主要介绍了氢增强脱聚、氢促进局部塑性变形、氢吸附诱导位错发射等理论及其之间的相互作用,从化学成分、微观组织、析出相、夹杂和偏析等角度探讨了氢脆的影响因素。同时,针对氢在输氢管线钢中的跨尺度行为,总结了从宏观力学测试到微观结构表征的多维度表征方法。随着能源转型的需要,提高输氢管线钢的抗氢脆性能已成为氢能规模化输送领域的关键和研究焦点,针对这一问题,介绍了机器学习和跨尺度研究在开发抗氢脆材料设计中的创新应用,这种逆向设计思路为开发高强韧抗氢脆输氢管线钢提供了解决方案。最后,结合输氢管线钢现阶段研究现状,对未来输氢管线钢研究的重点进行了总结和展望。

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。

高强度桥梁缆索用钢研究现状和发展趋势

摘要:概述了国内外桥梁缆索用钢的发展历史;介绍了桥梁缆索用钢丝强度、扭转性能、耐腐蚀性等重要性能的研究现状;并从成分设计、盘条控冷工艺等方面论述了桥梁缆索用钢不同生产工艺的特点及未来发展的方向,为新型桥梁缆索用钢的研发提供借鉴。

无缝钢管穿孔顶头技术研究进展

摘要:穿孔顶头作为无缝铜管生产的关键工具,其性能直接影响产品质量和生产效率。阐述了穿孔顶头的研究现状,分析了顶头在极端工况下的失效机理,包括鼻部塌陷、表面黏钢、轴向开裂及氧化膜剥落等失效形式的产生原因及其工艺过程的内在关联;探讨了合金钢顶头和钼合金顶头的特点、性能及适用范围;系统介绍了改善顶头性能的措施,包括结构设计及表面强化技术等。探讨了顶头的研究方向。