高温不锈渗碳轴承钢的研发现状与进展

摘要:航空用轴承钢向耐高温、耐腐蚀、高承载、长寿命方向发展,现役的M50轴承钢存在强度高但韧性和耐蚀性不足的问题;M50NiL渗碳轴承钢虽然通过降低碳含量和调整合金成分来提高韧性,但仍越来越无法满足高推重比的航空发动机的发展需求,并且耐蚀性不足问题也未解决。高铬不锈轴承钢GB-42和高氮 Cronidur30轴承钢虽然抗腐蚀能力好,但是表面硬度和心部韧性仍不足。以CSS-42L钢为代表的高温不锈渗碳轴承钢拥有高强韧性和优良耐蚀性能,不仅在航空轴承应用上极具竞争优势,而且也可应用于在高温或腐蚀性环境下使用的齿轮、轴和紧固件等,但是国内外相关研究工作仍不足且缺乏系统性,因此对其研发现状进行综述和总结尤为重要。从航空用高温轴承钢发展历程出发,详细介绍了国内外高温不锈渗碳轴承钢的研发背景和合金成分设计思路;综述了铬、钴、钼、镍、钒、钨等主要合金元素对组织和性能影响规律,其中钴的加入虽然不直接参与析出强化,但能够起到抑制δ-铁素体形成和促进弥散析出的特殊作用;分别从表面渗碳和心部材料两个方面,揭示了调控热处理工艺对微观组织和强韧性的影响规律。在此基础上,针对国内外高温不锈渗碳轴承钢基础理论和制造工艺研究的不足,提出了优化合金成分、突破渗碳热处理技术,以及加强不同工况下组织演变、疲劳损伤和破坏机理研究的研发方向。

机器学习在金属微观组织图像分割中的应用

摘要:介绍了机器学习在金属微观组织图像分析中的应用,梳理了微观结构的发展历程。重点介绍了传统机器学习方法、深度学习方法、大模型在微观组织图像分割中的应用并进行了详细的总结和举例说明。其中,深度学习方法可以自动提取高维度特征,快速地对批量图像进行准确分割,但存在数据依赖性强,通用性差等缺点,在一定程度上限制了该方法的推广和应用。大模型的出现为其缺乏泛化能力和过分依赖数据等问题提供了新的解决方向。通过分析大模型在金属微观组织图像分割的应用,指明了大模型在金属材料领域的丰富前景,并探讨了未来大模型的主要发展方向。

铸轧薄带的边部斜裂纹形成机理

摘要:为了控制铸轧薄带产品质量,降低铸轧工艺本征裂纹导致的断带风险,针对铸轧薄带的边部斜裂纹展开研究,提出边部斜裂纹形成的直接原因为侧封与熔池间的换热使熔池边部的Kiss点高度局部提升。该处薄带进入铸轧塑性变形阶段的初始厚度局部增大,由此引发的斜向剪应力导致了边部斜裂纹的产生。建立了熔池的热-流耦合数值仿真模型,分析了Kiss点高度沿铸轧辊宽度方向上的分布规律,结果显示熔池边部的Kiss点高度高于熔池中心。建立了热-力耦合数值仿真模型,分析了变厚度薄带热轧时其塑性变形区内的应力分布状况,结果显示斜向剪应力集中分布于后滑区边部,其方向与后滑区金属的流动方向致。仿真结果验证了所提出的边部斜裂纹形成机理的合理性。

热轧板带生产中氧化的基本特点及麻点缺陷的成因与控制

摘要:精选了近几十年来日本等国家的学者关于钢铁材料氧化方面的部分研究进展,对相关研究的方法、内容、技术思路进行了整理,编撰成文以飨读者。侧重介绍了热轧过程中板带的氧化与缺陷控制,从板带氧化的基本性质入手,剖析了热轧过程麻点缺陷的成因与控制机理。同时,结合作者自己的研究经验与理解,对缺陷的成因也提出了不同视角的见解,供读者参考。

高品质模铸技术数字化发展思考

摘要:模铸技术作为制造业生产中的关键环节,其产品质量和生产效率对制造业发展起着至关重要的作用。目前,传统模铸技术存在精度控制难度大、生产过程不稳定和资源浪费严重等问题。传感器技术、数据分析、人工智能等数字化技术的出现,为解决上述难题带来了新的契机。基于此,阐述了智能化设备与控制系统的集成、大数据与人工智能的应用以及互联网等技术在冶金行业的应用趋势。介绍了数值模拟技术在模铸和轧制领域的应用,并详细探讨了模铸知识数据平台、离线复现系统、在线控制系统和模铸工业大数据平台在模铸生产中的可应用性,展现了模铸数字化虚拟现实平台的构建意义和作用。模铸技术的数字化转型对于提高生产效率、产品质量,降低成本和风险,推动行业可持续发展具有重要意义。

定制辊压成型技术发展综述

摘要:辊压成型技术是钢铁材料深加工技术的重要分支,如今正面临着制造业发展带来的严峻挑战。定制辊压成型技术可以实现轻量化、节能减排与智能制造等先进制造理念,满足制造业转型升级的迫切需求。对比了定制辊压成型技术在国内外的发展现状,阐述其对我国制造业发展的重大意义,同时针对国内定制辊压成型技术发展过程的主要难点,提出了相应的解决方案和实施路径。最后对定制辊压成型技术在重点行业的应用状况以及市场规模做出展望。

激光喷丸处理对铁基熔覆层的组织演变和磨损性能的影响

摘要:为改善传统激光熔覆制备过程中产生的气孔、微裂纹、残余应力等质量问题,提高熔覆层的力学性能,采用激光喷丸(Laserpeening,LP)后处理铁基熔覆层,对比分析激光喷丸处理前后熔覆层的微观组织演变规律和磨损性能机理。结果发现,经LP处理后,熔覆层中没有发生相变,(110)晶面衍射峰产生了宽化效应,细化了表层的晶粒,改变了表面复杂的残余应力场,获得了均匀分布的残余压应力,显微硬度为激光喷丸处理前的1.3倍,摩擦系数相较于激光喷丸处理前降低了25%,有效的增强了熔覆层的磨损性能。

高性能轴承钢的比较分析

摘要: 对多种高性能轴承钢进行了比较分析。渗碳轴承钢比整体淬硬钢强度低,但塑性和韧性要高,现行钢种中仅CSS-42L、M62钢的硬度达到68HRC,意味着有更大的动态承载能力。高Cr型的Cr-Mo-V( Co) 系轴承钢有较好的热硬度,其中CSS-42L、M62钢500℃时的热硬度超过58HRC。P675、Ferrium C61、M50NiL 等钢的渗层硬度分布比较合理,虽然CSS-42L 钢有很高的表面硬度,但其渗层存在硬度“凹区”,限制了高载荷条件下的使用。耐蚀性是影响轴承寿命的最重要指标,耐蚀性较好的有Cronidur 30和Pyrowear 675( P675)钢,CSS-42L钢和M50NiL 钢耐蚀性较差。除CSS-42L钢外,350℃以上使用的轴承钢残留奥氏体体积分数少于10%; CSS-42L钢残留奥氏体量太多,高温下使用时在温度和载荷的作用下奥氏体发生转变,会影响尺寸稳定性,限制了它在宇航领域的使用;目前可供在500 ℃使用的轴承钢有粉末型高速钢M62和ASP2060。渗碳/渗氮可使钢表面产生残余压应力,有利于提高疲劳寿命,P675、M50NiL 钢的亚表层压应力大于CSS-42L钢。虽然球-杆试验机测试的疲劳寿命CSS-42L钢约是Pyrowear 675 钢的两倍,但在轴承的高载荷加速试验中润滑不足时Pyrowear 675钢的疲劳寿命高于CSS-42L钢。

钢的氧化行为与氧化铁皮结构演变

摘要:通过对氧化铁皮结构在冷却时的转变以及易除鳞氧化铁皮结构组成的研究成果,对热轧产品氧化铁皮的研究结论进行了总结,主要结论为:纯铁在570℃以上温度的空气中氧化,可以得到典型的 FeO、Fe3O4、Fe2O3三层结构;在700℃以上温度的空气中氧化,三层结构的厚度比例恒定为95:4:1;根据化学成分、气氛条件、气体流动速率、基体组织、试样表面粗糙度、晶粒尺寸、氧化时间、氧化温度的不同,钢铁材料的氧化铁皮呈现出不同的结构和比例。热轧过程中,根据原始氧化铁皮结构和冷却条件的不同,最终产品的氧化铁皮结构同样出现复杂的变化,不同的结构显著影响了后续除鳞。

高品质钢铁板带轧制关键装备与技术研究进展

摘要:高品质钢铁板带是航空航天、武器装备、核电能源、轨道交通、石油化工、建筑桥梁等国家重大工程的基础材料,其生产装备与制备技术代表着工业基础水平,是支撑我国经济发展的中流砥柱和维护国防安全的重要保障。面向未来国家经济主战场与战略必争领域,以高品质钢铁板带为对象,对宽厚板轧制、热连轧、冷连轧等具有代表性的生产过程进行关键装备与技术研究进展综述,将国家需求和创新引领作为主线,提出以“极限化、复合化、智能化、绿色化”为导向的技术路线和发展方向,进一步健全创新体系、攻克关键技术、突破关键材料、提高产品质量、促进产业升级和降低能源消耗,以期对钢铁产业绿色可持续发展有所裨益。