热冲压成形钢的强度与塑性及断裂应变

摘要:轻量化是支撑汽车电动化和智能化的重要赋能技术之一。抗拉强度为1500MPa的热冲压成形用硼钢(22MnB5)是目前最经济有效的车身轻量化技术解决方案,而汽车工业对轻量化需求的日益提高正引领热冲压成形钢向着更高强度、更高塑性及更高断裂应变的方向发展。本文首先分析了车身轻量化对碰撞过程中构件变形抗力和断裂抗力的要求,解释了强度与塑性及断裂应变等材料的力学性能参量对碰撞变形抗力和断裂抗力的影响,然后介绍了作者及其他研究人员在研究开发更高强度、更高延伸率的新一代热冲压成形钢的最新进展。

板带轧制装备-工艺-产品质量综合控制融合发展综述

摘要:精品板带钢生产涉及装备、工艺和产品质量等多方面,其中,装备为工艺提供平台支撑,工艺优化和装备革新直接决定产品质量提升,而终端用户需求和产品质量的提升再次驱动装备和工艺的再创新,这种螺旋式融合发展推动了板带轧制装备、工艺和产品质量系统集成和协同发展。然而,当前装备-工艺-产品质量之间适配度偏低己成为制约精品板带钢产品质量提升的瓶颈,催生出由传统单一学科向多学科交叉融合联合攻关板带轧制领域关键核心技术难题的新发展趋势。围绕板带轧制理论及轧机系统柔性适配理论技术、轧机装备稳健运行控制、产品形性一体化控制理论技术,总结分析板带轧制装备、工艺、产品质量综合控制的最新进展。在板带轧制理论及轧机系统柔性适配理论技术方面,针对轧机负载辊缝变化以及瞬态突变状态下缺乏柔性适配调控能力的技术难题,讨论当前板带轧机负载辊缝形状控制理论技术,提出板带轧制过程装备-工艺-产品适配理论技术,进一步提升装备对工艺和产品的支撑作用和平台功效。在板带轧机装备稳健运行控制方面,分析板带轧机装备传感测试和系统稳健运行控制理论技术等亟待解决的关键科学问题与技术难题,为轧机高质量稳健运行提供技术支撑。在板带轧制产品形性一体化控制理论技术方面,针对轧制产品形状尺寸、表面质量、组织性能跨尺度协同控制难度大的问题,提出轧辊-轧件综合控制理论技术,为板带轧制形性一体化智能高效协同控制提供理论支撑。最后围绕以装备为基础,工艺为关键,产品质量为目标,对板带轧制综合控制融合发展进行了总结和展望。

海洋大气环境下稀土及铌微合金钢的腐蚀行为研究

摘要:为给微合金钢的设计开发理论提供数据支撑,通过显微组织表征、干湿交替循环试验、中性盐雾试验和电化学分析等测试手段研究了稀土微合金钢和铌微合金钢在海洋大气环境中的腐蚀行为,对比分析了其耐腐蚀性能。结果表明: 微合金钢的显微组织由铁素体和珠光体组成,并且铌微合金化有助于细化晶粒并能阻碍珠光体组织的形成。在腐蚀初期锈层的主要成分为γ-Fe2O3,γ-FeOOH,对于基体的保护性并不明显。随着暴露周期的延长,γ-FeOOH逐渐转化为α-FeOOH,提高了锈层对基体的保护作用,从而使腐蚀电流密度下降,提升了2种钢的耐腐蚀性能。经过较长周期腐蚀后,铌微合金钢中晶粒的细化有利于增加表面锈层的致密性,α-FeOOH 的含量相对较高,从而减慢了腐蚀速率。因此,相对于稀土微合金钢,铌微合金钢显示出更好的耐大气腐蚀性能。

计算材料学在钢铁材料研究中的应用

摘要: 传统的材料研究是一门试验科学,随着计算机技术的飞速发展,理论计算模拟成为和试验研究相并行的科研方法,其中计算材料学成为材料领域重要研究手段。钢铁材料作为国民经济建设中产量最大的材料,具有不可替代的作用,对计算材料学主要内容及方法进行了分析,概述了第一性原理、相场法在钢铁材料的微观结构、第二相及相变等方面的应用,并对计算材料学运用于钢铁材料的研究进行了展望。

先进金属材料制备成形与质量管控理论技术研究

摘要: 为解决先进金属材料制备成形及表征基础理论研究薄弱的问题, 从先进金属材料制备成形基础理论以及金属材料服役全生命周期质量管控方面, 对先进金属材料本构关系、制备和疲劳理论等进行了分析阐述。为解决金属材料的强各向异性行为所导致的塑性成形问题, 研究了多向复合加载下强各向异性金属塑性流动规律、异构结构低碳超高锰低温钢的低温形变与相变机理, 提出了联系宏细微观损伤机理的多尺度应力场强理论, 吻合高周疲劳失效现象。建立了冲击作用下金属材料裂纹动态失效理论, 揭示了其损伤机理, 是新型应力场强理论的重要补充, 实现了复杂服役条件下结构件疲劳强度的高精度预测。对镍基单晶涡轮叶片在不同工况下的蠕变和疲劳损伤展开了研究, 揭示了镍基单晶合金晶体各向异性和晶体取向敏感性的微细观机理, 并且分析了结构对构件性能的影响。

高速钢耐磨材料研究进展

摘要:本文介绍了国内外高速钢耐磨材料研究进展,主要综述了高速钢耐磨材料的发展简史、合金成分、制备工艺、热处理工艺、计算科学、力学性能及工程应用,系统总结了高速钢耐磨材料的研究特点,从合金成分、微观组织及力学性能方面加以阐述。秉持成分是基础、组织是关键、工艺是手段和性能是目的的观点,为高速钢耐磨材料的研究及开发提供实质性价值。此外,计算科学的应用范围不断扩大,金属耐磨材料研究将趋于多样化,是一种不可或缺的研究性手段。最后,根据高速钢耐磨材料研究技术所要面临的问题和挑战,展望了五个研究方向,以促进高速钢耐磨材料产业技术创新发展。

基于稳定性的第三代先进高强钢设计

摘要:第三代先进高强钢(TG-AHSS)是近年来材料科学与汽车工业领域的研究热点。本文针对TG-AHSS的成分设计、热处理工艺及强韧化机制,基于热力学稳定性阐明了第三代先进高强钢成分设计的宗旨,基于广义稳定性对几类代表性热处理工艺进行了诠释。在此基础上,从广义稳定性与热-动力学相关性形成的热-动力学贯通性入手,对第三代先进高强钢的强韧化机制进行了总结和归纳。从热-动力学角度,对第三代先进高强钢的设计策略进行了展望。

感应加热在钢丝生产中的应用

摘要:随着科技的发展,钢丝生产的工艺和设备也在不断更新。感应加热技术发展很快,特别是IGBT和MOSFET问世后,可以提供效率高、频率宽的电源,可对各种直径的钢丝进行快速感应加热及热处理。感应加热技术引入钢丝生产行业,不仅有着高效、节能、环保的效益,还会引发新的钢丝生产技术和新的钢丝品种。主要阐述了钢丝感应热处理的频率选择、再结晶退火、等温处理、淬火和回火等生产实践,介绍了感应加热在低松弛化处理、扩散加热及镀前预热方面的应用。

电渣重熔新技术的研究现状及发展趋势

摘要:1940年美国霍普金斯获得了“Carol电铸锭”美国专利,电渣重熔技术被首次提出但未得到推广。1952年前苏联梅多瓦尔和巴顿两位科学家在实验室试制备了第一个不锈钢电渣锭。1958年,在乌克兰东南部城市扎波罗热第聂伯特钢厂建成了0.5t P909型电渣炉。1959年-1960年建成了世界上第一个电渣重熔车间,开启了电渣重熔技术工业化时代。英国是最早从事电渣重熔技术研究的西方国家,随后各国冶金工业者纷纷开始研制多种新型电渣炉。奥地利INTECO公司开发了快速电渣技术(ESRR),该技术实现了快速和连续化操作,但这种快速电渣重熔技术存在的主要问题是电结晶器寿命太短,影响了其市场推广。为了满足多种不同断面且钢锭细长的需求,INTECO设计了一种可抽拉式底水箱、电极交换、滑动接触的平行双线母排、无需大电流软连接理念的抽锭试电渣重熔炉。德国VSG公司建成了世界上第一台加压电渣炉,工作压力为4.2MPa,可生产直径为100mm、质量达14.5t的高氮钢锭,主要用于大型生产发电机护环钢。进入21世纪后,发达国家新建的电渣炉普遍采用保护气氛方式,德国还研究并设计制造了2台20t的真空电渣炉分别在德国和日本得到工业应用。我国的电渣冶金技术起步也比较早,1958年我国冶金工作者开始电渣重熔技术的研究。1960年,双支臂抽锭式电渣重熔炉在重庆特殊钢厂成功建造。1964年在重庆召开第二届全国电渣冶金会议,这标志着着我国电渣冶金技术进入大规模研究开发和推广应用阶段。在过去的近60年中,我国冶金工作者在电渣冶金领域发现和发明了许多自己独特的理论和技术。21世纪以来,我国开发了一系列电渣重熔新技术,主要包括熔速控制的保护气氛电渣炉、真空电渣炉、加压电渣重熔设备及高氮钢制备技术、电渣连铸技术、电渣重熔超大扁锭技术、电渣重熔空心钢锭技术、导电结晶器技术以及电渣液态浇注技术等,使我国电渣重熔技术始终保持国际先进行列。本文简要回顾了电渣重熔工业生产的发展历史,重点对近年来的电渣冶金新技术进行了介绍和评价,包括电渣重熔技术、保护气氛电渣重熔技术、导电结晶器技术、加压电渣重熔、真空电渣重熔技术、特厚板坯电渣重熔技术、空心钢锭电渣重熔技术、大型钢锭电渣重熔技术、绿色环保型电渣重熔新渣系开发。在新的发展阶段,电渣冶金技术向高效、节能、环保和更高质量方向发展。

高速钢工具的真空热处理

摘要: 与盐浴热处理相比,高速钢工具采用真空淬火回火能避免其表面脱碳且环保,目前已得到普遍应用。高速钢工具真空加热后最好是高压气淬,而不是油淬。简要介绍了高速钢工具的真空淬火和回火工艺,指出麻花钻、返工重淬的刀具、大锯片的镶嵌刀片和拉刀不宜真空淬火。列举了5种高速钢工具的真空热处理实例。