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。

先进钢铁材料焊接性研究进展

摘要:进入21世纪以来,随着各工程领域对高性能钢铁材料需求的多样性和要求的提高,新一代先进钢铁材料研发随之展开。其相应的焊接材料和焊接技术成为材料应用的关键。本文重点介绍了超细晶粒钢、低碳贝氏体钢、高氮奥氏体不锈钢、高强汽车钢等先进钢铁材料的焊接工艺与接头组织性能的研究现状与进展。就焊接接头的微观组织演化、焊接接头性能、夹杂物和马氏体-奥氏体(M-A)组元的形成与影响、合金元素和热输入对焊缝组织性能的影响等进行了详细评述。研究表明,焊接热影响区是影响焊接接头性能的主要区域,同时要采用适当的焊材及工艺才能获得性能匹配的焊缝。并对焊接接头的强韧化机理、疲劳裂纹扩展机理、焊接热过程对钢材组织和性能的影响等方面的研究进行了评述。最后,对焊接材料和工艺的未来研究方向进行了展望。

基于图像处理的碳钢表面激光除锈工艺研究

摘要:激光清洗技术是一种绿色、高效、无接触的先进清洗技术。为探究碳钢表面锈蚀污染层的激光清洗工艺,本文利用红外纳秒激光器,基于正交试验主要研究了激光功率、扫描速度、扫描次数和填充间距等工艺参数对除锈效果的影响规律。通过对激光清洗前后区域进行灰度化处理,并对灰度均值进行极差和方差分析,建立起基于灰度均值特征的碳钢除锈效果评价标准。结果表明,通过图像识别处理能够快速、准确确定碳钢表面状态,为后续激光清洗工艺提供量化评价指标。