碳纤维粉末改性铁基粉末冶金材料的组织与性能

摘要:采用还原 Fe 粉作为基体,分别添加长度约为 20μm 的微米短碳纤维(micron short carbon fibers, MCsf)和粒径为 1~4μm 的碳纤维颗粒(carbon fiber particles, Cfp)作为弥散相,采用压制−真空烧结制备 MCsf/Fe 和Cfp/Fe 粉末冶金材料,并与平均粒度 10 μm 的天然石墨(natural graphite, NG)为原料制备的 NG/Fe 粉末冶金材料进行对比。研究微米短碳纤维、碳纤维颗粒对粉末冶金材料显微组织、物理性能、力学性能和尺寸变化的影响。结果表明:碳纤维颗粒的活性远高于石墨和脱胶短碳纤维(degummed short carbon fibers, DCsf),空气气氛下800 ℃的最大质量损失率为石墨的3.75倍,脱胶短碳纤维的16.6倍。与 NG/Fe 和 MCsf/Fe 粉末冶金材料相比,Cfp/Fe 粉末冶金材料在烧结过程中的尺寸稳定性大幅提高,最大径向膨胀率和收缩率分别为0.39%和 0.14%,且强度和韧性最高,密度、抗弯强度、剪切强度和抗拉强度分别为6.91 g/cm3、736.9 MPa、205.7 MPa和334.8 MPa,伸长率达到 10.5%,材料的断裂模式由脆性沿晶断裂向完全韧窝型断裂转变。

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。

我国汽车用钢开发应用现状及发展趋势

摘要:我国汽车用钢的开发和应用经历了从无到有,再到逐渐追赶世界先进钢企的过程。进入21世纪,随着汽车用钢生产技术的进步和主机厂对整车轻量化要求的提高,我国开发出了强度更高、塑性更好的汽车用钢系列产品,为主机厂提供了满足不同设计需求的关键汽车用钢材料。结合我国及世界汽车用钢市场的主要需求,概述了我国主要汽车用钢生产厂家在产品开发和应用推广上的进展,介绍了生产高品质产品所需的关键装备,同时介绍了先进汽车用钢应用所需要解决的关键问题。此外,随着我国双碳战略的提出,我国汽车用钢的发展进入了一个新的阶段,低碳、近零碳材料的开发成为了热点,对未来我国汽车用钢开发和应用进行了展望。

立式离心浇注精密铸造技术研究进展

摘要:离心铸造是将金属液注入高速旋转的铸型内,使其做离心运动充满铸型形成铸件的技术。根据转轴位置的不同,可将其划分为卧式和立式离心铸造。通过离心铸造的方式生产中空筒形和环形铸件及铸管等,生产效率高、成本低,且铸件组织细密。按照旋转轴位置分类,离心铸造可以分为水平(或卧式)离心铸造和立式离心铸造。立式离心铸造相较于卧式离心铸造占地小、操作方便、材料适用性好、工艺灵活性高,已有几十年的历史,最早用于生产火炮弹壳等军事产品。随着立式离心铸造技术的不断发展,已被广泛应用于民用领域。本文从关键技术、数值模拟、典型铸件3个方面,简述了国内外近几年立式离心铸造技术的研究进展,介绍了可铸金属的选择、铸造工艺设计、铸型选择与设计、离心铸造涂料、离心铸造机等的研究成果,呈现了光滑粒子流体动力学(SPH)法、粒子跟踪测速(PTV)法、夹杂物运动规律等方法在立式离心铸造数值模拟方面的应用,列举了双金属复合轧辊、锥段转鼓、大口径厚壁变径管等立式离心铸造技术的典型铸件案例。

我国型钢生产的现状及展望

摘要:型钢产品在国民经济建设中占有重要地位。随着型钢产品应用领域的不断扩大,对其性能提出了更高的要求。近年来我国对型钢生产技术与装备展开了研究,取得了较多成果。对型钢生产的工艺技术、轧制装备、产品开发等进行了总结和概述,对型钢生产关键核心技术、组织性能调控、新产品开发及智能化技术在型钢生产中的应用前景进行了展望。

冶金机理与贝叶斯优化XGBoost融合的VD炉精炼终点钢液温度预测

摘要:在炼钢生产过程中,真空脱气精炼(VD)炉是生产高品质钢的重要设备之一,其精炼终点温度对钢液质量、生产效率和连铸顺行具有重要影响。为了实现对VD炉精炼终点钢液温度的精准控制,本文采用冶金机理和贝叶斯优化极端梯度提升(metallurgical mechanism–Bayesian optimization–extreme gradient boosting, MM–BO–XGBoost)相结合的方法建立钢液温度预测模型。首先,基于VD炉冶金机理解析,确定影响精炼终点钢液温度的主要因素;其次,使用3σ原则对实际生产数据进行预处理,剔除异常值,并采用皮尔逊相关性分析剔除对钢液温度影响较小的因素,从而确定模型的输入变量;再次,将冶金机理与XGBoost模型进行融合,对输入变量的初始特征重要性进行部分放大;最后,针对XGBoost模型的超参数寻优问题,采用贝叶斯优化(BO)对其进行超参数寻优,由此构建了MM–BO–XGBoost模型。在模型仿真过程中,对本文模型同时使用网格搜索和随机搜索进行超参数寻优,旨在对比和验证BO寻优的效果;此外,使用本文提供的数据对已有的冶金机理模型、多元线性回归模型和反向传播神经网络模型进行仿真,并与MM–BO–XGBoost模型进行性能对比。结果表明:本文提出的MM–BO–XGBoost模型的超参数优化效果最好;本文模型的预测VD炉终点钢液温度在±10 ℃和±15 ℃误差范围内的命中率分别为87.81%和96.42%,均高于其他对比模型,综合性能最优。本文构建的VD炉钢液精炼终点温度预测模型,对实现钢液温度精准控制、降低生产成本和提高VD炉精炼效率具有重要的现实意义。

我国棒线材生产流程短捷化的进步与展望

摘要:分析了近年来我国棒线材产量及产品结构的发展和变化;针对棒线材生产流程短捷化,以轧制工序为出发点,从缩短与前工序的界面、轧线本身短捷化、缩短与后工序的界面3个方面介绍了已取得的技术进步并提出了一些新思路,在此基础上探讨了我国棒线材生产流程短捷化方面面临的挑战和未来发展方向,指出对生产流程短捷化的创新是棒线材新一轮产品结构优化和技术装备升级发展的重中之重,也是整个产业链需要共同努力的主要技术方向。

冷拔小口径16MnNiV无缝钢管的显微组织与力学性能演变规律

摘要:16MnNiV钢由16Mn,16MnV钢发展而来,棒坯经热穿孔轧制成为管坯后,再进行冷轧、冷拔和热处理,用于制备高强度小口径的高压油管。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)以及物理化学相分析法研究了在拉拔制管过程中小口径16MnNiV 无缝钢管显微组织与力学性能的演变,揭示了其微观组织以及第二相析出的变化规律,并计算了其强化增量,相关结果可以为高强度高压油管的材料研制和性能提升提供参考。结果表明,实验钢在拉拔制管过程中的主要组织为铁素体与珠光体,随着冷拔工艺的进行,实验钢的有效晶粒尺寸呈现减小趋势。从析出情况来看,一次拉拔后退火会增加其析出总量,二次拉拔后退火不改变其析出总量。通过EDS分析得知,析出的第二相粒子为VC。经过冷拔过程以及不同的热处理工艺,实验钢的抗拉强度和屈服强度均逐渐增加,伸长率逐渐降低。强化机理计算可知,由于冷拔过程变形量较大,实验钢屈服强度的提高主要来自于细晶强化的贡献。ϕ6.35mm×3mm 圆管经过热处理后的抗拉强度达到960MPa以上,屈服强度达到864MPa,伸长率达到15.5%,相比于其他16Mn系高压油管产品,力学性能得到较大提升,同时获得了良好的强塑性匹配。

我国油气埋弧焊管技术与产品发展及展望

摘要:回顾了我国油气管道用埋弧焊管工艺装备发展历史,介绍了螺旋埋弧焊、直缝埋弧焊管生产工艺、装备发展进步情况。围绕油气管道代表性工程,介绍了近40年来我国油气输送埋弧焊管国产化及工程应用方面取得的技术进步,以及在新产品研发储备方面的工作。结合当前我国油气管道高质量发展需求、新能源及数智技术发展趋势,就油气输送埋弧焊管技术及产品发展趋势进行了探讨及展望。

结构功能一体化高锰减振钢研究发展概况

摘要:阻尼材料主要通过内耗把振动能转化为其他形式的能量而减少振动和噪声,这种从材料本身入手来实现减振降噪的方法最为直接和有效。作为一种新兴的结构功能一体化钢铁材料,高锰减振钢依靠其大量的ε马氏体和层错等作为阻尼源而呈现突出的阻尼特性,在力学性能、成本以及适用范围等方面也具有独特的综合优势。结合团队前期取得的研究结果,本文主要对高锰减振钢的国内外研究和发展情况进行综述。首先,对高锰减振钢的微观组织特征进行介绍,分析热与变形诱导条件下奥氏体、ε 马氏体和α'马氏体间的相互转变行为;其次,总结了高锰减振钢的力学行为与加工硬化机制以及阻尼性能和机理,对比几种强化机制对于力学性能的影响规律,并阐明了影响高锰减振钢阻尼性能的关键性因素;最后,指出了高锰减振钢研发过程中存在的问题,并对未来的研究进行展望。