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金属快速剪切连接工艺及成形力研究

金属快速剪切连接工艺及成形力研究

摘要：剪切连接是无头轧制技术中的重要工艺，变形过程中存在剪切、挤压和镦粗。为掌握成形载荷的变化规律，基于上限法-基元矩形技术和多元回归分析建立了压下量为1倍板料厚度时的成形载荷预测模型，可进行任意刃口宽度和搭接量组合参数下的理论成形载荷求解。对剪切连接进行了工艺实验，分别得到了工艺参数对侧凸率、去头端厚度百分比和载荷值影响的主次顺序，及相对于各判定指标的最优方案。通过建立综合评价指标并进行极差分析得到了最优参数组合。将实验载荷与所建立的预测模型理论载荷进行了对比，两者数据相近，最大相对误差小于8%。该研究为中间坏高温固态剪切连接奠定了理论基础，对生产实践具有一定的指导作用。
钢铁 2025年02月17日
含铜抗菌不锈钢的应用研究现状

含铜抗菌不锈钢的应用研究现状

摘要：含铜（Cu）抗菌不锈钢是一类结构/功能一体化金属新材料，目前已经具备稳定的工业规模生产能力。为应对日常生活、医疗领域和海洋工程装备领域所遇到的细菌微生物污染问题，已经开发出适用于相应领域的多种含Cu抗菌不锈钢新材料。为了探索新阶段含Cu抗菌不锈钢的研发方向，综合介绍了含Cu抗菌不锈钢关键性能的研究进展及在多领域的应用现状，并分析了时代发展给该领域所带来的新的问题与挑战。
钢铁 2024年04月25日
金属链创制

金属链创制

摘要：金属零部件的制造过程涉及合金设计、原材料制备、冶炼、铸坯、锻轧、热处理、精密冷加工等，研究工作理应贯穿金属制造与服役的全生命周期。只有贯通全生命周期技术链，金属的性能才能充分发挥。以往的工艺技术研究多注重“点”的突破，而在金属材料与零部件的加工中间经常出现“断链”现象，导致高端零部件的性能不合格、不稳定、不可靠，甚至大量依赖进口。为解决上述问题，本文以直径8 m级盾构机主轴承研制为例，从套圈用轴承钢的V、B、稀土共合金化设计出发，基于高纯净、高均质轴承钢的制造和高性能轴承零部件精密加工，阐述了轴承制造全流程的关键技术及其关联性，重点介绍了连接轴承材料到轴承零部件的热处理技术和大型滚子的精密加工技术。在此基础上，成功制造了性能优异的大型盾构机主轴承，具备进口替代能力。基于此，本文提出了金属链创制的学术思想，即从材料设计的源头出发，对合金设计、原材料制备、冶炼、铸坯、锻轧、热处理、精密冷加工、装配制造、检测评价、应用考核等全链条进行研发，通过从全链条角度识别各工序的关键数据，并对其进行调控和传递，迭代优化，贯通技术链，打造创新链，对接产业链，实现金属材料与高端零部件的可控制造。
钢铁 2025年11月21日
高强度不锈钢应用及研究进展

高强度不锈钢应用及研究进展

摘要：高强度不锈钢因其优异的综合性能及成熟的生产工艺，已成为航空、航天、海洋、石化工程等高端制造业领域的重要材料。系统回溯高强度不锈钢的发展及应用历程，总结此类钢的强韧化机理及最新研究进展，并详细梳理了影响该钢的氢陷阱行为及氢脆抗力的主要因素。结合现有研究成果，提出了采用多种类纳米级第二相颗粒复合析出强化突破高强度不锈钢强韧性匹配极限的思路；通过调控钢中析出相及逆转变奥氏体的交互析出行为，提高后者的机械、化学稳定性，使其作为钢中裂纹及可扩散氢的双重“陷阱”，从而提高钢的裂纹及氢脆抗力。最后指出未来新型高强度不锈钢的研发须重点关注以材料基因算法、人工神经网络、机器学习为代表的“人工智能化”合金设计理念。
钢铁 2024年04月25日
钢中界面科学研究进展（Ⅰ）

钢中界面科学研究进展（Ⅰ）

摘要：钢中界面包括晶界、相界等，在结构和化学组成上与体相均有明显的差异，在能量上也具有特殊性，对钢的相变机理、服役性能等具有十分重要的影响。近年来，有关材料分析和测试手段得到快速发展，结合第一性原理和有限元模拟等技术和方法，人们对钢中界面科学问题有了进一步深入的认识，也使得这方面的研究内容更加丰富多彩，取得了众多成果。综述了钢中的微观固－固界面调控的国内外研究动态，界面类型涵盖单相钢中的晶界和多相钢中的相界。简要概述了钢中各种界面的形成机理，探讨了不同界面类型的能量差异、取向差异以及应力分布等；重点关注了界面数量调控、界面结构调控和界面偏聚调控，探讨了热处理工艺、变形方式和成型方式等界面调控手段对最终界面结构形成和化学成分偏聚的影响，介绍了先进技术手段在表征界面结构和界面成分偏聚上的应用；同时对界面与位错之间的相互作用模型及其对不连续屈服和加工硬化的影响也进行了简述。最后从界面调控方式、计算机模拟、技术表征手段等方面对界面的未来发展趋势进行了预测。
钢铁 2024年04月25日
钢中界面科学研究进展（Ⅱ）

钢中界面科学研究进展（Ⅱ）

摘要：钢中界面的化学成分、晶体结构、电子结构及其在变形、加热等外部环境作用下的演变行为等都深刻影响着钢的力学和化学行为，主导控制钢的力学、化学和加工性能。钢中界面往往是钢中新相的核点、变形的结点、裂纹的起点、腐蚀的源点。在一定程度上讲，弄清钢中界面科学问题，也就知道了钢失效的本质和提高钢质量的方向。在钢中界面科学研究（Ⅰ）的基础上，以钢中界面为研究对象，详细综述了界面对钢相变行为和服役使用性能的影响。分析了相界及相界成分或析出物偏聚对奥氏体向铁素体转变、奥氏体向贝氏体转变和逆转奥氏体相变的影响；探讨了界面以及界面成分偏聚对强度、塑性和韧性的影响；阐述了孪晶界、相界以及夹杂物／基体之间的界面在疲劳裂纹萌生和扩展方面起到的作用；重点关注了晶界、孪晶界调控以及晶界偏聚调控提高耐腐蚀性能的机理以及应用；分析了各种界面类型对抗氢脆性能的影响并简述了界面在蠕变性能劣化中起到的作用。同时简单介绍了机器学习在界面研究方面的应用，并指出了钢在服役性能中面临的界面科学问题以及今后重点研究方向的建议。
钢铁 2024年04月25日
基于深度学习钢中非金属夹杂物图像识别

基于深度学习钢中非金属夹杂物图像识别

摘要:炼钢过程中钢水易和炉渣、耐火材料、气氛等相互作用形成非金属夹杂物,非金属夹杂物会破坏钢基体的连续性,增加钢组织的不均匀性,进而影响钢铁材料的塑性、韧性、抗疲劳强度等力学性能,成形过程中也易引起产品缺陷。夹杂物的定性检测一般通过扫描电子显微电镜(SEM)和能谱仪(EDS),但耗时较长、随机性也较大。因此,非金属夹杂物的快速检测和识别对改进炼钢工艺至关重要。近年来,随着计算机视觉技术的日渐成熟,基于区域的卷积神经网络(RCNN,region-basedconvolutionalneuralnetwork)算法经过多代演化,并添加了掩码分支网络,形成了Mask-RCNN。Mask-RCNN既能实现夹杂物边框的准确定位,也能实现图像分割和识别分类,可有效应用于夹杂物分割和识别。采用计算机视觉(CV)任务中Mask-RCNN目标检测算法,对低密度钢中典型AlN、Al2O3、MnS和AlN-MnS4类非金属夹杂物的SEM 图片进行训练,经过10000次的迭代训练后,对各类型夹杂物进行边框定位、图像分割及识别分类,并对测试集进行验证,实现了4类夹杂物边框的准确定位和图像分割。所选用模型对夹杂物检测识别效果较好,准确率高,4类目标夹杂物中,MnS和AlN-MnS夹杂物识别准确率达到100%,AlN夹杂物的识别准确率为95.91%,Al2O3夹杂物的识别准确率为83.33%。
钢铁 2024年06月11日
310S和316L不锈钢在超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为

310S和316L不锈钢在超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为

摘要: 在600 ℃、20 MPa超临界二氧化碳(S-CO2)环境中研究了310S和316L奥氏体不锈钢的腐蚀行为。在静态高压釜中对两种不锈钢进行了500 h的均匀腐蚀试验,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等观察和分析了试样表面氧化膜的形貌、成分及结构。结果表明:310S不锈钢的耐蚀性优于316L不锈钢,腐蚀500 h后两种不锈钢的质量增量分别为6.82 mg/dm2 和35.25 mg/dm2;310S不锈钢表面氧化膜厚约1 μm,外层为Fe-Cr-Ni尖晶石,内层为Cr2O3,结构致密具有保护性;316L不锈钢表面氧化膜厚约5 μm,外层为Fe3O4,内层为Fe-Cr-Ni尖晶石,结构疏松不具有保护性。造成两种不锈钢腐蚀行为差异的原因是其铬含量不同。
钢铁 2025年08月11日
稀土元素在钢中的作用研究进展

稀土元素在钢中的作用研究进展

摘要:近年来稀土元素在钢中的作用被逐一发掘出来。通过对最新稀土钢相关文献的调研,梳理分析了稀土元素在钢中的作用机理与理论研究方法。结果表明:在钢中添加稀土元素,除了具有净化、夹杂物变质和微合金化作用外,还在催化表面渗氮和抑制氢扩散等方面起到积极作用,稀土钢的应用领域在逐渐扩大。当然,稀土钢的发展还受到多方面的制约,如稀土原材料、稀土加入技术、工艺顺行程度和组织性能调控方法等。一些先进表征方法能精确捕获钢中稀土元素的偏聚位置并准确鉴定稀土化合物等物相,但对稀土元素在钢中的作用机制及相关组织演变规律无法提供详细解释。因此,着重介绍了基于原子尺度模拟的先进研究理念,采用计算机计算与模拟技术,可以填补稀土原子微观作用机理的缺失,从而加快高品质稀土钢的研发。
钢铁 2024年10月31日
新能源汽车电工钢二十辊轧机轧制工艺技术研发

新能源汽车电工钢二十辊轧机轧制工艺技术研发

摘要: 针对电工钢的材料属性和二十辊轧机的设备特性，研发了二十辊轧机在线监测工艺技术及其板厚与板形控制技术。断带预警系统、巡边测厚系统和精确准停控制系统等在线监测工艺技术为电工钢产品整体品质的提升提供了硬件基础，极大降低了边裂和断带风险，并显著提升了成材率。综合运用预控AGC、监控AGC 和秒流量AGC的板厚控制技术与控制策略和核心算法更先进的板形控制技术，不仅为电工钢规模化生产提供了软件保障，而且对其板形和板厚等核心技术指标完成了有效控制。通过软硬件的协同作用，本轧制工艺技术使带材精度和同板差得到有效控制，厚度精度达±1μm，板形精度达5I。电工钢的成材率和生产效率得以提升，而且其磁性增强、铁损降低，满足了新能源汽车的需求。
钢铁 2025年11月24日