中国高速车轮产品质量性能研发应用进展

摘要:介绍了自20世纪90年代中国铁路大提速至今天“复兴号”中国标准动车组投入运营,马钢为满足中国高速铁路的发展,针对高速车轮产品服役过程出现的问题及质量要求,在高速车轮成分自主设计、非金属夹杂物控制、制造工艺等开展的一系列研究工作,试制的车轮实物质量优于进口产品,并通过装车运用对其服役性能进行综合评价,最终形成了从产品研究到推广应用的系统研发闭环,支撑了中国客运时速由最初不到80 km/h发展至350km/h以上,实现了高速车轮技术自主化、产品国产化,同时对马钢下一步高速车轮产品品种开发及市场开拓等工作进行了展望。

辊冲复合成形研究现状

摘要: 辊冲复合成形( 链模成形) 是一种新型轻量化的金属成形工艺,该工艺融合了辊压和冲压的相关技术特点,具有节能、成本低和效率高的显著优势,特别适合轻量化、变截面材料的成形。该工艺通过扩大虚拟圆弧半径来延伸有限成形长度,将成形过程变成一种近似于连续成形的方式,该过程类似于具有超巨大辊轴半径的辊压成形过程。随着成形长度的增加,峰值和残余长轴应变减少。因此,辊冲复合成形的产品中有着更低的冗余塑性变形和残余应力。目前,该工艺是新能源汽车、建筑、电子以及轨道交通等行业中轻量化、变截面零部件的最有前景的成形工艺之一。系统回顾了辊冲复合成形等截面和变截面技术理论在国内外的研究现状、辊冲复合成形仿真和实验工作在国内外的发展及应用。介绍了辊冲复合成形相关装备开发的研究进展。展望了辊冲复合成形的前沿和发展趋势,包括可折叠曲面、最优成形曲面、轻量化材料、柔性辊冲复合成形、微辊冲复合成形和智能制造。

超塑性材料现状及新型超塑性低中碳合金钢研发

摘要:在分析超塑性金属材料现状及发展趋势的基础上,对低中碳钢、高碳钢和双相不锈钢、奥氏体钢等钢铁材料的超塑性研究进行了归纳分析,提出了低成本量大面广低中碳合金钢将成为超塑性材料研发的一个重要方向。研究结果表明,通过科学合金化设计、精细组织调控和初步超塑性行为研究,可以获得在10-2/s应变速率和750~850℃下具有1 000%超塑性的低成本超塑性低中碳合金钢。这种优异超塑性性能主要归因于形成超细晶组织的合金化设计与组织调控。该研究成果打破传统低中碳钢不具有超塑性的局面,实现了可工业化超塑性能的低中碳合金钢创新发展,将推动超塑性钢材在航空航天和交通运输等领域的广泛应用。

激光粉末床熔融技术制备双相不锈钢研究进展

摘要: 双相不锈钢(DSS)因其优异的综合性能, 在海洋、化工等领域得到广泛应用。传统方法制造DSS 具有形状受限、成本高、材料利用率较低的缺点, 激光粉末床熔融(LPBF)技术因其高精度和适合制造复杂几何形状的能力而备受关注, 为制备高性能、复杂结构的双相不锈钢提供了新的途径。该方式制备的DSS 微观结构以铁素体为主, 晶粒细小(1~10μm), 通过调整工艺参数和热处理可优化两相比。在力学性能方面表现出高硬度和抗拉强度, 但延展性、疲劳强度和耐摩擦性较低, 可通过合适的热处理工艺进一步改善。其耐腐蚀性与传统双相不锈钢相当, 钝化膜较厚, 但受孔隙和合金元素蒸发的影响较大。未来研究应聚焦于合金设计、工艺优化和数值模拟, 以进一步提升LPBF DSS 的综合性能并推动其在航空航天、石油化工、能源及生物医疗等领域的工业化应用。

冶金流程典型大宗固废制备无机纤维材料进展

摘要: 在当前“双碳”背景下,冶金流程典型大宗固废及其他大宗工业固废的高值化利用已成为行业亟待解决的问题。冶金流程大宗固废中的高炉渣、除尘灰与其他大宗工业固废中的粉煤灰与煤矸石中均含有较丰富的硅、铝等有效资源,通过相应调质、配比处理,可以将上述固废制成具有良好隔热耐火性能的无机纤维材料,进而实现冶金流程大宗固废及其他大宗工业固废的高值化利用。总结了以调质高炉渣作为原料制备矿棉纤维、以除尘灰协同粉煤灰或煤矸石作为原料制备硅-铝系陶瓷纤维材料的研究进展;从基本原理、试验研究及生产实践3个方面分析了喷吹法与离心法制备无机纤维的研究进展。分别开展了以调质高炉渣为原料通过喷吹法与离心法制备矿棉纤维的中试试验研究,结果表明,喷吹压力对纤维渣球含量的影响较显著,对纤维平均直径的影响较小,当喷吹压力从0.20 MPa 升高至0.38 MPa 时纤维渣球质量分数从25% 下降至16%,纤维直径基本无变化;辊轮转速对纤维渣球含量基本无影响,对纤维直径的影响较为显著,随着辊轮转速升高,纤维平均直径从3.17μm 下降至2.73μm;对比了2种方法制得矿棉纤维在纤维直径、纤维渣球含量及纤维抗压强度3个方面的差异。另外,概括了以冶金流程大宗固废协同其他大宗工业固废为原料制备的硅-铝系无机纤维材料在建筑、工业、气凝胶及光催化材料方面的应用前景;在现有的研究基础上提出了冶金流程大宗固废制备无机纤维材料的研究方向,以进一步推动行业实现变废为宝,节能降碳。

奥氏体金属材料高温疲劳行为及失效机理研究进展

摘要:奥氏体金属材料由于具有优良的力学性能及耐腐蚀性能被大面积用于建造超超临界火电及核电机组。火电机组启停及快速变负荷导致的温度波动以及核电机组流致振动、热分层等因素会产生交变应力,导致材料疲劳失效。本文介绍了近年来电站用典型奥氏体金属材料高温疲劳行为的研究现状,综述了高温空气及高温高压水环境下温度、载荷、微观组织及试样形状等因素对奥氏体金属材料疲劳性能的影响规律,系统阐述了不同环境下奥氏体金属材料的高温疲劳行为及失效机理,总结了影响奥氏体金属材料疲劳寿命的具体因素,为先进发电机组高温金属材料疲劳失效行为分析提供理论基础和方法。

高强度弹簧钢的研究现状及发展趋势

摘要:在全球制造业高速发展的大背景下,高性能弹簧作为重型机械与精密设备所需的关键器件,其需求量不断增加,性能要求也不断提高。提升弹簧钢的强度以及延长其使用寿命,是当前国内外学者对高强度弹簧钢的研究重点。本文根据当前弹簧钢的研究现状,分别从弹簧钢的热处理工艺、表面改性及强化等方面进行了阐述,分析了第一性原理在弹簧钢研究中的重要性,总结了弹簧钢高强度化的国内外研究现状及弹簧钢的发展趋势,为高性能弹簧钢的发展提供理论支撑和技术参考。

盾构机滚刀刀具用钢研究现状及进展

摘要:随着国家不断推进现代化进程,大量基础设施建设工程需要使用盾构机来构建隧道,而盾构机最重要的零件之一是盾构刀具,刀具质量的好坏是盾构机工作效率直接影响因素。简要介绍了盾构机滚刀刀具用钢的应用情况及研究现状,重点综述了AISI 4340钢、H13钢、SKD11钢3种合金钢的成分设计,热加工工艺以及一些改性技术的应用,显微组织特征与力学性能等方面的研究进展,指出现在主要滚刀用钢在高强度情况下存在韧性不足、制造成本高等缺点。并表明可以通过添加Ce、Gd、Y等稀土元素,或者经过临界退火使材料具有双相组织,采用离子渗氮等手段来提高盾构机滚刀用钢的性能和使用寿命。

柔性轧制及其实现方法

摘要:介绍了柔性轧制的概念,将柔性轧制分为几何形状尺寸的柔性调控和产品性能柔性控制两种类型,分别介绍了两类柔性轧制的实现方法和相关技术。在形状尺寸柔性调控中,利用对轧辊辊缝及孔型的灵活控制,获得具有形状尺寸优化、负载能力增强的产品,满足一些特定需求,实现节材减重、节能减排;在轧制中对组织性能进行柔性控制方面,介绍了从早期一钢多能、一钢多用,到用同一种化学成分生产不同晶粒尺寸的产品,获得不同力学性能的状况,再到近期提出的UniSteel概念,以单一化学成分取代已有的繁多汽车用钢品种;最后对柔性轧制技术的发展进行了展望。

热轧钢材免酸洗还原退火热镀锌技术进展

摘要:介绍了热轧钢材免酸洗还原退火热镀锌的主要技术进展,从钢材氧化铁皮的精细化控制技术入手,结合氧化铁皮退火还原和热浸镀锌过程中各个控制环节的研究成果,进行了氧化铁皮的精细化控制、氧化铁皮高效还原以及基于免酸洗还原退火的热镀锌等关键技术的开发,并进行试制生产。试制结果表明,采用免酸洗工艺生产的热浸镀锌板表面质量良好,锌层延展性优良,能够满足使用要求,同时大幅降低吨钢成本,能够创造更大的经济效益。