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。

高牌号硅钢冷轧机的发展与应用

摘要:本文系统总结了高牌号硅钢冷轧机及其工艺润滑系统的最新研究成果及应用。结合高牌号硅钢的材料特性,对比分析不同工作辊辊径和摩擦系数对轧制力的影响、各机型的产品覆盖范围等。结果表明,HYPER UC轧机可满足主要新能源汽车用钢需求,最小成品厚度约0.25mm。单机架二十辊轧机可满足所有主流高牌号硅钢的生产,最小成品厚度约0.15mm。连轧机领域,配合“直喷+循环”的工艺润滑系统,小六辊连轧机可生产成品厚度在0.2mm 以上的部分高牌号取向硅钢。十八辊连轧机由于工作辊辊径更小,道次压下率更大,最小成品厚度可降至约0.17mm,但受限于支撑材料强度和轧辊冷却能力,最大轧制速度低于六辊轧机,机组产量低。

激光粉末床熔融制备热作模具H13钢的研究进展

摘要: 近年来,激光粉末床熔融( laser powder bed fusion,LPBF) 作为一种先进的增材制造技术,已吸引了广泛的关注和研究。利用其高自由度的成形方式,可以设计制造出合适的冷却流道来对热作模具进行控温,从而提高模具的冷却效率及使用寿命。因此,LPBF 技术在热作模具的成形制造中得到了广泛应用。H13 钢具有高强度、高硬度、良好的耐回火性等优点,是热作模具最常用的工具钢之一。关于LPBF 技术在H13 钢中的应用一直是该领域的研究焦点,也已取得显著进展。基于此,首先阐述了LPBF 制备H13 钢的成形性能,分析了打印工艺参数对成形缺陷的影响,介绍了控制打印开裂的方法; 其次,对沉积态与热处理态的LPBF 成形H13 钢的微观组织和力学性能进行介绍,详细论述了打印成形及后续热处理过程中的组织演化,在此基础上分析了微观组织对强度、硬度、塑性等方面的影响; 同时也对LPBF 成形H13 钢在热作模具中的服役性能进行了总结,沉积态的LPBF 成形H13 钢具有良好的抗回火软化及抗热疲劳性能。最后,对具有随形冷却流道的LPBF 成形H13钢热作模具在实际中的应用情况进行了总结分析,指出随形冷却流道在提高冷却效率、延长模具使用寿命等方面的显著优势。

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。

钢中典型残余元素危害及其控制技术的研究进展

摘要:随着中国“碳达峰、碳中和”战略的提出与实施,冶金行业面临着巨大的碳减排压力。相比于传统高炉-转炉炼钢,电炉炼钢碳排放更低,是近零碳排放炼钢的重要途径之一。电炉炼钢的主要原料是废钢,其含有的残余有害元素,如铜、锡、砷、锑等对生产流程的顺利进行以及钢铁产品的最终性能有着重要影响。综述了典型残余元素的来源及控制标准、危害机制、脱除及减害控制方法等方面的研究进展。残余元素在钢液凝固过程中产生溶质凝固偏析容易产生内部裂纹,在晶界的偏聚行为使晶界强度下降会导致钢的热塑性变差,或造成第二类回火脆性,此外在钢基体和氧化层之间的富集也会造成表面热脆。配料稀释法作为工业生产中控制残余元素危害的主要手段,成本高且不能从根本上解决残余元素问题。而添加抑制元素如硼、稀土等可以生成残余元素化合物上浮去除,或形成竞争偏聚,降低残余元素危害。

超薄因瓦合金带材研究进展

摘要:因瓦合金以其极低的线膨胀系数和优异的软磁性能而闻名,已广泛应用于精密光学、微电子、磁屏蔽和航空航天等行业。本文重点介绍超薄因瓦合金带材产品,这类产品对于精密金属掩模版和精密机电元件等高端应用至关重要。文中系统总结了包括电铸、精密冷轧以及后续表面质量强化工艺在内的先进制造技术,并对其制造机制、技术优势和现有局限性进行了比较。此外,本文还全面综述了织构调控、退火参数控制、脉冲电流辅助处理和氢气退火等关键性能优化策略,以阐明因瓦合金带材强化和软磁性能增强的内在机制。研究人员特别关注高纯冶金在确保超薄产品表面无缺陷和尺寸稳定性方面日益增长的重要性,目前其制备技术已成为关键瓶颈。总体而言,精确控制工艺参数、高洁净度冶炼以及多性能协同优化的举措是实现超薄因瓦合金高性能的关键。

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。

碳素钢表面熔覆技术的研究进展

摘要:熔覆技术因稀释率低、热影响区小和覆层强度高等特点,在工业中被大量应用。概述了冷金属过渡熔覆、激光熔覆与等离子熔覆三种常见的熔覆方法及研究现状,并从工艺参数、数值模拟、复合熔覆和外部辅助等方面对熔覆层表面成形和熔覆层质量控制进行了综述。最后,对表面熔覆技术的研究方向进行了展望。

马氏体时效钢中逆转变奥氏体形成机制及性能影响进展

摘要:传统的马氏体时效钢凭借优异的强度与加工性能,在航空航天、高端装备等领域应用广泛,但传统马氏体时效钢因内部析出相形态与分布不佳,存在塑性韧性不足的应用瓶颈。为突破这一局限,系统综述了马氏体时效钢中逆转变奥氏体的形成机制、调控路径及其对材料性能的影响规律。研究表明,镍、钴、钼、钛等关键合金元素通过富集偏析、促进析出相生成等方式,显著影响逆转变奥氏体的形核与稳定性;固溶-时效、增材制造、轧制等工艺通过调控温度、应力、元素扩散行为,可实现逆转变奥氏体体积分数与形貌的精准调控。逆转变奥氏体与马氏体基体形成的多相组织,能通过相变诱导塑性ransformation-induced plasticity,TRIP)效应实现强度与韧性的协同优化,其体积分数、分布状态与材料抗拉强度、硬度、塑性呈现明确的定量关系。通过整合热力学与动力学分析,建立了“合金元素-析出相-工艺-逆转变奥氏体-性能”的完整关联体系,为马氏体时效钢的成分设计、工艺优化提供了理论支撑,同时展望了其在增材制造复杂构件、低成本合金开发、极端环境服役材料等领域的应用潜力,为高性能马氏体时效钢的研发与工程应用奠定基础。