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高强钢氢含量预测及可解释性分析框架

高强钢氢含量预测及可解释性分析框架

摘要： 构建了一个基于数据驱动方法的高强钢氢含量预测与可解释性分析框架，系统评估了人工神经网络（ANN）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）和极端梯度提升算法（XGBoost）4 种机器学习模型在多维特征空间下的预测性能，同时进一步利用SHAP（SHapley Additive exPlanations）方法开展可解释性分析，揭示12种元素（铁、碳、钼、锰、钛、钒、硅、铬、铜、镍、铝、铌）含量以及电流密度、温度、充氢时间、应变速率4 种试验条件对氢含量预测的贡献规律及其交互作用。结果表明：ANN、RF 和SVM 模型在训练集和测试集上预测氢含量的均方根误差和预测波动范围较大，部分预测结果在2 倍误差带外；XGBoost 模型在训练集和测试集上均具有较小的均方根误差和预测波动范围，预测结果均匀地分布在2 倍误差带内，该模型对高强钢氢含量的预测性能最佳。ANN 和SVM 模型的6 个特征（碳、锰、硅、铜含量，应变速率，充氢时间）对氢含量预测的贡献相对均衡，表明预测依赖多数特征的综合作用；RF 和XGBoost 模型的1～3 个特征（碳、锰或硅含量）的贡献显著更高，其余特征仅作为辅助信息，对预测结果的影响较小。高低特征值在正负贡献上混杂分布，说明氢含量与各特征存在显著非线性响应，并且预测结果受多特征间的复杂耦合效应影响。
钢铁 2026年06月22日
高强度弹簧钢的研究现状及发展趋势

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。
钢铁 2026年06月18日
碳素钢表面熔覆技术的研究进展

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。
钢铁 2026年06月10日
钢中典型残余元素危害及其控制技术的研究进展

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。
钢铁 2026年06月09日
取向电工钢生产技术进步与发展

取向电工钢生产技术进步与发展

摘要：取向电工钢(Grain Oriented Electrical Steel, GOES)是现代电力能源系统建设的重要基础材料之一,在高效能输变电中发挥着至关重要的作用。由于其制备过程复杂、装备功能精度要求高且工艺控制难度大,实现高性能取向电工钢的生产需要在制造装备及工艺技术方面同步取得重大突破。阐述了取向电工钢在成分设计、显微组织控制及加工工艺等全流程中的技术进展和发展水平。具体分析了取向电工钢中各类合金元素的作用及实现目标成分的关键制备技术;总结了其在轧制和热处理过程中的显微组织演变规律;探讨了轧制和热处理过程中关键工艺参数对显微组织的影响;并概述了关键后加工涂层和磁畴磁化技术的特点。最后结合取向电工钢发展面临的严峻挑战,阐明了该领域未来的研究方向和发展趋势。
钢铁 2026年06月04日
取向硅钢硅酸镁底层的形成、调控及磁性影响因素

取向硅钢硅酸镁底层的形成、调控及磁性影响因素

摘要:取向硅钢作为一种关键软磁金属材料,在变压器铁芯等核心部件的制造中占据着举足轻重的地位。在取向硅钢的生产制造过程中,高温退火工序形成的硅酸镁底层质量至关重要。硅酸镁(Mg2SiO4)作为底层最基本的结构单元,其晶粒的形态分布对取向硅钢磁性和铁损有决定性作用。硅酸镁底层不仅在辅助基体Goss取向二次晶粒择优长大、增强磁畴壁钉扎效应、提高取向硅钢成品层间电阻及调控表面膜层应力等方面发挥着关键作用,而且为后续工序形成高质量绝缘涂层奠定致密且完整的表面基础,是成就取向硅钢产品优异综合性能关键的组成部分。深入解析了取向硅钢退火过程中硅酸镁底层的形成机制及其对硅钢磁性能调控原理;同时分别从SiO2氧化层特性、MgO涂层及其添加剂、高温退火工艺等主要因素,系统梳理并评述了近年来硅酸镁底层质量调控及磁性提升的研究进展。最后,对当前硅酸镁底层研究领域的重点工作进行了归纳总结,并对未来取向硅钢硅酸镁层研究方向进行了展望。
钢铁 2026年05月28日
微合金高强度管线钢的成分、组织及强韧化机理研究进展

微合金高强度管线钢的成分、组织及强韧化机理研究进展

摘要：微合金高强度钢在油气运输领域的应用长达60 余年,随着石油天然气工业的不断发展,对管线钢提出了高强韧、高可焊和抗氢致开裂等综合性能要求。首先回顾了微合金高强度钢的发展,探讨了Ti、Nb、V 等微合金元素和Mn、Ni、Mo、Cu 等合金元素对管线钢再结晶和相变的影响;在此基础上对微合金管线钢的加工工艺(控轧控冷(TMCP)、加速冷却(ACC)、超快冷(SFC)、在线加热配分(HOP)以及高温轧制(HTP))进行了详细介绍;并深入分析了控制轧制过程中奥氏体的再结晶行为及合金元素对奥氏体再结晶的影响机制,控制冷却过程中的相变行为及组织调控方法。最后,对微合金高强度钢的强韧化机理进行了分析,讨论了基于固溶强化、细晶强化、析出强化以及位错强化的强度计算方法,分析了晶粒尺寸、微观组织类型及取向相关性对冲击韧性的影响。可为新一代高强韧管线钢成分设计、加工工艺优化及组织调控提供理论与技术参考。
钢铁 2026年05月26日
高钢级管道环焊焊材的研究现状及发展趋势

高钢级管道环焊焊材的研究现状及发展趋势

摘要：管线钢环焊缝作为管道运输的薄弱点,在富氢环境下服役极有可能发生氢脆从而影响运输安全。本文综述了高钢级管线钢焊接材料的发展现状,分别讨论了管线钢焊材的特点、管线钢环焊缝的强韧化机制和夹杂物对焊缝抗氢性能的影响机理。此外,还探讨了含稀土元素焊材的研究现状及其改善焊缝抗氢性能的作用机理,为新型环焊焊材的开发提供理论支撑。最后展望了防止管线钢环焊缝发生氢脆的研究方向,以期保障工程建设安全。
钢铁 2026年05月21日
钢铁材料强韧性协同提升策略的研究进展

钢铁材料强韧性协同提升策略的研究进展

摘要: 钢铁材料在现代工业中占据着极为重要的地位,其强韧性水平直接关系到工程结构与设备的安全性、可靠性和使用寿命。然而,强度的提升往往以牺牲韧性为代价。因此,通过微观组织精准调控实现钢铁材料强韧性的同步提升,已成为材料科学研究的关键方向。本文综述了近年来提高钢铁材料强韧性的策略,包括晶粒细化、亚结构优化、第二相强化以及复相组织设计等。最后,对复合析出相强化、多尺度组织协同调控以及基于资源节约理念的低成本合金设计等未来研究方向进行了展望。
钢铁 2026年05月20日
金属应力腐蚀行为研究新进展

金属应力腐蚀行为研究新进展

摘要：金属材料因其强度高且具有一定的耐蚀性，易于加工和价格低廉的优点，已广泛应用于建筑、工程、能源和制造业等领域。作为工程结构材料，金属容易暴露在各种复杂、恶劣受力的环境中，从而导致金属应力腐蚀问题十分突出。金属应力腐蚀开裂（ＳＣＣ）作为一种极具破坏性的腐蚀类型，常受到材料、腐蚀环境、应力三者的共同作用。由于影响应力腐蚀行为的因素众多，且腐蚀环境复杂多样，因此给应力腐蚀问题的研究也带来了诸多困难和挑战。本文总结归纳了金属材料应力腐蚀的研究进展，并从腐蚀机理、研究方法和环境因素等方面阐述了金属应力腐蚀的影响，以供相关从业人员参考。
钢铁 2026年05月15日