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高Cr马氏体耐热钢的协同强化机制及形变热处理应用

高Cr马氏体耐热钢的协同强化机制及形变热处理应用

摘要： 高Cr (9%~12%，质量分数)马氏体耐热钢因其较高的热导率、较低的热膨胀系数以及优异的高温蠕变强度等优点而被认为是超超临界火电机组关键设备升级改造的主选材料。然而，服役过程中高Cr 马氏体耐热钢高温蠕变强度的不断弱化严重影响了其安全可靠性。以往提升高Cr 马氏体耐热钢高温蠕变强度的主要手段是通过合金成分优化设计来促进沉淀相弥散析出，但单一析出强化效应对蠕变强度的提升效果非常有限。近年来，位错-沉淀相-界面协同强化效应在提升高Cr 马氏体耐热钢高温蠕变性能方面表现出显著效果。其原理是通过形变热处理引入位错来促进多种沉淀相弥散析出，同时通过控制相变来细化板条组织，增强位错、沉淀相及界面3 者之间的交互作用，从而实现多类蠕变强化效应的协同提升。本文总结了高Cr马氏体耐热钢的协同强化机制及形变热处理组织调控，从高温蠕变强度提升角度回顾了合金成分的优化历程，阐述了热处理过程中的相变行为及高温组织退化机理，对比分析了单一析出强化效应及形变热处理后位错-沉淀相-界面协同强化效应对其高温蠕变强度的影响规律，并基于焊接接头蠕变失效行为探索了形变热处理对焊接热影响区的组织调控机制，以期为高Cr马氏体耐热钢及其他火电机组用沉淀型强化耐热钢的材料设计及工程应用提供指导。
钢铁 2024年10月16日
高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

高钢级管道焊缝材料应力应变本构关系确定方法

摘要:高钢级管道环焊缝作为油气管道关键薄弱环节一直受到工程界与科研界的关注,它作为一种典型的焊接结构具有明显的非均质性,这会导致环焊缝材料轴向力学性能无法准确测试,严重影响管道环焊缝安全评价的准确性。基于MATLAB-PYTHON-ABAQUS联合仿真提出了一种高钢级管道焊缝区材料应力应变本构关系优化反演方法。开展了4组不同缺口尺寸的单轴拉伸试验,得到了各试样的载荷位移曲线;利用贝叶斯正则化反向传播(BRBP)神经网络与灰狼优化算法(GWO)得到了焊缝区材料真实应力应变本构关系,并通过试验数据充分验证了本构关系的准确性,结果表明相对误差小于1%。所提出的反演思路同样适用于均质金属材料大应变范围应力应变曲线的测定。该反演方法的提出可为高钢级管道环焊缝安全评价提供准确的应力应变本构关系及强度匹配关系,进一步保障了油气管道的安全运行。
钢铁 2024年09月30日
超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

摘要:针对超临界CO2动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO2环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO2在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明:700℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe3O4 层、内侧FeCr2O4层,氧化层内部主要为C23C6型碳化物;CO2优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO2发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散;腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO2材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合分析方法,也为关键高温承压部件材料的遴选及腐蚀寿命预测提供了数据支撑。
钢铁 2024年09月25日
基于综合智能模型的碳钢大气腐蚀重要变量提取和依赖关系挖掘

基于综合智能模型的碳钢大气腐蚀重要变量提取和依赖关系挖掘

摘要：针对碳钢在大气腐蚀过程中影响变量多且作用机制复杂的问题，提出一种基于综合智能模型的重要变量挖掘框架，利用该框架可以挖掘影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量及其对腐蚀电偶电流产生的影响. 本文通过大气腐蚀监测仪（ACM）收集了我国5个试验站点的大气腐蚀数据，首先，构建了随机森林（RF）、梯度提升回归树（GBRT）和BP神经网络（BPNN）三种机器学习模型；其次，利用多模型集成重要变量选择算法（MEIVS）量化环境变量的重要性并提取影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量；最后，绘制了环境变量与腐蚀电偶电流的局部依赖曲线（PDP）. 仿真结果显示，MEIVS 算法挖掘出的重要环境变量更符合大气腐蚀的先验规律；PDP与MEIVS算法的结论具有很好的一致性，重要环境变量对应的PDP的变化幅度大，且PDP的变化趋势能够反映环境变量对腐蚀电偶电流的影响.
钢铁 2024年09月04日
高速钢耐磨材料研究进展

高速钢耐磨材料研究进展

摘要：本文介绍了国内外高速钢耐磨材料研究进展，主要综述了高速钢耐磨材料的发展简史、合金成分、制备工艺、热处理工艺、计算科学、力学性能及工程应用，系统总结了高速钢耐磨材料的研究特点，从合金成分、微观组织及力学性能方面加以阐述。秉持成分是基础、组织是关键、工艺是手段和性能是目的的观点，为高速钢耐磨材料的研究及开发提供实质性价值。此外，计算科学的应用范围不断扩大，金属耐磨材料研究将趋于多样化，是一种不可或缺的研究性手段。最后，根据高速钢耐磨材料研究技术所要面临的问题和挑战，展望了五个研究方向，以促进高速钢耐磨材料产业技术创新发展。
钢铁 2024年08月29日
42CrMo钢的动态力学行为及高应变率效应的本构模型

42CrMo钢的动态力学行为及高应变率效应的本构模型

摘要：为研究42CrMo钢的冲击动态力学性能及本构模型, 进行了冲击动态压缩实验和金相观察. 材料表现出强烈的应变率依赖性, 同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为. 采用热激活理论, 分别考虑热应力和非热应力来解释变形机理, 得到了应变率效应的描述. 基于此, 本文提出含高应变率效应的动态本构模型, 通过绝热剪切准则来确定失稳的起始点, 并与模型进行耦合. 该模型能很好地描述42CrMo钢的准静态和冲击动态力学行为, 特别是应变硬化效应和应变率效应.
钢铁 2024年08月28日
不锈钢在水处理设备中的应用及其酸洗废水处理工艺

不锈钢在水处理设备中的应用及其酸洗废水处理工艺

摘要：不锈钢作为一种耐腐蚀耐磨的材料，因其优越的性能在水处理领域中得到广泛使用。我国正处于不锈钢产能调整时期，不锈钢在水处理领域的应用需要进一步的拓展丰富，其生产过程也应符合环保标准。不锈钢在水处理领域中的应用主要为管材、容器、机械设备和水处理材料，一方面应寻求不锈钢应用的新领域，另一方面需在不锈钢应用的成本、技术和适用性上改进。不锈钢生产过程中产生的酸洗废水须进行无害化、资源化处理，其处理工艺有待进一步优化改良，并提高酸洗废水的资源化回收率，降低处理成本。
钢铁 2024年08月12日
模具材料发展趋势及表面强化

模具材料发展趋势及表面强化

摘要：阐述了模具在国民经济中的重要性，简介模具材料研发和应用现状，预测发展趋势，重点解析模具表面强化工艺方法，提出了发展模具材料建议，论述了表面强化方法及其选择原则和应用案例，指出振兴民族工业，必须模具先行。
钢铁 2024年07月30日
感应加热在钢丝生产中的应用

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。
钢铁 2024年07月24日
汽车雨刮器用钢片热处理研究

汽车雨刮器用钢片热处理研究

摘要：对雨刮器用65Mn,钢片油淬火回火热处理工艺进行研究。介绍了65Mn钢化学成分以及对雨刮器用钢片的技术要求，给出雨刮器用65Mn扁钢丝工艺流程。通过试验得出最佳工艺参数：奥氏体化温度840℃，回火温度450℃，获得的产品硬度为51.2HRC，平整度（L＝500mm）不大于0.1mm，产品表面氧化均匀，性能符合客户要求。
钢铁 2024年07月19日