最新刊期
2023年第44卷第5期
序言
- 摘要：根据对钢铁行业低碳发展的分析和设想，未来钢铁生产制造流程将在减量化发展进程中，逐渐演变为高炉-转炉长流程、全废钢电弧炉短流程和氢冶金-电弧炉流程三大类。影响三类钢铁生产制造流程碳排放水平的关键因素包括流程结构、原料结构、能源结构、产品结构、装备水平、管理水平、技术水平等。采用中国钢研构建的双碳分析模型（CISRI-CPCN），绘制了三类流程的降碳路线图。研究结果表明，三类流程碳排放量逐年降低。从2020―2060年，长流程的CO2排放量从2.0 t/t（钢）降低到0.87 t/t（钢），可通过碳汇、碳交易等手段实现碳中和。2050年短流程从0.45 t/t（钢）降低到接近0，有望实现“近零碳”冶炼。2060年氢冶金电弧炉流程（50%废钢+50%HDRI原料结构）从1.31 t/t（钢）降低到接近0，基本实现碳中和。综合考虑国民经济的发展需求，建议未来钢铁行业在减量化发展过程中，对三类流程的产品结构进行逐步调整。长流程的产品结构应逐步过渡到以生产平材产品为主，特别是高端板材，主要布局在沿海深水港地区。短流程应以建筑用长材为切入口，逐步替代中小高炉-转炉流程，部分生产合结钢等优特钢或不锈钢等单一品种，主要布局在废钢资源丰富的城市周边。目前氢冶金-电弧炉流程尚处于探索和开发阶段，需要克服其在绿氢、经济性、技术可靠性以及工程化等方面的诸多困难。关键词：钢铁制造;流程结构;全废钢电弧炉;氢冶金;低碳发展8|2|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：将CO2用于炼钢工艺可实现对CO2资源化利用，是一种绿色化、低成本、高效率和易实现的冶炼技术。本文以采用CO2炼钢工艺为立足点，介绍了近年来CO2在转炉、电弧炉等流程的应用研究现状和发展情况。同时，结合基于钢铁企业的实际运用情况，概述了CO2资源化利用在炼钢过程中的可行性和实际效果。CO2可作为反应气体、保护气体、搅拌气体应用在炼钢工艺过程中，具有生产成本低、热力学条件好、搅拌能力强等优点，应用前景非常广阔。实际生产表明，采用CO2炼钢可提高铁水脱磷率5%～7%，吨钢节约生产成本9元以上。CO2在炼钢工艺中的资源化利用将是实现我国钢铁行业高效率、低成本减排的重点研究方向之一。以我国年产粗钢10亿t估算，采用CO2炼钢工艺可降低钢铁行业CO2总排放量约5%左右。关键词：CO2;炼钢;资源化利用;节能降耗3|2|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：喷射成形是制备高性能高合金化工具钢的一种先进工艺技术，具备短流程、成本低、绿色化的技术优势。目前，喷射成形制备高合金工具钢在国内已逐步实现规模产业化。本文重点介绍了国内外喷射成形高合金工具钢的发展及研究进展；总结了喷射成形高速钢、模具钢的微观组织和力学性能特征；提出未来喷射成形高合金工具钢的发展应注重利用数字化、智能化等控制技术进一步提高产品的质量和性能稳定性，系统研究及建立合金成分-工艺参数-组织性能特征-服役应用的关系，并通过探索新工艺和新方法，发挥喷射成形的工艺优势及应用前景。关键词：喷射成形工艺;高合金工具钢;组织特性;力学性能4|2|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：高强度钢的增材制造已成为金属增材制造领域发展的主要方向之一，首先，对增材制造金属材料与技术的研究进展与前沿动态进行了追踪，分别对低合金超高强度钢、高合金超高强度钢以及高强度不锈钢三种类型高强度钢重点牌号的相关研究进行分析，详细总结了各种典型高强度钢的制粉和打印工艺、热处理工艺以及组织性能等方面的相关工作。其次，重点关注了国内外增材制造高强度钢的典型应用和主要研究成果。针对目前高强度钢增材制造领域标准体系建设的不足，在专用合金的正向设计与研发、大尺寸高精度与智能化装备发展以及标准体系建设三个方面提出了相关建议。基于对增材制造高强度钢的研究与应用进展的分析，提出了领域重点关注方向以及相关技术进一步发展的趋势，以助于促进增材制造高强度钢的工业化推广应用。关键词：增材制造;高强度钢;制备工艺;微观组织;力学性能2|2|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：分析了直接还原铁作为废钢替代品进行电弧炉炼钢的工艺技术特征，并阐明了影响冶炼电耗的主要因素。结果表明，熔池较大留钢量（≥40%）和诸如强化供氧、底吹和电磁搅拌的强化搅拌始终是促进熔化和缩短冶炼周期（可缩短8%～10%）的重要手段。直接还原铁比例超过30%宜采用连续加料，冶炼前期和中期加料速度一般等于熔化速度28～33 kg/min（供电功率1 MW），需匹配石灰和白云石以防渣线侵蚀，冶炼全程应喷碳使泡沫渣埋弧操作以保证供电效率。为降低冶炼电耗，应控制w［C］1%～4.5%、金属化率≥90%、w［SiO2］≤6%、w［P］≤0.1%、w［S］≤0.04%，使用高C、高金属化率、低SiO2、低P、低S和较高温度的热直接还原铁。采用直接还原铁竖炉和电弧炉相结合的紧凑短流程工艺是低碳节能和洁净化生产的重要方向。关键词：电弧炉;直接还原铁;电耗;低碳节能;洁净化2|1|0更新时间：2026-01-21
综述
- 摘要：大冶特钢通过70 t电弧炉→LF→RH精炼→20 t模铸钢锭→锻造的工艺试制出直径
- 摘要：通过调整炼钢成分（质量分数），将V含量由0.09%降低到≤0.005%，Cr含量由0.28%降低到≤0.05%，Mn含量由0.85%降低到0.70%，在降低了合金元素情况下，通过调整连铸轻压下工艺、在线热处理技术（吐丝温度890～910 ℃、盐槽温度510～520 ℃）生产的ϕ15 mm YL82B-QM高强钢绞线盘条，平均抗拉强度达到1 227 MPa，断面收缩率39.3%，索氏体化率98%，同圈强度在40 MPa范围内，晶界渗碳体和心部马氏体≤1.0级；与传统的Cr、V合金化ϕ15 mm YL82B-V风冷盘条相比，盘条性能更加优良，降低了合金成分的加入量，且不需要风机冷却，极大的降低了能源消耗，做到了绿色环保工业生产，该盘条用于生产ϕ10 mm 1 570 MPa级轨枕钢丝，经过客户验证，钢丝抗拉强度、延伸率、弯折等重要指标均符合标准要求。关键词：在线热处理;YL82B-QM;高强钢绞线;轨枕钢丝2|0|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：基于时速400 km高铁对车轴高疲劳性能的要求，分析了车轴超高疲劳性能的机理，细小的碳化物尺寸及马氏体板条尺寸是高疲劳性能的关键，确定了马氏体板条束宽度、析出相的分布等组织参量为影响高铁车轴钢屈服强度的关键控制单元，设计了高铁车轴钢的目标组织，通过高通量计算确定了时速400 km高铁车轴钢的最优合金成分。研发的时速400 km高铁车轴，经850～950 ℃淬火、620 ℃高温回火时具有较好的强韧性匹配，抗拉强度＞880 MPa，-40 ℃冲击功达180 J。该工艺处理车轴的晶粒度和碳化物尺寸细小，晶粒细化至9.0级，高周及超高周疲劳性能均达标。车轴经整体热处理后小尺寸试样超高周疲劳试验稳定为3级，108循环周次下疲劳极限为517 MPa，疲劳极限高。通过车轴微缩样品预测了车轴整体疲劳性能，预测值与实际值一致性好，车轴整体在320 MPa试验力下通过107周次疲劳考核。关键词：时速400 km高铁车轴钢;高周疲劳;超高周疲劳;微观组织2|1|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：根据国内商用飞机起落架用300M钢研究和生产现状，介绍了国内单真空300M钢生产工艺以及疲劳性能控制现状，分析了国产单真空300M钢疲劳强度与抗拉强度、断裂韧性的对应关系，以及疲劳起裂过程中非金属夹杂物种类、喷丸强化作用等，展望了国内商用起落架300M钢未来市场潜力及大尺寸、高性能的绿色发展方向。通过研制攻关，国内形成了商用飞机起落架300M钢单真空冶炼技术，抚顺特钢和宝武特冶已建立了单真空300M钢生产体系且具备批量供货能力。研制生产过程中还需重点关注材料的批次稳定性、纯净度及疲劳性能，加强生产过程控制，持续优化熔炼和锻造工艺，降低能耗及成本，积累数据并完善材料标准体系，同时研制ϕ1 080 mm及更大锭型的单真空300M钢，在质量、标准、成本及认证等方面与国际全面接轨。关键词：300M钢;单真空熔炼;抗拉强度;疲劳性能;非金属夹杂物3|3|0更新时间：2026-01-21
产品研发
- 摘要：采用Meltflow-VAR软件，选取稳态熔速为3.6、3.9、4.2、4.5、4.8、5.1 kg/min六种工艺曲线，对M54超高强度钢
- 摘要：采用Meltflow-VAR模拟仿真手段，研究了真空自耗重熔过程中熔化速率对低成本耐腐蚀高强度不锈钢铸锭熔池形状和宏观偏析的影响规律，熔炼速率从3.2 kg/min增加到6.2 kg/min，金属熔池体积逐渐增加，熔池形貌逐渐由“浅平状”向“U型”再向“深V型”转变；熔炼速率由3.2 kg/min增加到5.2 kg/min，稳态阶段熔池深度由120 mm增加至175 mm，熔速超过5.2 kg/min，熔炼达到稳态所需时间延长，铸锭柱状晶比例增加，合金元素的偏析程度加剧。熔炼速率为4.2 kg/min时，糊状区宽度较窄，稳定熔炼阶段熔池深度为140 mm。对4.2 kg/min熔速下铸锭质量进行评定，该熔速下铸锭不同位置合金成分具有良好的均匀性，低倍组织检测结果显示，铸锭无明显宏观组织缺陷。1 220 ℃均匀化处理4 h后，钢中C、Cr、Ni和Mo的显微偏析得到明显改善。关键词：高强度不锈钢;真空自耗重熔;成分偏析;数值模拟;均匀化3|0|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：本文利用10 kg级保护气氛电渣重熔炉，研究了两种电渣重熔渣系对C-HRA-3耐热合金电渣锭夹杂物数量、尺寸、分布规律的影响。结果表明，60%CaF2-20%Al2O3-10%CaO-10%MgO渣系的液相线温度为1 417 ℃，新型50.4%CaF2-26.1%Al2O3-19.5%CaO-4%MgO渣系的液相线温度为1 324 ℃，且固液两相区的温度区间较窄，液态熔渣的电阻率高，可实现C-HRA-3合金电渣重熔的高熔速稳定冶炼。两种渣系冶炼的电渣锭中，夹杂物主要包括氧化物、碳氮化物和硫化物等类型，电渣锭边缘位置夹杂物数量与自耗电极相近，电渣锭边缘到中心位置夹杂物数量呈现出逐渐减少的趋势。两种渣系冶炼的电渣锭中，氧化物夹杂的平均尺寸分别为3.019 μm和2.341 μm。新型渣系冶炼的电渣锭中，沿径向不同位置处，尺寸＞3 μm的氧化物夹杂数量占比均更小，对C-HRA-3合金大尺寸氧化物夹杂具有更显著的去除效果。关键词：电渣重熔;渣系;C-HRA-3耐热合金;夹杂物2|0|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：针对N08120镍基合金厚板的生产全流程，利用金相显微镜、扫描电镜和Thermo-Calc软件，分析了各工序材料内部析出规律，结果表明，N08120镍基合金厚板中的主要析出类型为Z相，且伴有弥散的MX型析出相，二者沿轧制方向呈条带状分布。除此之外，在生产过程中，钢锭和锻坯中还分别发现有σ相和M23C6的析出，以及MX向Z相的过渡态。分析可知，模铸过程钢锭内部散热慢，有利于NbN向Z相的转变，钢锭表面在模冷过程中长期在中低温停留，发现有σ相析出。而锻坯和钢板变形后均为空冷，主要析出相类型为Z相和MX相。在固溶热处理后，钢板内析出相种类和分布未发生明显变化，表明Z相和MX相析出速率快，热稳定性高。关键词：N08120镍基合金;热轧厚板;Z相;析出规律3|0|0更新时间：2026-01-21
冶炼与凝固
- 摘要：利用Gleeble-3800热力模拟机，在温度950～1 150 ℃，应变速率0.1～10 s-1，变形量为70.9%的条件下，对9Cr3W3Co合金进行了单道次热变形实验。为了更好地模拟现场过程，分别采用道次变形量由大到小以及道次变形量由小到大的方案，进行多道次变形过程模拟，应变速率为5.0 s-1，总变形量为70.9%。研究了汽轮机叶片用9Cr3W3Co合金动态再结晶行为的变形特点，得到了合金的应力-应变曲线，并利用动态材料模型构建该合金在不同变形条件下的三维热加工图。结果表明，9Cr3W3Co合金的应力-应变曲线表现出应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的增大而增大。为准确描述三者间的关系，建立了双曲正弦本构方程，最终得到其热激活能为655.051 kJ/mol，结合微观组织演变的结果分析，得出合金的最佳热加工区域应为：变形温度1 050～1 150 ℃，应变速率0.1～1 s-1，并且在快锻变形过程中，先大变形后小变形的锻造工艺有利于获得均匀的晶粒尺寸。关键词：9Cr3W3Co;本构方程;3D热加工图;动态再结晶3|0|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：利用Gleeble热模拟试验机，完成了同炉冶炼的S30432钢连铸和模铸工艺生产的管坯在高温下的拉伸热变形过程，设置了1 000、1 050、1 100、1 150 ℃系列温度和0.1、1、5 s-1应变速率的不同热模拟试验条件，获得了同炉冶炼的S30432钢连铸和模铸工艺生产的管坯在各个高温拉伸条件下的高温应力-应变曲线，并对其进行修正和拟合，使其尽可能符合实际试验情况。对同炉冶炼的S30432钢连铸管坯和模铸管坯的热变形本构方程进行了拟合，并对2种工艺管坯的高温热塑性差异进行对比分析。结果表明，连铸管坯和模铸管坯的热塑性在不同拉伸温度和速率下表现出一定规律性，连铸管坯的热塑性存在较大的波动，且整体上略逊于模铸管坯，为改进优化管坯的穿孔工艺提供了参考。通过扫描电镜对高温拉伸断口的微观组织结构进行表征，发现高温拉伸失效形式为塑性断裂，绝大部分断口形貌属于韧窝断口。然而，在特定条件下，部分连铸管坯试样表现出较差的热塑性，其断裂形式转变为脆性断裂。对于S30432钢连铸管坯的高温塑性加工，建议使用较高的应变速率和较高的应变温度以获得良好的加工性能。关键词：S30432钢;连铸;模铸;高温拉伸;变形本构方程2|0|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：通过透射电镜（TEM）和背散射电子衍射（EBSD）对冷加工后CN-1515奥氏体不锈钢包壳管亚结构的演变规律进行研究。结果表明，随着冷轧变形量的提高，退火孪晶减少，形变孪晶数量逐渐增大，孪晶宽度和孪晶间距不断变小，孪晶宽度由变形量为15%时的0.03～0.043 μm减小到25%时的＜0.02 μm，而位错胞的尺寸则呈现先变大后变小的趋势。另外，冷轧工艺条件下，形变孪晶的形态也是一直保持平直，冷拔时出现孪晶界的弯折。在相同变形量下，冷拔比冷轧会产生更多的形变孪晶。关键词：奥氏体不锈钢;冷轧;冷拔;亚结构2|0|0更新时间：2026-01-21
形变与相变
- 摘要：通过对真空脱气工艺制备的高洁净轴承钢的化学成分、低倍组织、碳化物不均匀性、非金属夹杂物等冶金质量进行标准检测及评级，并利用Aspex扫描分析仪对钢中的非金属夹杂物的数量、类型、尺寸及洁净度指数等进行定量分析，结合滚动接触疲劳寿命试验结果，建立了非金属夹杂物与轴承钢接触疲劳寿命的关系。研究结果表明，高洁净轴承钢的w［O］≤0.000 5%，w［Ti］≤0.000 8%，大颗粒夹杂物DS≤0.5级，但仍是以夹杂物为主导的接触疲劳破坏机制，其中，氧化物类夹杂尺寸较大，并在夹杂物周围存在孔洞缺陷，易于造成应力集中形成疲劳裂纹。高洁净轴承钢中氧化物类夹杂的最大尺寸控制在10 μm以下，4.5 GPa高接触应力下的额定寿命L10达到1×107次以上，有望取代电渣重熔轴承钢用于高铁、高速机床主轴、风电主轴等高端装备领域。关键词：高洁净轴承钢GCr15;非金属夹杂物;滚动接触疲劳寿命;破坏机制;高端装备12|3|0更新时间：2026-01-21
- 摘要：高氮不锈轴承钢凭借高强度、高硬度、长寿命和优良的耐腐蚀性成为新型轴承材料研发热点。采用旋转弯曲疲劳试验等方法研究了热处理工艺对30Cr15Mo1N高氮不锈轴承钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响。结果表明，试验钢1 050 ℃淬火+180 ℃回火热处理工艺的抗拉强度为1 985.3 MPa、硬度为60.5HRC、疲劳强度为867 MPa，500 ℃回火后硬度与180 ℃相当，抗拉强度为2 257.6 MPa、疲劳强度为1 020 MPa；引起180 ℃回火试样疲劳裂纹萌生的裂纹源主要为基体和夹杂物两类，而引起500 ℃回火试样疲劳裂纹萌生的裂纹源通常为边部缺陷。高温回火对基体组织内部应力集中的降低是其裂纹源类型转变和疲劳性能提高的主要原因。通过对高氮不锈轴承钢疲劳行为与裂纹萌生现象的深入研究，为高氮不锈轴承钢热处理工艺制定及抗疲劳机制研究提供试验与理论基础。关键词：30Cr15Mo1N高氮不锈轴承钢;疲劳性能;疲劳裂纹萌生4|0|0更新时间：2026-01-21
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