最新刊期
2025年第46卷第1期
- 摘要：钛微合金钢在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有着广泛的应用。向钢中加入Ti元素进行微合金化，可以明显地提高材料的强度，并且改善材料的性能，但会在钢中形成TiN夹杂。TiN析出温度较高，细小的TiN夹杂可以抑制高温下晶粒的长大，同时诱导晶内针状铁素体（IAF）的形成；而粗大的TiN夹杂对材料的性能不利。本文从TiN的生成与控制两个方面讨论了国内外近年来关于含钛微合金钢中TiN生成的最新进展。在TiN的生成上，主要总结了TiN的生成方式、形貌特征、热力学及动力学因素对TiN生成的影响，以及钢中TiN对钢材性能的危害。在TiN的控制上，主要总结了Al、B元素与Ti元素的协同作用对TiN生成的影响、Mg处理、Ca处理，以及稀土（Ce、La、Y）处理对钢中TiN生成的影响。钢中其他元素和Ti元素间的协同效应可以影响TiN的数量、尺寸及形貌。Mg处理、Ca处理以及稀土处理可以为TiN的生成提供有效形核质点，同时减少了大尺寸TiN夹杂的生成。经过Mg、Ca处理及稀土处理能生成纳米级的TiN复合夹杂，能有效诱导IAF的形成，强化钢材的性能。关键词：钛微合金钢;TiN生成行为;TiN控制;稀土处理;氧化物冶金7|4|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：高氮奥氏体不锈钢强韧性高，耐磨耐蚀性强，同时，具有非铁磁性及良好的生物相容性。在海洋工程、能源化工、国防航空、生物医疗等诸多领域获得了广泛的关注。然而，其在制备过程中仍面临增氮水平控制不精确、高氮钢液凝固过程氮气易析出形成气孔，以及热加工过程中粗大氮化物析出等一系列问题与技术挑战，在一定程度上限制了其大规模发展与应用。本文系统性地阐述了高氮奥氏体不锈钢的发展现状、制备工艺及强化机理。首先，综述了高氮奥氏体不锈钢的国内外发展历史和研究现状；其次，对高氮奥氏体不锈钢的生产制备工艺进行了总结，概括了熔铸法制备工艺，如大熔池法、加压感应熔炼、加压钢包吹洗、加压电渣重熔以及加压等离子弧熔炼，并对其优缺点进行对比分析；此外，针对高氮奥氏体不锈钢粉末冶金制备工艺进行概述，包括机械合金化法、氮气雾化法、等离子旋转电极雾化法以及固态粉末渗氮法，并围绕粉末热等静压、放电等离子烧结、注射成型、热压烧结、冷压成型以及增材制造等成型工艺进行了总结。最后，探讨了氮在奥氏体不锈钢固溶强化、细晶强化、应变硬化、沉淀强化等强化机制方面的作用机理，并针对当前高氮奥氏体不锈钢在发展过程中存在的主要问题进行了探讨及展望。关键词：高氮奥氏体不锈钢;增氮机制;制备工艺;强化机理;展望14|3|0更新时间：2025-05-09
综述
- 摘要：为找出电渣重熔过程中电渣锭氢含量变化规律，并在此基础上，对各工序进行优化以实现电渣锭氢含量合格率提高，以核电用钢316H为研究对象，依托15 t电渣炉对熔炼速度、充填比、渣料成分、渣料加入量、电极初始氢、水蒸气分压相关工艺参数进行分析研究，结果表明，电渣重熔过程中各阶段增氢不同，电渣锭中的氢含量与空气中水蒸气分压的平方根成正比关系；渣料组元中CaO能够促进增氢，MgO能够防止增氢；加大熔炼速度降低渣量，增加充填比，提高电极表面洁净度有利于防止电渣锭增氢；电极初始w［H］＜2×10-6时，电渣重熔过程吸氢较严重，当电极初始w［H］处于2×10-6～4×10-6时，电渣重熔过程吸氢变弱，当电极初始w［H］＞4×10-6时，电渣重熔过程则会出现脱氢。经过工艺优化后，H合格率平均达到97.5%，较工艺优化前的94.7%提高2.8%。关键词：电渣重熔;氢含量;316H钢;增氢;工艺优化5|0|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：针对N08120镍基耐蚀合金20 t扁锭锻造开裂问题，开展了实验和现场工艺分析，采用低倍实验、光学显微镜和扫描电子显微镜等对裂纹附近的凝固组织和裂纹断口表面成分进行探究，并结合材料的平衡态相图和现场数据，综合分析表明，开裂是钢锭内部凝固缺陷和不恰当的锻造加热工艺共同导致。凝固过程容易在扁锭的中下部形成疏松、缩孔缺陷，且锻造加热时存在冷锭叠装的装炉方式，钢锭内部存在较大的拉应力，当应力值高于其结合强度的时候便会萌生裂纹，并在锻造过程向外扩展。通过降低帽口补注流速为锭身的30%，当补注至帽口2/3时提前加入发热剂，发热剂用量从2 kg/t提升至2.5 kg/t，并按照0.8 kg/t添加碳化稻壳保温，在锻造工序，提升热送钢锭比例，对于冷锭严禁叠装入炉，锻造开裂问题得以解决。关键词：N08120镍基合金;扁锭;凝固缺陷;锻造开裂11|2|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：核放射性废物处理中的高放废物玻璃固化容器储罐用1.4833奥氏体耐热钢，在高温下长期使用存在安全风险，且无法满足下一代储罐用钢更高的高温强度、更好的高温韧塑性的需求。根据储罐的应用工况，在硅钢环形罩式退火炉内罩用钢YUS701原成分25Cr-13Ni-2Si-0.8Mo-0.25N基础上，添加0.12%的w［Nb］，适当降低C和Si含量，采用电渣重熔冶炼工艺，锻轧过程中控制变形速率和温度，最终在1 150 ℃进行固溶热处理，制备了改进型YUS701钢的实物锻件。试验结果表明，改进型YUS701钢具有良好的室温力学性能；1 000 ℃下屈服强度超过65 MPa，抗拉强度达到100 MPa左右；经过模拟高温玻璃固溶体浇注热循环后，冲击吸收功达到155 J，可满足下一代储罐用钢的性能需求。关键词：高放废;玻璃固化体;耐热钢;改进型YUS701钢4|1|0更新时间：2025-05-09
产品研发
- 摘要：采用数值模拟方法对断面尺寸为1 500 mm×90 mm的中锰钢薄板坯连铸结晶器内钢液流动与凝固特征进行了研究，分析了反应性保护渣的熔化与混合行为。研究结果表明，在拉速为5 m/min、浸入深度为300 mm的案例下，中锰钢在结晶器中下部约宽面四分之一附近的温度波动较大，因坯壳传热慢导致在结晶器出口处窄面的坯壳较薄，厚度仅为7.73 mm。对比低碳钢渣圈形状发现，中锰钢连铸过程中形成的渣圈尺寸略小，并以初始层成分为主，固态渣膜经不同阶段的反应层与初始层混合形成，结晶器上部因保护渣成分变化易导致坯壳初始凝固不均匀。关键词：中锰钢;薄板坯;结晶器;保护渣5|4|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：分析了添加w［Al］2%～6%后Fe-1.4C-1.5Cr-Alx超高碳钢淬回火后的微观组织结构演变和硬度变化规律。研究发现，添加Al降低了冷却时先共析碳化物的析出量，有助于抑制晶界周围网状碳化物形成；添加4%～6%Al后超高碳钢在240～400 ℃中高温回火硬度稳定在62～65HRC，添加Al元素后，试验钢回火过程中纳米级碳化物分解温度提高，耐回火稳定性提升，并且马氏体分解温度提高，w［Al］越高，超高碳钢回火稳定性及耐温性越好。关键词：轻质钢;轴承钢;含Al钢;超高碳钢2|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：以14 t扁锭为研究对象，采用一种拆模控制冷却新方法。该方法完全消除了钢锭凝固过程中气隙带来的影响，并对钢锭下部施加冷却，促进钢锭自下而上的顺序凝固，从而改善钢锭凝固质量。通过仿真模拟软件并结合现场14 t H13的凝固过程工业试验，模拟拆模控制冷却钢锭传热凝固过程，分析不同冷却强度对钢锭传热凝固、Niyama分布以及热应力的影响。结果表明，拆模控制冷却会增大钢锭下部的温度梯度，使凝固前沿由U型向V型转变，增大凝固前沿夹角，使冒口与凝固前沿的补缩通道变宽，促进冒口对下部补缩。随着冷却强度的增加，中心疏松面积减小2.03%，中心疏松长度减小68.53%，并向冒口区域集中。同时，钢锭内部的热应力也增加，利用提出的开裂系数预测拆模控制冷却强度达到1 200（W·m-2·K-1）时会有开裂的风险。关键词：钢锭;拆模冷却;中心疏松;热裂纹5|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：通过工业试验和Aspex全自动夹杂物分析技术，对9Ni钢在LF→RH→CC炼钢过程［T.O］、［N］含量、显微夹杂物数量、尺寸及类型的演变规律进行了系统研究，并结合FactSage软件探究了钙处理条件下钙铝酸盐和CaS夹杂的形成机理。结果表明，在LF第一次送电结束→LF第二次送电结束和RH软吹氩气20 min→轧材这两段工艺区间，9Ni钢中［T.O］、［N］含量均同时升高，表明在这两段工艺区间钢液存在二次氧化。9Ni钢轧材中夹杂物类型以CaO-Al2O3-MgO和CaO-Al2O3-CaS复合夹杂为主，尺寸主要位于2～5 μm。当钙线量从200 m降至100 m，9Ni钢轧材中2～5 μm的夹杂物密度明显减小，基本未发现含CaS组分的夹杂物，其D类细系、DS类夹杂物评级分别从1.0、1.5级降至0.5、0.5级。喂钙线200、100 m的9Ni钢轧材中复合夹杂物的密度、大小和平均成分的Aspex统计结果与其夹杂物评级结果和FactSage计算结果均具有较好的一致性。关键词：9Ni钢;夹杂物演变;钙处理;CaS;FactSage计算5|2|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：以张宣科技Consteel电弧炉冶炼的40Cr钢为研究对象，通过开展电弧炉配加30 t不同尺寸直接还原铁（DRI）试验，研究了Consteel电弧炉配加不同尺寸DRI对电弧炉冶炼过程、钢铁料消耗、电耗和电弧炉终渣成分的影响。结果表明，电弧炉冶炼40Cr钢过程配加小尺寸DRI易导致冶炼过程溢渣量增大，且溢渣中FeO含量较高，钢铁料消耗和电耗升高，终渣碱度降低，终渣FeO含量升高。同时，电弧炉配加小尺寸DRI时排出的炉渣易在渣罐底形成“铁铊”。电弧炉冶炼40Cr钢配加DRI尺寸≤6.3 mm占比低于8.5%时冶炼效果较好。可对DRI进行筛分后使用，筛掉尺寸较小的DRI，同时，避免空料仓上料，尽量在半仓或高于半仓上料，避免落差较大DRI破碎使小尺寸占比升高。关键词：电弧炉;DRI尺寸;碱度;渣中FeO含量;钢铁料消耗;电耗4|3|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：为进一步降低和控制某钢厂由BOF→LF→VD→CC工艺流程生产的GCr15轴承钢中的非金属夹杂物，提高产品质量，首先通过全流程系统取样、夹杂物自动分析扫描以及热力学计算等方法对该工艺生产的轴承钢中夹杂物的特性和演变规律进行了研究。结果表明，LF化渣时夹杂物主要为MgO-Al2O3和Al2O3，LF出站时演变为CaO-MgO-Al2O3和CaO-Al2O3，尺寸主要分布在1~5 μm；VD软吹后夹杂物主要类型不变，但数密度由LF出站时的16.53 个/mm2降低至14.02 个/mm2，夹杂物去除率约15.2%；中间包中夹杂物数密度又上升至16.39 个/mm2，夹杂物类型仍主要为CaO-MgO-Al2O3和CaO-Al2O3，其中1~2 μm和＞2~5 μm占比分别为62.8%和35.6%。铸坯中CaS复合型夹杂物明显增多。热力学计算解释了以上夹杂物的产生原因，表明，当w［Al］s为0.02%时，MgO-Al2O3稳定存在对应的Mg含量变化区间较大，为0.000 3%～0.01%，因而，GCr15轴承钢生产过程中容易生成MgO-Al2O3或CaO-MgO-Al2O3类夹杂物。LF出站、VD软吹后、中间包钢液的（T.Ca）/（T.O）分别为0.39、1.0、0.62，位于生成五类钙铝酸盐的理论钙氧比范围（0.13~1.25），因此，检测到大量的钙铝酸盐夹杂物。钢液冷却过程中夹杂物发生了转变，液态钙铝酸盐夹杂消失，而MgO·Al2O3和CaS夹杂明显增多。关键词：GCr15轴承钢;非金属夹杂物;热力学;凝固;演变12|3|0更新时间：2025-05-09
冶炼与凝固
- 摘要：为了满足H13ESR大规格高品质模具钢锻圆金相组织及冲击功等技术要求，采用三种热处理工艺试制了
- 摘要：利用万能拉伸试验机、透射电子显微镜（TEM）及X射线衍射仪（XRD）等仪器研究了2 100 MPa级桥梁缆索用高强度珠光体钢丝冷拔过程中的微观组织和强化机制，建立了适合中低拉拔应变下钢丝的强化模型。研究表明，当应变量增加到1.45时，冷拔后钢丝的抗拉强度和屈服强度分别从热轧盘条的1 530 、1 250 MPa增加到2 185、1 880 MPa，伸长率从6.5%降低到2.6%。冷拔后钢丝中铁素体位错密度增大并形成位错墙，珠光体团转向拉拔方向形成纤维状组织，与拉拔轴向呈大角度的渗碳体片层中出现剪切带（S带）。中低拉拔应变下，钢丝屈服强度的实测值符合界面强化及位错强化模型，其强化贡献分别为1 359、569 MPa；界面强化贡献的占比从88%减小到68%，而位错强化贡献的占比从6%增加到29%，界面强化的贡献占主导，但位错强化的增长速度大于界面强化。关键词：珠光体钢丝;冷拔;微观组织;位错;强化机制5|2|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：针对316H奥氏体不锈钢中残余铁素体含量≤1%与晶粒尺寸大小控制在4～6级的要求。基于Thermo-calc热力学计算和固溶处理过程中组织性能变化规律研究，提出了渐进式固溶处理方法。热力学计算结果显示，316H钢形成单一奥氏体组织的固溶温度为975.5～1 281 ℃。固溶实验研究显示，单段固溶处理的实验钢在1 050、1 100 ℃时，即可满足残余铁素体含量要求，但1 100 ℃时晶粒大小分布不均匀，混晶现象严重，导致实验钢塑性和韧性增高，但强度明显下降。采用1 000 ℃（1 h）+1 100 ℃（1 h）渐进式固溶处理，在保证铁素体含量和晶粒尺寸满足要求前提下，使得组织均匀性得到明显改善，强韧性高于单段固溶处理样品。关键词：316H奥氏体不锈钢;δ-铁素体;晶粒尺寸;渐进式固溶处理;力学性能4|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：研究了不同温度淬火、低温回火对高强度低合金耐磨钢的组织、强度与耐磨性能的影响规律与机理，结果表明，高强度低合金耐磨钢在840 ℃淬火，200 ℃回火，得到板条马氏体加少量铁素体组织，在880~920 ℃淬火，200 ℃回火，得到板条马氏体，马氏体基体中均含有高密度位错，马氏体板条之间有纳米尺寸条状残余奥氏体。随淬火温度升高，耐磨钢NM450（质量分数/%：0.20C，0.50Si，2.0Mn，0.20Cr，0.03Als，≤0.015P，≤0.005S）的屈服强度在1 142~1 173 MPa，抗拉强度在1 553～1 599 MPa，伸长率在10.0%~12.0%。试验钢的强化机理主要是位错强化、细晶强化与固溶强化，试验钢磨损表面有大量的犁沟与磨屑，磨损机理主要是塑性变形。试验钢在880 ℃淬火，200 ℃回火的强度与耐磨性能均最佳。关键词：耐磨钢NM450;组织;强度;磨损6|5|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：在某热轧厂产线成功开发出铁素体区轧制工艺技术的基础上，对比研究了铁素体区轧制和奥氏体区轧制两种热轧工艺对低强度IF钢组织、析出相、宏观织构及力学性能的影响。采用OM、TEM和XRD衍射仪等检测方法，对两种工艺下热轧、冷轧退火IF钢金相组织、析出相以及宏观织构的差异进行对比研究，同时采用拉伸试验机检测冷轧退火后IF钢三向拉伸力学性能。研究表明，奥氏体区热轧金相显微组织为等轴状铁素体晶粒，铁素体区热轧组织晶为粒沿轧向被拉长呈纤维状；相比奥氏体区热轧工艺，铁素体区轧制最佳工艺参数为加热温度1 150 ℃+终轧温度800 ℃+卷取温度720 ℃，在此工艺下显著降低了屈服强度Rp0.2，析出相尺寸整体大70~85 nm，但TiN析出相尺寸无明显差异；织构方面，冷轧退火IF钢γ织构更强，主要织构各组元取向分布更集中且强度差异较小，相应
形变与相变
- 摘要：研究针对电渣重熔流程提出了一种基于互信息法（MI）和XGBoost的电渣重熔终点磷含量预报模型，利用互信息法对影响终点磷含量的因素进行特征选择与特征评估，特征选择后的数据集作为模型的输入变量。建立MI-XGBoost模型对生产数据进行训练及验证，利用网格搜索交叉验证对模型结构调整和超参数优化，并与MI-RR、MI-RF、MI-GBDT和MI-KNN模型进行横向对比，结果表明，MI-XGBoost模型具有最高的预测精度，MI和GridSearchCV的加入提高了模型预测性能和拟合能力。通过对于测试集的验证，MI-XGBoost模型的
- 摘要：本钢炼钢厂8号连铸机配置了第三代FC 结晶器控流装置（以下简称FC MOLD G3）。为了减少板坯夹杂物，该钢厂利用结晶器液面波动标准差对结晶器的液面波动幅度进行评估，利用钉板试验检测结晶器钢液面的流动速度，通过工业化试验，优化了FC MOLD G3的运行参数。优化后，搅拌+制动的复合模式的参数为上线圈直流电为68%满载电流，上线圈交流电为26%满载电流，下线圈直流电为48%满载电流；高拉速的制动模式的参数为上线圈直流电为72%满载电流，上线圈交流电为12%满载电流，下线圈直流电为100%满载电流；宽断面的搅拌模式的参数为上线圈直流电为20%满载电流，上线圈交流电为25%满载电流，下线圈直流电为0 A。结果表明，与不投用FC MOLD G3相比，结晶器液面波动下降了30%～35%，在搅拌+制动的复合模式下，结晶器液位控制在±3 mm的比例超过95%，结晶器弯月面钢液表面流速在0.2～0.4 m/s的合理区间的比例达到80%。而且表面流速标准差也出现了不同程度的下降：标准的搅拌+制动模式时下降了64.1%，高拉速的制动模式时下降了12.8%，宽断面的搅拌模式时下降了40%。电镜扫描的结果显示，铸坯表层10 μm以上的夹杂物的数量密度下降了26%。生产实践表明，由夹杂物缺陷导致的冷轧卷降级率也下降了25%～30%。关键词：FC MOLD;结晶器流场;夹杂物;表面流速;液面波动2|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：为探究不同炉料条件对AOD冶炼不锈钢过程的影响，以150 t AOD炉冶炼430不锈钢作为例，基于实际的生产流程，构建了AOD精炼不锈钢过程的物料和热量平衡模拟系统。通过模拟计算，对不同炉料条件下的炉温变化以及相关的技术经济指标进行了深入的比较和分析。研究结果表明，采用脱磷铁水+固态铬铁的入炉原料条件会造成炉温偏低，在还原前期需加入大量硅铁合金补热以满足出钢要求。该工艺条件下，硅铁和石灰消耗量分别达到39.3、97.7 kg/t，高碳铬铁持续加入时间为12 min左右，加料速率为4 t/min，此时，最大供氧强度为400 m3/min。通过协调供氧量与加料速率之间的关系，以实现炉内温度的相对稳定；采用脱磷铁水+高铬铁水为入炉炉料条件下的工艺过程中，硅铁和石灰消耗量分别为25.7、58.9 kg/t，该工艺过程会产生热量富余，通过加入废钢作为冷却剂来控制炉温并满足出钢温度要求，该条件下吨钢废钢消耗量为169.1 kg，废钢加入量占比为15.1%。模型计算过程可以根据入炉原料条件调节并优化炉料配比，可为AOD生产不锈钢提供理论与生产指导。关键词：430不锈钢;冶炼工艺;物料平衡;热量平衡;AOD精炼2|1|0更新时间：2025-05-09
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