最新刊期
2025年第46卷第2期
- 摘要：盘形滚刀是盾构机的核心部件，也是掘进施工过程最易磨损和失效的部件。滚刀刀圈的磨损主要由磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损三种机制共同组成，其中磨粒磨损和黏着磨损占主要。破岩过程中，强挤压、高冲击作用使得刀圈常发生磨损、偏磨、卷刃、断裂、崩刃、脱落等失效，刀圈损耗成本占总工程的5%~10%，而刀圈失效引起的维护、检修、更换刀具等又大幅降低了工程施工效率。当前常用的刀圈材料为DC53、H13钢，其耐磨性、抗冲击韧性取决于钢中碳化物类型、形貌、尺寸、数量、分布和基体组织特征。为实现滚刀刀圈性能强化提升，国内外学者围绕刀圈材料成分优化设计、刀圈一次成形制备、感应热处理制备梯度性能刀圈、双金属复合刀圈研制等开展了系列研究，为滚刀刀圈性能强化提供了有力支撑。关键词：盾构刀圈;磨损失效;碳化物;成分优化;复合刀圈12|2|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：超低温压力容器用钢是指专门应用于液氮（-196 ℃）及以下温度的钢材，需要在极端低温条件下拥有足够的机械强度和韧性。一般来说，随着温度的降低，钢材的强度和硬度会增加，但同时伴随着脆性断裂风险的显著提升以及塑性变形能力的下降，给其在设计和应用上带来极大的困难和挑战。本研究立足于超低温压力容器在-196 ℃及以下温度下高强韧的需求，针对钢材在超低温下的高韧性和高强度难以兼顾的瓶颈问题，从钢材的分类和研究现状出发，分别介绍了在超低温环境下钢材的性能特点。此外，归纳总结了钢在超低温环境下强韧化的新方法、新工艺和研发进展，重点分析了几种典型超低温用钢的低温韧性机理与强化策略，并对其韧-脆转变机理进行总结，其主要包括马氏体相变、位错运动与孪晶形成等微观机制。综述了化学成分、晶体结构和晶粒尺寸等因素对钢材低温韧性的影响。最后，基于现有研究成果，对超低温压力容器用钢的制备和强化进行了展望。关键词：超低温压力容器;低温钢;低温韧性;韧-脆转变;低温相变;力学性能3|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：中国进入新的经济发展阶段，同时面临“双碳”发展战略，发展全废钢电弧炉流程是中国钢铁工业进行钢铁生产流程结构调整的必然选择。长期以来，电弧炉炼钢生产效率低于转炉炼钢是制约其发展的关键因素之一，探究影响电弧炉炼钢生产效率的关键因素有利于电弧炉炼钢生产的健康发展；通过建立电弧炉炼钢生产效率计算公式，分析影响电弧炉炼钢生产效率的关键因素，再与实际生产统计数据相印证，结果表明，我国现代电弧炉炼钢生产效率有了长足进步。通过设备大型化和高效化冶炼的技术手段，可以使电弧炉炼钢生产效率达到与同吨位转炉炼钢生产效率相当的水平（200 t/h），影响电弧炉炼钢生产效率的决定性因素是电弧炉炼钢过程的能量供应功率，在提高物质转化的推动力方面，仅提高电弧炉炼钢过程总能量供给不能直接提高其生产率，只有提高电弧炉炼钢过程中的能量供应功率，才能将输入能量转化为提高物质转化的推动力。关键词：电弧炉炼钢;生产率;因素分析;能量功率5|3|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：低合金高强度紧固件钢因其优良的力学性能，符合轻量化发展趋势，广泛应用于汽车、高铁、航空、航天、国防等领域。近年来，随着工业技术的不断进步和对材料性能要求的提高，低合金高强度紧固件钢的发展呈现出新的趋势，预计紧固件实际应用强度级别将突破16.8级。首先通过紧固件产品的典型应用，指出紧固件要求具有良好的力学性能、加工性能及热处理性能，针对特定性能和应用环境实施特别评价，确保安全可靠。其次，分析了高强紧固件钢发展历史及趋势，包括高强紧固件、超高强紧固件及非调质高强紧固件等成分，探讨了成分对钢材性能的提升作用。接着，针对高强度紧固件钢关键技术的研究及应用情况进行介绍，重点对高强紧固件钢成分设计、非金属夹杂物控制、抗延迟断裂研究及钢材制造技术，探讨了相关内容对产品性能的影响，为提高紧固件综合性能，降低氢脆敏感性，满足其制造智能化发展，需使钢中w［H］＜1×10-6，进一步减小夹杂物尺寸，钢中主元素波动范围控制更精确： w［C］±0.01%，w［Si］±0.02%，w［Mn］±0.02%，w［Mo］±0.01%，低氢脆敏感贝氏体钢快速发展，同时，随着环保法规的日益严格，绿色制造和可循环利用的理念也逐渐渗透到低合金高强度紧固件钢的生产中，电炉钢冶炼及氢冶金品种占比大幅提升。最后，展望了低合金高强度紧固件钢的未来将朝着高性能、低成本、环保和智能化的方向发展。随着科技的进步和市场需求的变化，低合金高强度紧固件钢将在更广泛的领域中发挥重要作用，为现代工业的发展提供坚实的材料基础。关键词：高强度;紧固件;螺栓;延迟断裂;氢脆;轻量化7|3|0更新时间：2025-05-09
综述
- 摘要：随着国家大力发展海上风电，风机功率越来越大，对风电紧固件强度要求也随之升高，高强度紧固件得到更多的应用。42CrMo钢调质后以良好的力学性能被广泛用于制造风电紧固件，但不能满足M64~M72大规格紧固件性能要求。
- 摘要：基于国内外市场需求，介绍了塑料模具用1.2311预硬化特厚钢板的研制过程。对1.2311钢进行了连续相变行为试验研究，并绘制出静态连续冷却转变曲线。经KR预处理→120 t转炉（留渣法冶炼控制碳含量0.20%~0.30%）→LF（精炼吹氩时间保持≥60 min）→VD（真空度不高于67 Pa，真空保持时间≥20 min）→450 mm板坯连铸（过热度8~15 ℃、拉速0.45 m/min）→板坯加热→5 000 mm轧机轧制（粗轧末3道次压下量之和≥140 mm）→860~890 ℃正火→ACC控制冷却（水冷、空冷结合）→550~610 ℃回火，成功研制出≥150 mm规格塑料模具用1.2311预硬化特厚钢板。结果表明，全厚度布氏硬度偏差≤15HBW，硬度均匀性良好，钢板超声波探伤符合GB/T2970―2016中I级要求。各项综合性能指标满足研制要求。关键词：1.2311钢;预硬化;连续冷却转变曲线;硬度3|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：高品质锻钢冷轧辊对提高冷轧板材质量和提升生产效率起到至关重要的作用，提升冷轧辊电渣工艺技术创新，对于提升高品质锻钢冷轧辊的冶金质量具有重要意义。对电渣工艺技术深入的研究和剖析，重点从电渣重熔的浅平金属熔池和凝固均质化两个维度进行分析，确定了渣温补偿熔化速度、冷冻水补充快速冷却和填充比强化渣池搅拌三个方面进行电渣工艺技术创新研究。生产实践中，熔化速度加入渣温补偿，将渣温控制在1 580～1 680 ℃，实现了微观层面浅平金属熔池的实时性；采用文丘里管件补充冷冻水优化了快速冷却，结晶器冷却水温达到了±5 ℃的线性变化，保证了电渣锭底冒端冷却效果的一致性，实现了宏观层面浅平金属熔池的稳定性；电渣填充比参数调整至0.65±0.05，强化了金属液滴透过渣池细小化和均质化的搅拌效果，实现了电渣凝固均质化的冶金效果。采取“渣温补偿+冷冻水补充”工艺方法获得了浅平金属熔池，填充比强化渣池搅拌改善了电渣凝固均质化，经过最终的产品检测和使用，冷轧辊的冶金质量得到了显著提升。关键词：高品质锻钢冷轧辊;浅平金属熔池;凝固均质化;渣温补偿熔化速度;冷冻水补充快速冷却;填充比强化渣池搅拌3|2|0更新时间：2025-05-09
产品研发
- 摘要：为了提升立式连铸40Mn2大方坯铸坯质量，提出了一种四分切向旋流水口，利用粒子图像测速技术，以某钢厂立式连铸断面尺寸410 mm×560 mm的大方坯结晶器为研究对象，研究不同拉速和水口浸入深度工况条件下的钢液流动和钢渣界面行为。结果表明，水口浸入深度为90 mm，拉速为0.25 m/min时钢渣界面保护渣流动性较差，拉速为0.35、0.45 m/min时会发生卷渣；水口浸入深度为100 mm，拉速为0.25 m/min时钢渣界面保护渣流动性较差，拉速为0.35 m/min时有利于夹杂物上浮，钢渣界面活跃且无卷渣现象发生，拉速0.45 m/min时会发生卷渣；水口的浸入深度为110 mm，拉速为0.25 m/min时钢渣界面保护渣流动性较差，拉速0.45 m/min时会发生卷渣，拉速为0.35 m/min时无卷渣现象发生，与同拉速、水口浸入深度为100 mm的工艺条件相比不利于夹杂物的上浮。结合生产实际可得，水口浸入深度100 mm，拉速0.35 m/min是立式连铸大方坯结晶器较适宜的操作参数。关键词：旋流水口;立式连铸;钢渣界面;大方坯结晶器;流场4|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：分析了FeCr16耐蚀软磁合金在电渣重熔过程中凝固组织内σ相析出的影响因素，采用1 LM21H-SVF17SP激光共聚焦显微镜，以5、10、20 ℃/min不同冷却速率对FeCr16耐蚀软磁合金进行了从1 600 ℃至1 400 ℃的凝固析出实验。并结合JMatPro软件进行热力学计算，研究了Cr的偏析和σ相析出之间的关系。此外，进行了电渣重熔过程不同熔速的试验，并研究了σ相析出和熔速之间的关系。试验结果表明，冷却速率较低时，合金的Cr偏析程度较大，随着冷却速率的增加，Cr的最大偏析率和平均偏析率均有所下降；Cr的偏析为σ相的析出提供了良好的动力学条件。电渣重熔速度越大，凝固速率越慢，偏析程度越高，越易析出σ相；电渣重熔速度为3.5~4.5 kg/min时，热处理后的组织中未发现σ相，而当熔速调整为5.0~6.0 kg/min时，经过热处理后的组织在晶内及晶界处均有σ相析出。最佳电渣重熔速度为3.5~4.5 kg/min。关键词：FeCr16耐蚀软磁合金;冷却速率;电渣重熔速度;偏析;σ相2|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：通过工业试验研究了高硅控铝钢中Al含量、非金属夹杂物化学成分控制工艺，结果表明，采用碱度在1.5以下的低碱度渣系可将钢中w［Al］控制在0.004%以内，采用碱度2.5～3.5的高碱度渣系钢液w［Al］＞0.006%。渣中Al2O3含量降低有利于抑制冶炼过程钢液增Al量。低碱度渣系钢中氧化物夹杂物成分为SiO2-MnO-Al2O3-MgO-CaO系，达到夹杂物塑性化的控制目的。高碱度渣系钢中氧化物夹杂成分为Al2O3含量较高的Al2O3-SiO2-MgO-CaO系，夹杂物塑性变形能力不足。虽然低碱度渣系在LF精炼过程脱氧能力不足，但经过RH真空处理后，仍然能得到w［O］＜0.001 2%、夹杂物尺寸细小的高洁净度钢。关键词：炉渣碱度;Al含量;夹杂物成分;塑性夹杂2|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：针对某钢厂在LF精炼过程中大量使用氟化钙的问题，本研究提出了一种无氟精炼渣系的优化方案。通过FactSage软件计算，确定了无氟精炼渣的最佳成分比例：CaO的质量分数为52%~58%，SiO2为8%~12%，Al2O3为25%~35%，MgO为5%~7%，碱度控制在4~6之间，（CaO）/（Al2O3）比值为1.5~2.0。与原渣系相比，新的无氟渣系在1 500 ℃下即可完全熔化，熔化温度降低了60 ℃，曼内斯曼指数约为0.15，满足LF精炼渣的性能要求。在实际生产中应用优化后的渣系，与优化前相比，轧材的全氧含量下降了24%，氮含量下降了21.3%，精炼过程中夹杂物数量减少了22.9%，中间包过程中夹杂物数量减少了22.4%。结果表明，无氟渣系能显著提高钢水的洁净度，对提升钢材质量具有重要作用，同时，也符合当前环保和节能的发展趋势。这些改进不仅提升了钢材的质量，还符合当前环保和节能的发展趋势，减少了对冶金设备的腐蚀和环境的污染，具有重要的环保和经济效益。通过本研究，钢铁企业可以在不使用氟化钙的情况下，依然实现高效的精炼过程，显著提升钢材的洁净度和质量。关键词：45钢;夹杂物;精炼渣优化;氟化钙3|1|0更新时间：2025-05-09
冶炼与凝固
- 摘要：研究了不同变形量对 GH4169合金5.3 mm厚板材组织演变和性能的影响，采用光学显微镜分析，EBSD分析等方法观察了晶粒尺寸、晶界特征，并对比了两种变形量处理下材料的拉伸强度、塑性等力学性能，确立加工-组织-性能之间的关系。结果显示，不同变形量对晶粒尺寸、显微组织都有显著影响，热轧板材经制度A冷变形（减厚1.4 mm）后的晶粒尺寸为6 μm，小角度晶界（<10°）占比为73.2%，大角度晶界（>10°）占比为26.8%，过快的变形速率使变形不均匀，形成混晶，变形晶粒占比例为85.3%，亚结构所占比例为5.6%，再结晶晶粒所占比例为9.1%。经制度B冷变形（减厚0.7 mm）后晶粒尺寸为35 μm，小角度晶界（<10°）占比为51.6%，大角度晶界（>10°）为48.4%，组织较均匀，孪晶比例较大，亚结构所占比例为95.7%，变形晶粒所占比例为3.4%，再结晶晶粒所占比例为0.9%。冷变形制度A的室温抗拉强度与屈服强度明显高于冷变形制度B，但断后伸长率低于制度B，最终板材的性能归因于制度A的晶粒尺寸更小和亚结构密度更高。关键词：变形量;GH4169;显微组织;EBSD;力学性能6|2|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：本研究针对深低温环境中的特定应用需求，优化了18Ni（250）马氏体时效钢的超细晶化锻造工艺，旨在提升该材料在深低温条件下的塑韧性。通过热变形方法，分析了材料在热变形过程中的行为以及变形工艺对显微组织的影响，观察热变形后的显微组织，并建立了材料流变应力、变形温度和应变速率之间的本构方程和热加工图。最终，确定了最佳的热处理工艺区域，即变形温度和变形速率的范围。研究表明，当变形温度高于1 050 ℃，且变形量为30%时，材料出现奥氏体晶粒再结晶现象，当变形温度为1 150 ℃时，晶粒组织趋向细化。根据变形温度在850~1 150 ℃，应变速率在0.01~10 s-1的热变形方程和热加工图，得到了材料理想的热加工工艺区，即变形温度为1 050~1 150 ℃，应变速率为0.01~10 s-1。关键词：热变形;18Ni（250）钢;再结晶;晶粒细化;本构方程7|3|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：以9Ni钢板为分析对象，在实验室模拟9Ni钢板在封头制造过程中的不同热处理工艺，分别对热成型态、热成型态+QT态、热成型态+NNT态及与之对应的焊后消应力态试板性能进行了研究。结果表明，20 mm厚9Ni钢试板经过了930 ℃高温热成型后，母材组织被完全破坏，其逆变奥氏体基本消失，屈服强度下降100 MPa，-196 ℃冲击吸收能量最高仅10 J，必须重新热处理以恢复力学性能。热成型后的试板利用NNT工艺进行力学性能恢复，与QT工艺恢复性能相比，-196 ℃冲击吸收能量、室温屈服强度、室温抗拉强度均明显偏低，其原因在于NNT工艺试板所含逆变奥氏体含量明显低于QT工艺试板。因此，经QT工艺恢复的力学性能良好、稳定。试板经过2.5%~7.5%的伸长冷变形后，当时效处理温度达250 ℃时，20、-196 ℃冲击吸收能量平均时效敏感系数为0.62%～10%，母材的时效敏感性低；当时效处理温度达540 ℃时，平均时效敏感系数为13.93%～30.63%，母材的时效敏感性虽略有升高，冲击吸收能量出现了小幅度降低，但均大于180 J，母材冲击吸收能量富余量仍较大。关键词：9Ni钢板;热成型;焊后;消应力;逆变奥氏体;冲击吸收能量5|1|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：大端面连铸坯在轧制大规格棒材时，容易出现中心疏松和缩孔、中心粗等轴晶区分布不规则等一系列内部质量问题。设计了四种不同的BD轧机（BD为英文开坯缩写，文中试验所采用的为1250双辊可逆式轧机）开坯工艺对42CrMo钢410 mm×530 mm规格的连铸坯轧制为255 mm×255 mm尺寸过程进行研究，先采用有限元模拟软件对轧制过程进行仿真模拟，再经过工业试验验证对最终
- 摘要：超高强度弹簧扁钢的研发及应用对于实现汽车轻量化具有重要的意义，掌握这类钢的连续冷却转变行为有助于制定其热轧后冷却工艺和淬火-回火工艺。以一种新设计的超高强弹簧扁钢50SiMnCr钢为研究对象，在力学性能检测的基础上，结合金相-硬度和热膨胀法研究了冷却速率对实验钢显微组织和硬度的影响，由此绘制连续冷却转变曲线。结果表明，50SiMnCr钢的强塑性满足2 000 MPa级别要求，其相变点Ac1=721 ℃，Ac3=758 ℃，Ms=220 ℃，Mf=103 ℃。当冷却速率为0.05~0.5 ℃/s时，发生铁素体和珠光体转变；当冷却速率提高至1 ℃/s时，发生贝氏体转变；当冷却速率为2 ℃/s以上时，发生马氏体转变。随着冷却速率的增加，该钢的硬度随之升高。关键词：50SiMnCr钢;2000 MPa级弹簧钢;连续冷却转变;显微组织;硬度10|5|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：Haynes 230合金是超高温气冷堆、光热发电和先进超超临界燃煤发电机组高温部件的重要候选材料。为了建立合金显微组织控制准则，采用热轧成形板材，通过调整固溶温度，研究了固溶处理过程中析出相溶解行为和晶粒尺寸变化等显微组织演变规律，研究结果显示，热轧态板材具有奥氏体等轴晶组织，晶粒分布均匀，平均晶粒尺寸约为32 μm，主要析出相为富W和Mo的M6C碳化物；在950~1 150 ℃，M6C碳化物含量和颗粒尺寸未发生明显变化，晶粒尺寸变化缓慢；随着固溶温度增高到1 180~1 200 ℃，M6C碳化物含量有所降低，颗粒尺寸减小，晶粒发生粗化；当固溶温度升高到1 230、1 250 ℃时，碳化物含量和尺寸明显减小，平均晶粒尺寸增至142、201 μm；随着固溶温度增高，室温和750 ℃拉伸强度趋于降低，900 ℃抗拉强度升高；基于试验研究，提出Haynes230合金热轧板材晶粒尺寸控制在76~142 μm，相应的固溶温度选用1 200~1 230 ℃。关键词：Haynes 230合金;固溶处理;晶粒尺寸;碳化物4|3|0更新时间：2025-05-09
形变与相变
- 摘要：根据焦耳炉电极材料使用工况，开展了690合金电极组织演变对其导热性能的影响。使用纯金属冶炼了典型成分的690合金，并通过锻造、热轧、冷轧获得不同状态的690样品。通过SEM、EBSD、XRD和闪光法测量导热系数等手段，测试了不同状态690样品的晶粒尺寸、晶界类型、晶界分布、位错密度、析出相种类，明确了焦耳炉电极用690合金材料在不同加工状态下的显微组织演变及其对导热性能的影响规律。结果表明：热轧态690合金的热导率最高，锻态次之，而冷轧态690合金的热导率最低。其原因为：（1）不同变形工艺下的690合金晶粒尺寸和晶界总面积有显著变化，冷轧态合金具有最小的晶粒尺寸和最高的晶界总面积；（2）锻态、冷轧态690合金晶界以小角度晶界为主，690合金低ΣCSL晶界均以Σ3晶界为主；（3）冷轧态690合金具有最高的位错密度；（4）冷轧态690合金热导率大幅下降的主要原因在于高的晶界总面积比例和冷轧后的高位错密度。关键词：690合金;焦耳炉;显微组织;热导率16|3|0更新时间：2025-05-09
- 摘要：某汽车配件生产商使用规格
应用与服役
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