最新刊期
2025年第46卷第5期
- 摘要：利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析及力学试验，分析了传统型非开挖钻杆用无缝钢管26CrMo和经济型高强度非开挖钻杆用无缝钢管AGCY27微观组织、疲劳断口形貌、力学性能和扭转疲劳寿命等。在成分设计上，经济型钻杆与传统型型钻杆相比去除了贵金属Mo并降低了Cr的含量，适当增加了Ti合金，并提高了Si含量。结果表明，传统型钻杆的Ac3点为803 ℃，经济型钻杆的Ac3点为860 ℃，通过淬火+490 ℃回火的热处理工艺，两者均达到API 5D—2020标准135 ksi级别钻杆要求。在本试验热处理工艺下，与传统型钻杆相比，经济型钻杆具有更优的冲击韧性和疲劳性能，冲击功达到109 J以上，平均疲劳循环次数为36 107次。显微组织中传统型钻杆为回火屈氏体，经济型钻杆为回火索氏体。经济型钻杆小角度晶界占比为21%，传统型钻杆小角度晶界占比为29%，经济型钻杆具有更多的大角度晶界，其组织形态有利于获得更好的综合力学性能。传统型钻杆析出相为Cr合金渗碳体，有利于提高其力学性能，经济型钻杆析出相以TiCN、TiC、TiO为主，起到抑制奥氏体晶粒长大的作用，提高了产品综合力学性能。关键词：经济型;非开挖钻杆;疲劳性能;无缝钢管60|7|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：为实现油服行业UNS N09925合金的国产化，本研究采用“VIM+VAR”工艺成功冶炼了该合金
产品研发
- 摘要：在真空感应熔炼中，坩埚炉衬的质量直接关系到产品冶金质量、生产安全与成本。试验从炉衬材质选型、制作方式和烧结工艺等方面开展了探究，解析了影响坩埚质量的关键因素和规律。结果表明，相比于氧化镁基材料，采用氧化铝基炉衬可以减少裂纹和剥落；使用自动筑炉代替人工筑炉，炉衬具有更高的密度和均匀性，热硬性更好；炉衬烧结时适当降低升温速率至40~60 ℃/h并延长保温时间，可均匀温度部分、促进水汽排出，并采用1 650 ℃烧结；进而制定了有效工艺提高坩埚的服役寿命和冶金质量效果。关键词：VIM;炉衬材质;坩埚寿命;烧结工艺57|6|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：酒钢不锈钢100 t脱磷转炉开展了顶吹CO2的工业试验，分析了脱磷转炉顶吹混入不同比例CO2对冶炼终点炉渣w［FeO］、脱磷率、铁水收得率、出钢温度及石灰块消耗的影响。本研究共设置5组试验方案，顶吹CO2混入的比例分别为5%、10%、15%、20%，同时增加对照试验方案。试验结果表明，顶吹混入CO2后，能够改善脱磷转炉炉内反应的热力学和动力学条件，提高脱磷效率；顶吹CO2混入比例15%时，渣中的w［FeO］达到19.95%；渣中的w［TFe］达到19.35%；脱磷效率达到82.82%；铁水收得率达到97.8%；顶吹CO2混入比例15%达到最佳效果。关键词：脱磷转炉;顶吹CO2;脱磷率;CO2-O2混合;铁水收得率10|10|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：为控制合适的钢材氮含量，更好地满足工业线材加工性能要求，结合永钢120 t顶底复吹转炉→吹氩站→精炼炉→八机八流方坯连铸机及生产工艺条件进行工业试验。在低成本生产的基础上，通过调整转炉吹炼、出钢过程、精炼及连铸生产工艺，在生产操作过程中取钢样进行氮含量分析，探寻不同生产工艺、操作参数对钢液氮含量的影响，进而通过固化转炉冶炼后期氧压0.95～1.0 MPa、压枪时间50～70 s、保证转炉一倒率及合适的转炉终点碳含量、出钢过程钢水弱脱氧工艺、连铸机保护浇注等操作措施，实现不同钢种钢液氮含量在各工序生产过程中受控，非精炼低碳钢成品w［O］控制在（110~150）×10-6 、w［N］控制在 27×10-6 以下，脱硫钢成品w［N］控制在 38×10-6以下，较工艺改进前平均降低17.8×10-6，产品质量稳定性得到较好控制。关键词：氮含量;转炉吹炼;一倒率;弱脱氧;保护浇注8|4|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：通过实验室渣-钢平衡实验和热力学模型计算，研究不同精炼渣碱度对GCr15SiMn轴承钢洁净度的影响。采用三种不同精炼渣碱度（分别为6.32、5.28和4.27）与相同成分的钢试样分别进行了渣-钢平衡实验。实验结果显示，精炼渣碱度为4.27的实验组钢中w［O］和w［Mg］均为最低（分别为0.000 6%、0.000 9%），且夹杂物数量密度最小（0.31个/mm2），在钢液洁净度控制方面展现出优异效果。同时，还发现该实验组对应的炉渣中SiO2和FeO的变化量也为最小，表明降低初始精炼渣碱度有助于快速达到渣-钢冶金反应平衡，减少钢中夹杂物的生成。热力学模型计算进一步证实，降低精炼渣碱度可提高SiO2与Al2O3的活度对数比，抑制Al与炉渣中SiO2反应，降低SiO2向钢液传氧。最后，将实验结果应用于工厂实践。结果表明，适当降低精炼渣碱度能够显著提升GCr15SiMn轴承钢的钢液洁净度。这项研究为冶炼高洁净度轴承钢的工业实践提供了较为有力的理论支持和指导。关键词：GCr15SiMn钢;洁净度;精炼渣碱度;渣钢反应;热力学28|10|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：等轴晶有较好的均匀性、韧性和加工性能，在4J36因瓦合金钢锭的后续加工中能够减少开裂风险，以往研究多集中于利用CAFE模型探讨钢和合金的凝固过程，关于形核参数对4J36因瓦合金钢锭凝固组织影响的相关研究尚未见报道。因此，采用CAFE模型模拟了4J36因瓦合金钢锭的凝固过程，探讨了形核参数对钢锭凝固组织的影响。实验与模拟结果一致，验证了模型的准确性，可以有效应用于4J36因瓦合金钢锭凝固组织的模拟与预测。模拟结果表明，体最大形核密度由2×106 m-3提高至2×109 m-3，柱状晶区域减小，中心等轴晶范围扩大，晶粒数增加了97.6%，晶粒平均面积减小了97.6%，晶粒最大面积增加了98.6%，晶粒平均半径减小了89.3%，最小晶粒面积不变。面最大形核密度由2×105 m-2升至2×108 m-2，钢锭内部晶区结构无明显变化，晶粒数增加了13.4%，晶粒平均半径减小了10.3%。体最大形核过冷度从0.5 K升至4 K，柱状晶区域增大，中心等轴晶范围缩小，晶粒粗化明显，晶粒数减少了55.2%，晶粒平均半径增大了36.1%。面最大形核过冷度从0.5 K增至2 K，对钢锭内部的晶区结构和晶粒尺寸无明显影响。关键词：4J36因瓦合金;微观组织;形核参数;数值模拟13|10|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：针对ANS-OB冶炼1Cr13不锈钢过程中的关键冶金技术展开研究，通过对该工艺热力学与动力学分析，研究了出钢温度、精炼温度、气体流量、冶炼时间、还原脱氧对冶炼工艺的影响，明确了1Cr13不锈钢冶炼的关键技术指标。结果表明，转炉和中频炉出钢温度应高于1 600 ℃，保证后续精炼温度，减少添加合金导致的温度或者成分不合。ANS-OB工艺精炼温度范围为1 650~1 700 ℃，其供氧强度由0.8 m3/（t·min）逐渐降低至0.4 m3/（t·min），并逐渐提高供氩强度，具体为O2与Ar的流量比为1∶（0.86~2.16），主吹氧时长为30~34 min，将钢水中C含量降至0.08%以下。然后，采用硅铁进行还原脱氧，加入量为10 kg/t，维持供Ar强度为0.5 m3/（t·min），将钢水中w［O］降至0.003 0%以下。最后，加入硅铁、锰铁等合金调整钢水成分。根据制定的工艺方案进行冶炼，取得了良好的工业试验结果。关键词：ANS-OB;不锈钢;热力学;CO分压;温度3|1|0更新时间：2025-09-11
冶炼与凝固
- 摘要：冷镦钢SCM435高速线材在冷却阶段极易发生贝氏体转变，探究其在斯太尔摩风冷线上温度场和相析出过程对于最终产品质量控制至关重要。通过建立温度场有限差分方程、换热系数模型和相析出方程，搭建轧制生产工艺与轧件温度、组织关系之间的桥梁，实现冷镦钢SCM435轧制全线温度场和相析出演变规律的计算。计算结果显示，初始坯料以900 ℃的温度进入轧线，开轧表面温度为854 ℃，进入吐丝机的表面温度为710 ℃，芯表温差为41 ℃，穿水最大温降为234 ℃。在风冷线冷却阶段，通过调控保温罩的打开和关闭计算了两种不同冷却条件下的相析出曲线，结果表明，缓慢冷却能够显著促进铁素体、珠光体析出，从而抑制贝氏体的析出过程。关键词：高速线材;温度场;相析出;有限差分方程;TTT曲线195|7|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：与周期长、成材率低、成本高的热挤压工艺相比，UNS N08811铁镍基合金管材采用热穿孔工艺生产可显著降低生产成本，但穿孔过程中易产生表面横向裂纹，影响产品合格率和使用安全。为降低此品种穿孔缺陷率，采用JMatPro软件分析了材料热加工性能，采用Simufact软件模拟了N08811铁镍基合金管坯热穿孔过程中的温度变化与应力变化；结合现场工艺试验，得出此材料热穿孔合适的出钢温度为1 130~1 150 ℃；穿孔过程中需要调整出钢节奏，控制终轧钢温不高于1 220 ℃；管坯加热和冷却时须快速通过660~850 ℃温度，减少有害相形成；为降低穿孔过程中温升梯度和应力变化，应延长从顶头接触管坯到穿孔完成的整个变形过程，使穿孔过程中管坯碾轧-穿孔-圆整过程受力更加均匀，温度曲线和应力曲线更为平缓；通过改进穿孔顶头设计，减小顶头圆弧段弧度，增长顶头长度，增大平直段的角度，降低咬入椭圆系数，降低轧辊速度等措施，可有效降低N08811铁镍基合金管坯热穿孔缺陷率，保证产品表面质量。关键词：UNS N08811;铁镍基合金;无缝管;热穿孔9|3|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：TH550-NQ-Ⅱ耐候特种焊接用钢盘条中添加Ni、Cr、Cu等合金元素，热轧盘条组织中存在较多淬火组织，淬火组织占比40%左右，盘条的通条力学性能波动大，通条抗拉强度波动在80 MPa以上，下游客户在直接拉拔时易发生断裂，断丝比例在3%左右，部分盘条需要退火拉拔才可拉拔。为减少盘条组织中淬火组织，解决盘条力学性能波动大问题，采用热膨胀仪测量TH550-NQ-Ⅱ盘条的CCT曲线分析后，进行
- 摘要：海工钢特厚板在海洋工程中广泛使用，其通过微合金化和热处理工艺生产。特厚板需在380 ~ 420 oC缓冷，控制奥氏体向针状铁素体和贝氏体转变，以获得优异的力学性能。根据EH420海工钢80 mm特厚板堆垛工艺建立数学模型，通过实际测温验证了模型准确性，研究了堆垛参数对海工钢特厚板在组织转变区停留时间的影响。特厚板堆垛之后，表层温度快速降低，而中部和底部降温速率明显减缓。堆垛速率对特厚板冷却影响较小，而堆垛初始温度影响较大。特厚板堆垛初始温度从400 ℃增加至500 ℃，堆垛中心在组织转变区停留时间从35.6 h降低至15.1 h。随着特厚板堆垛高度增加，冷却时间延长。堆垛高度从2.0 m增加至3.0 m时，堆垛中部在组织转变区停留时间从17.1 h增至20.8 h，主要是堆垛表面积减小和冷却速率降低造成。关键词：特厚板;堆垛;缓冷;数值模拟14|6|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：GH4151镍基高温合金的高合金化程度导致其在开坯过程中易产生裂纹及混晶缺陷，显著降低材料利用率，同时，GH4151的晶粒尺寸对固溶处理的温度及时间较为敏感。采用真空感应熔炼（VIM）+电渣重熔（ESR）+真空电弧重熔（VAR）三联冶炼GH4151铸锭，经过均匀化处理后开坯制备成
- 摘要：钻杆的管端镦粗加厚是钻杆生产过程中非常重要的工序，管端镦粗以后，管体和管端壁厚尺寸不一样，在调质热处理时很难保证管体和管端力学性能的均匀性。这导致材料屈服强度、冲击韧性、硬度、晶粒度等存在较大差异，不利于高强高韧性钻杆的安全作业。天津钢管制造有限公司采用两次调质热处理， 900 ℃×30 min淬火＋650 ℃×60 min回火＋900 ℃×30 min淬火＋650 ℃×60 min回火，充分细化晶粒度，提高强度和韧性，缩小管体管端性能均匀性。最终管体和管端屈服强度1 140～1 300 MPa，抗拉强度≥1 200 MPa，管体-20 ℃纵向冲击功≥100 J，加厚区室温纵向冲击功≥80 J。实现了较好的强度韧性匹配，以及管体管端均匀性的良好效果。为超高强度高韧性钻杆在9 000m以上特深井开采安全服役，提供了良好的材料性能保证。关键词：165ksi;钢管;钻杆;管端镦粗加厚;高强度;高韧性15|4|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：研究了不同热处理温度对Fe-27Mn-9 Al-1C-0.25V低密度钢力学性能、显微组织和断裂行为的影响。结果表明，热轧试验钢随着热处理温度由700 ℃提高至1 000 ℃，屈服强度、抗拉强度不断下降，断后伸长率不断升高。当热处理温度达到900 ℃时，材料塑性显著提高，热处理温度达到1 000 ℃时，强塑积达到最高，抗拉强度960 MPa，断后伸长率46%，强塑积达到44.16GPa·%。通过对不同热处理温度试样微观组织检验发现，当热处理温度≤800 ℃时，奥氏体与铁素体相界面可以看到明显的析出相，经检验为κ型碳化物。两相界面处的κ型碳化物会引起裂纹萌生，进而导致试验钢韧、塑性显著降低。关键词：低密度钢;热处理温度;力学性能;微观组织4|2|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：固溶温度是调控高温合金析出相和晶粒组织的重要因素。本研究通过设计不同固溶温度研究了一种新型镍基变形高温合金GH4251的晶粒组织和一次γ′相，采用多尺度表征分析研究了固溶温度对微观组织的影响。结果表明，晶粒尺寸和一次γ′相含量随着固溶温度增加显著减少。尤其是在过固溶温度下，一次γ′相几乎被全部溶解，晶界失去钉扎力，导致晶粒粗大，造成拉伸强度和塑性显著下降。通过对GH4251合金一次γ′相等效颗粒半径r及含量f的统计分析，并进行数据拟合获得了一次γ′相的这两个参数和平均晶粒尺寸之间的关系。从原子扩散的角度讨论了GH4251合金中的一次γ′相溶解行为，发现一次γ′相的γ′/γ界面存在Cr和Co的富集及Al、Ti和Ta的贫化。在溶质元素富集和弹性应力场的相互作用下，一次γ′相边缘凸起，逐渐脱离形成小尺寸的γ′，较高的固溶温度加速了该过程，最终导致一次γ′相溶解消失。关键词：GH4215合金;一次γ′相;晶粒;固溶处理21|5|0更新时间：2025-09-11
- 摘要：为了揭示锑微合金化铁素体低温钢在连续冷却相变过程中显微组织和硬度的变化及原因，采用Gleeble 3800热模拟试验机测定了实验钢的动态连续冷却转变曲线（动态CCT曲线），通过光学显微镜对不同冷速下实验钢的微观组织结构进行表征，并采用显微硬度仪测试其维氏硬度。结果表明，当冷速保持在0.1 ℃/s时，实验钢的微观组织由多边形铁素体与珠光体构成；当冷速处于0.3~1 ℃/s内，微观组织表现为多边形铁素体、珠光体以及粒状贝氏体；当冷速提升至3~40 ℃/s，微观组织表现为多边形铁素体与板条状贝氏体。由于细晶强化和粒状贝氏体强化，当冷速为0.1~1 ℃/ s时，硬度上升较快，从172.1HV增大至207.7HV；由于组织细化和板条状贝氏体比例增大，冷速为3~40 ℃/s时，硬度随着冷速增大而从214.9HV线性增大至261.8HV。锑微合金化铁素体低温钢合适的控冷区间为3~40 ℃/ s。关键词：铁素体低温钢;锑微合金化;动态CCT曲线;显微组织;硬度3|1|0更新时间：2025-09-11
形变与相变
- 摘要：屈强比是高强结构用无缝钢管的重要性能指标。研究了高强度无缝钢管S770QL钢（质量分数）/%：0.15C，0.28Si，1.30Mn，0.009P，0.003S，0.20Cr，0.02Ni，0.47Mo，0.025Al，0.08V经Ac3以上不同的淬火和回火工艺处理后的力学性能的变化规律，并对显微组织进行分析，结果表明，钢管在880 ℃~940 ℃淬火后，奥氏体晶粒尺寸较为细小，均未超过20 μm，组织全部转变为马氏体，且随着淬火温度的升高，奥氏体平均晶粒尺寸逐渐增大，在回火工艺相同的情况下，屈强比随淬火温度的升高而减小；经高温回火后，组织全部转变为回火索氏体，随着回火温度的升高，在析出强化和细晶强化的共同作用下，屈强比先增大，回火温度超过660 ℃后又减小。综合考虑，采用920 ℃
- 摘要：研究了Ni36因瓦合金冷轧及退火工艺对微观组织与热膨胀性能的影响。结果表明，30%~75%压下率的冷轧处理使得热膨胀系数（CTE）大幅降低，随着冷轧压下率的增加，平均热膨胀系数
应用与服役
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