最新刊期
2025年第46卷第6期
- 摘要：通过回顾特殊钢（特钢）自工业革命以来的发展历程，重点阐述了其核心特征的演变。从早期钢铁冶金技术的局限性，到电弧炉的发明对合金钢生产的革命性推动，再到不同国家对特钢概念的界定，揭示了“特、高、新”始终是特钢发展的固有趋势。随后探讨了“先进钢铁材料”概念的兴起及其与传统特钢的融合，强调了超细晶、高洁净、均质化等技术创新和“中国制造2025”等国家战略对产业升级的驱动作用。在此基础上，展望了特钢未来的发展方向，包括精品制造、绿色制造、智能制造和服务化制造四大理念，以及先进冶金工艺、先进设计理念、结构用特钢创新（高强化、轻量化、结构-功能一体化）、绿色化及“双碳”技术的应用（电炉钢的绿电和制造、低碳冶金、新能源应用、资源再生利用）等，旨在为中国特钢产业迈向更高质量发展提供思考与借鉴。关键词：特殊钢;先进钢铁材料;高性能;高质量;创新73|12|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：本文综述了我国先进特殊钢材料技术的研究进展及其在国家重大战略工程中的成功应用。近年来，我国特殊钢领域依托系统性创新，在基础理论研究、关键技术突破和产业化应用方面取得了全面进展。在材料体系方面，超高强度钢、耐热钢、不锈钢、合金结构钢、工模具钢、轴承钢等重点品类性能持续提升，实现了强度、韧性、耐腐蚀性、耐高温性和疲劳性能的协同优化。在制造工艺方面，突破了一批关键制备技术，包括超纯净冶炼、精确组织调控、增材制造等先进生产工艺。这些技术进步有力支撑了航空航天、能源电力、海洋工程、高端装备等国家重点领域的材料需求，实现了多个关键部件材料的自主可控和进口替代。面向未来，我国特殊钢材料正朝着更高性能、结构功能一体化、绿色低成本制造等方向持续发展，同时注重全生命周期的可持续发展。这一系列成就不仅体现了我国钢铁工业的技术进步，更为国家制造业转型升级和重大战略实施提供了坚实的材料基础支撑。关键词：先进特殊钢;高性能;国家重大工程;国产化71|9|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：钢铁材料合金化技术始于19世纪初法拉第等人对镍、铬等合金元素的系统性探索，历经经验积累、相图理论指导及微合金化等阶段，现已发展为可实现成分精准设计与性能调控的关键技术。当前，该技术正面临着持续合金化使材料成本急剧增加，对材料性能的提升作用逐渐趋于饱和；多数合金资源回收率不足1%，且近乎不可再生，过度依赖合金化可能引发国家资源安全问题；以及高度合金化使材料回收再利用愈发困难，与材料可持续再生循环利用相悖等问题与挑战。微合金化技术通过添加＜0.1%Nb、V、Ti等元素可实现“减量增效”；低密度化实现了钢材轻量化与强塑性倒置关系的极限突破，其中，每添加1%的w［Al］可使钢材密度降低约1.4%，高锰钢在汽车领域的应用使得零部件减重15%~20%；混杂与归一化推动“一钢多用”与循环经济深度融合，780 MPa-980 MPa-1 180 MPa三个级别汽车零部件产品成分归一化降低了汽车制造的复杂性；素化通过位错等缺陷工程替代贵重合金元素。未来，合金化技术将朝着深度挖掘微合金元素协同效应、解决残余元素无害化调控、结合机器学习加速成分设计等方向演进，以实现“性能极限突破”与“全生命周期低碳化”协同发展，为全球钢铁行业碳中和目标提供技术支撑。关键词：先进钢铁材料;合金钢;合金设计;绿色低碳58|4|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：超高强度钢是航空航天、工程机械等重大装备关键承力构件的核心材料。本文梳理了超高强度钢从理论突破到工程应用的三个发展阶段技术现状：在实验室阶段突破了2 600~3 000 MPa强度极限（块体材料）；在中试阶段实现了2 000~2 500 MPa级钢的稳定制备；在工业化阶段建立了1 500~2 000 MPa级钢的成熟生产体系。然而，随着极端服役环境日益严苛，现有成熟的超高强度钢已难以满足工程技术需求，根本制约在于强度与韧性之间的本征倒置关系。本文阐明，破解强韧性倒置的关键在于材料制备全流程的系统优化，并凝练出决定性能突破的三大材料学要素：纯净度—控制杂质元素与夹杂物以消除裂纹源；均匀度—消除成分偏析与组织梯度以保障整体可靠性；组织度—调控多尺度微观结构以实现强韧化协同。基于该理论框架，本文介绍了作者团队研发的1 700~2 700 MPa系列超高强度钢技术体系。展望未来，超高强度钢发展将聚焦超纯净冶炼、高均匀性制备、智能化材料设计和3 000 MPa级极限探索等方向。关键词：超高强度;纯净度;均匀度;组织度57|5|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：电弧炉短流程炼钢以废钢为主要原料，具有流程短、能耗低、碳排少的特点，面向国家“双碳”战略重大需求，发展电炉炼钢是我国钢铁工业实现绿色低碳发展最重要且最具可操作性的工艺路线。然而，废钢在电弧炉炼钢中实现高质化利用最大的问题在于残余元素含量的控制。钢中残余元素的一个重要来源是涂镀层废钢中的Zn和Sn杂质元素，其中，Zn在炼钢过程主要产生粉尘污染问题，Sn会残留在钢中恶化钢材的机械和加工性能，传统电弧炉冶炼过程尚无涂镀层有效的剥离与净化手段，因此，通过技术创新实现废钢中Zn、Sn元素高效脱除具有重要意义，依据国内外研究进展，介绍了Zn、Sn元素的来源及危害，总结了废钢中Zn、Sn元素脱除技术及原理研究进展，包括固态废钢预处理以及熔体脱除技术，并对不同技术的优缺点进行了对比分析。固态废钢预处理包括机械脱除、浸出和电解脱除以及汽化脱除，熔体脱除包括钙反应法和蒸发脱除。最后对Zn、Sn脱除技术在实际生产中的应用前景进行展望和预测，为废钢的高质化利用提出可能的解决思路，为后续研究提供参考。关键词：电弧炉炼钢;残余元素;废钢;涂镀层;脱除技术29|1|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：镍基高温合金在航空航天等领域应用广泛，其熔炼工艺对其性能和质量至关重要。本文综述了基于VIM、ESR、VAR的镍基高温合金单炼、双联及三联熔炼工艺。详细分析各熔炼工艺的流程、特点、存在的缺陷及针对缺陷的研究成果，对比不同熔炼工艺在杂质去除、元素烧损控制、缺陷产生等方面的差异，明确各工艺的适用合金类型。结果发现，单炼工艺VIM适用于对纯净度要求相对较低的合金，双联熔炼工艺VIM+ESR和VIM+VAR分别在脱硫和控制易氧化元素烧损方面有优势，三联熔炼工艺VIM+ESR+VAR则能最大程度保证合金纯净度和综合性能。然而，镍基高温合金熔炼工艺仍面临杂质元素难以精确控制、易于产生缺陷等挑战。未来，应聚焦于工艺参数优化、开发新型熔炼技术、缺陷形成机制及大规格铸锭性能提升方面，为我国高温合金熔炼工艺创新发展奠定基础。关键词：镍基高温合金;单炼工艺;双联熔炼工艺;三联熔炼工艺;纯净度23|5|0更新时间：2025-11-06
综述
- 摘要：传统高Cr-高Ni型耐热钢在1 000 ℃以上超高温服役时，由于内氧化严重和高温强度不足，难以满足耐热部件严苛的选材要求，成为制约高温装备发展的瓶颈。针对传统高Cr-高Ni型耐热钢存在的上述问题，本研究基于C+N+RE共合金化的设计思想，开发了自主特色品种——CNRE超高温稀土耐热钢。CNRE超高温稀土耐热钢的合金设计思想是，在Mn、N代Ni显著降低合金成本的基础上，借助C+N共合金化，调控晶界析出相，抑制沿晶内氧化，并提高初始强度；利用稀土微合金化，稳定高温组织，提升高温性能。CNRE超高温稀土耐热钢的w［Ni］均不超过5%，合金成本较HK40（ZG40Cr25Ni20）等传统高Cr-高Ni型耐热钢降低50%以上，高温性能达到甚至超过传统高Cr-高Ni型耐热钢水平。采用CNRE超高温稀土耐热钢研制的热等静压料筐组件等耐热部件，完全能够满足1 250 ℃/138 MPa的服役工况要求，成功替代了原有昂贵的进口钼合金选材；研制的连续热处理炉的炉底辊耐热部件，使用寿命与HP40（ZG40Cr25Ni35NbM）耐热钢相当，并且有效解决了炉底辊表面结瘤等技术难题。目前，CNRE超高温稀土耐热钢已应用于制造冶金机械、石油化工、能源环保等领域的诸多耐热部件，为高温装备的成本控制、性能优化和自主可控提供了强有力的技术支撑。CNRE超高温稀土耐热钢的研发，也为少合金化钢种的开发提供了新的思路。关键词：耐热钢;稀土;耐热部件;高温性能;成本控制84|2|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：为满足M42及以上12.9级螺栓材料对高淬透性和高强化的需求，在42CrMo钢的基础上，通过化学成分的优化，添加微合金化元素w［V］0.22%、w［Nb］0.03%，得到的42CrMoVNb钢，利用末端淬火试验探究了42CrMoVNb螺栓钢的淬透性，采用OM表征了42CrMoVNb螺栓钢的显微组织和晶粒大小，借助TEM等手段表征了42CrMoVNb螺栓钢中的析出相，并通过室温拉伸试验测定了42CrMoVNb螺栓钢的力学性能。同时，分析了化学成分对淬透性的影响，研究了热处理工艺对42CrMoVNb螺栓钢的力学性能影响规律，并揭示了化学成分对力学性能影响机制。结果表明，和42CrMo钢相比，42CrMoVNb螺栓钢中添加的V、Nb元素可以显著提高材料的淬透性，主要原因是V元素通过抑制铁素体的形成和生长速率，提高了奥氏体的稳定性，进而提高了淬透性。同时，利用V、Nb元素形成的碳化物析出强化提高了力学性能，降低了表面硬度波动，使得42CrMoVNb螺栓钢截面力学性能更加均匀。设计的42CrMoVNb螺栓钢经过870 ℃+600 ℃调质处理后满足12.9级螺栓的制造要求，经过870 ℃+500 ℃调质处理后满足14.9级螺栓的制造要求。关键词：42CrMoVNb钢;风电螺栓;淬透性;力学性能;硬度波动;V、Nb微合金化16|5|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：为满足CO２与H2S共存腐蚀环境对L80钢级13Cr油井管的需求，通过添加Ni、Mo、V、Nb等合金元素开发了新型L80钢级13Cr，进行了920~960 ℃空气淬火，700~750 ℃高温回火工艺优化，开展了不同耐腐蚀环境下的评价试验研究。试验结果表明，开发的新型13Cr油井管的力学性能及耐硫化物应力腐蚀开裂性能，满足API 5CT规范L80-13Cr标准要求；符合高浓度Cl-、微量H2S腐蚀环境需求；在CO２腐蚀电化学测试中，具有较高开路电位-184 mV，与1Cr碳钢耦接试验，平均电偶电流达1.6 μA/cm2，具有良好的耐蚀性能。关键词：13Cr;硫化物应力腐蚀开裂（SSC）;CO2;H2S;点腐蚀56|4|0更新时间：2025-11-06
产品研发
- 摘要：超级奥氏体不锈钢合金含量极高，带来优异性能的同时导致了枝晶组织粗大、偏析严重和析出敏感性强等瓶颈问题，调控超级奥氏体不锈钢凝固组织和析出行为至关重要。本研究在超级奥氏体不锈钢S32654的基础上进行了B和Ce复合处理，系统研究了B和Ce复合处理对凝固组织和时效析出行为的影响。结果表明，经w［B］0.002%和w［Ce］0.035%复合处理后，凝固过程中，夹杂物均已变性为含Ce夹杂，数量密度和尺寸均增大，且无硼化物形成；枝晶组织显著细化，二次枝晶间距减小25%；σ相数量增多，尺寸明显减小；Mo元素偏析明显减轻，凝固组织得到显著改善。时效析出过程中，Ce显著增加σ相和Cr2N形核位点的作用占主导，促进了其形核；B和Ce可共同抑制σ相生长，大幅减小其尺寸，但对Cr2N的生长影响不大。总体而言，B和Ce复合处理对S32654凝固组织和时效析出具有良好的改善效果。关键词：超级奥氏体不锈钢;硼;铈;凝固组织;析出行为;σ相;Cr2N9|3|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：本研究基于GCr15轴承钢提出了一种可行的脱氧控钛梯度再设计策略，旨在优化炉外精炼阶段脱氧控钛的协同机制。通过工业全流程取样明确了脱氧控钛关键环节，设计并开展了界面反应模拟计算与实验室热态实验，系统验证了脱氧控钛梯度再设计策略在GCr15轴承钢超低氧钛控制上的可行性。通过正交实验与FactSage相平衡计算，确定CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系（50.18%CaO-21.36%SiO₂-24.11%Al₂O₃-4.35%MgO）为最优脱钛渣系。热力学研究表明，钛脱除率与钢液氧活度呈正相关，LF阶段过深脱氧会抑制钛氧化迁移，降低RH阶段脱钛效率。实验表明，阶梯式控氧策略可突破脱氧与控钛的对抗关系，实验室模拟RH条件反应，在w［O］35×10-6下可使w［Ti］从117×10-6降至3.8×10-6，脱钛率达96.7%。工业数据与实验室实验共同证明LF弱脱氧有利于促进渣金反应脱钛，提高精炼全流程脱钛效率，实现氧钛协同控制。该研究为超低氧钛轴承钢的工业化生产提供了理论依据与工艺优化方案，为解决钛夹杂物制约轴承疲劳寿命提供了方向。关键词：高碳铬轴承钢;超低氧钛;阶梯控氧;氧钛协同;脱钛渣24|2|0更新时间：2025-11-06
冶炼与凝固
- 摘要：GCr15钢是一种应用于高端装备核心构件的轴承钢，其显微组织中由于碳化物非均匀分布呈现出带状组织特征，从而导致其性能的各向异性。通过棒材不同位置取样进行压缩试验系统研究了GCr15轴承钢中碳化物带数量和方向（轴向和径向）对力学性能的影响规律，并分析了具有不同碳化物带特征的GCr15轴承钢的压缩断裂失效机理。结果表明，GCr15轴承钢碳化物带从边部到中心数量逐渐增加，且试样的平均硬度升高、波动幅度
- 摘要：在高强度钢中，回火工艺通常用于改善韧性，但与此同时，反映材料变形能力的屈强比也在回火处理后急剧增加。本研究通过DSC、SEM、EBSD、拉伸试验和示波摆式冲击试验机等方法系统研究了回火工艺对低屈强比Q500qE高强度桥梁钢显微组织演化、拉伸变形行为和低温冲击韧性的影响，对实现高强钢屈强比与强韧性的匹配具有指导意义。结果表明，加热过程中存在240~420 ℃的温度区间，基体组织中的M/A岛发生分解，随后渗碳体析出。经回火工艺处理后，拉伸变形的屈服行为从连续屈服变为不连续屈服，并在较高温度500 ℃回火后，屈强比急剧增加到0.85，而350 ℃下的低温回火可以通过降低加工硬化能力和减少变形过程中界面应变局部化来提高阻碍裂纹扩展的能力，从而很好地实现屈强比和低温韧性之间的平衡。关键词：高强度钢;低屈强比;连续屈服;低温韧性20|1|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：真空感应+真空自耗+锻造工艺生产的
- 摘要：研究了不同热处理工艺对
- 摘要：研究了一种涡轮盘用新型镍钴基变形高温合金的组织和拉伸性能。该合金采用三联冶炼+快径锻联合+热处理工艺制备。在1 090~1 140 ℃固溶温度下分别进行室温、650、750、815 ℃拉伸试验。结果表明，随着固溶温度升高晶粒尺寸显著增加，而一次γ′相含量降低且尺寸减小，二次γ′相含量升高且尺寸增加。晶界一次γ′相的溶解消失是晶粒长大的主要原因。一次γ′相和三次γ′相溶解为二次γ′相粗化提供了溶质原子。不同固溶温度下，实验合金的室温拉伸断裂以穿晶断裂模式为主；在650 ℃时，固溶温度影响了断裂模式；在750、815 ℃下，主要为沿晶断裂。固溶温度引起的晶粒和γ′相的改变显著影响了合金的高温拉伸性能，对室温拉伸性能的影响较小。在1 130 ℃时，在各试验温度下，出现反屈服现象。高温拉伸性能的下降主要是由于晶界弱化导致的。关键词：镍钴基;变形高温合金;固溶温度;γ′相;拉伸性能9|3|0更新时间：2025-11-06
- 摘要：为探究在线热处理工艺对桥梁缆索用超高强度95Si高碳盘条微观组织及性能的影响，分别在530、550、570 ℃盐浴温度下对盘条进行热处理，通过力学性能测试、显微组织表征等，研究了盐浴温度对珠光体片层间距、球团尺寸等微观组织特征及强塑性影响规律。结果表明，随温度升高，珠光体片层间距从530 ℃时的74 nm增至570 ℃时的141nm，球团尺寸从2.4 μm增至3.4 μm，珠光体节尺寸从20.3 μm增至23.6 μm，且大角度晶界占比逐渐降低；与此对应，盘条的抗拉强度从1 491 MPa降至1 374 MPa，断面收缩率从38.8%降至35.0%。盘条在530 ℃下达到最佳力学性能，即具有1 491 MPa的抗拉强度和38.8%的断面收缩率。可见盐浴温度主要影响盘条片层间距和球团尺寸从而改善其强塑性，在530 ℃盐浴温度下，细化的片层间距与球团使其具有较高的大角度晶界数量与位错密度，从而实现了强度提升，同时，借助大角度晶界对裂纹扩展的阻碍作用改善塑性。关键词：桥梁缆索;95Si盘条;热处理工艺;组织性能214|6|0更新时间：2025-11-06
形变与相变
- 摘要：为探究不同冶炼工艺制备的 GCr15 轴承钢中，非金属夹杂物对其疲劳断裂失效行为的影响规律，采用电弧炉+精炼（EAF-VD）、转炉+精炼（BOF-LF-RH）和真空感应+真空自耗（VIM+VAR）三种不同冶炼工艺制备GCr15轴承钢，并利用ASPEX分析钢中的大尺寸夹杂物，发现其主要类型为MnS，硫氧复合夹杂物和TiN。旋转弯曲疲劳试样断口结果表明，引起失效的夹杂物主要为复合夹杂物和TiN，而MnS不会引发失效。电弧炉试样失效全部源自复合夹杂物，转炉试样91%失效仍由复合夹杂物引起，TiN诱发的断裂仅占9%，而TiN导致双真空试样失效则占约75%，其余为复合夹杂物引起的失效。因此，随着钢洁净度的提高，应由控制电弧炉和转炉工艺中的复合夹杂物转变为双真空工艺中的TiN夹杂物。此外研究表明，导致部分GCr15轴承钢短疲劳寿命的主要诱因包括：1）复合夹杂物中的尖晶石类氧化物夹杂比钙铝酸盐类夹杂危害更大；2）棱角越尖锐的TiN疲劳损伤性越高；3）当夹杂物位于试样近表面时，会显著降低轴承钢的疲劳性能。关键词：GCr15轴承钢;夹杂物;Aspex分析;旋转弯曲疲劳试验;有限元模拟23|4|0更新时间：2025-11-06
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