最新刊期
2026年第47卷第2期
- 摘要：随着我国“一带一路”战略的不断推进以及能源基础建设、造船领域的快速发展，作为制造容器/压力容器、船舶、管线等的主要材料—中厚板的需求越来越大，其力学性能要求也越来越高。低温冲击韧性是其中最为重要的性能指标之一。因厚度大，低温冲击韧性值通常表现出明显的离散性、波动性，是中厚板产品面临的主要质量问题之一。首先，归纳了中厚板的轧制生产工艺、关键制造技术以及力学和工艺性能要求。随着使用要求的提高和生产装备及技术的进步，中厚板的尺寸和性能要求也越来越大、越来越高；目前中厚板产品的最大厚度可达700 mm，稳定生产的高性能耐磨钢板的抗拉强度已高达1 900 MPa，1 300 MPa级别的高强机械用钢也已实现供货。然后，在此基础上，重点总结了国内外学者关于中厚板低温冲击韧性研究情况，包括产生机理（原因）、影响因素、改善方法等；低温韧性波动的主要原因是组织的不均匀性，通过成分和工艺优化提高组织均匀性可解决低温冲击波动问题。最后，指出了目前低温冲击韧性研究存在的不足以及中厚板产品开发和生产技术的未来发展方向。关键词：中厚板;生产工艺;力学性能;低温冲击韧性5|0|0更新时间：2026-03-03
综述
- 摘要：贝氏体非调质钢在高强韧结构部件领域具有广阔的应用前景。其在传统Mn-Cr系贝氏体非调质钢的基础上，通过添加少量Ni元素，研制了一种新型贝氏体非调质钢。钢中多元素协同调控赋予了材料潜在的性能优势，但需要制定合理的锻压工艺来激活这些潜力。通过在Gleeble-3500热模拟试验机上完成了不同温度（950～1 150 ℃）和不同应变速率（0.01～10 s-1）下的高温压缩试验，研究了该种贝氏体非调质钢的热变形行为。建立了含Z参数的Arrehenius本构方程，可以很好预测其高温流变行为。基于动态材料模型及微观组织验证，建立了在0.7真应变下的热加工图。所得最优的热加工工艺变形温度为1 050~1 150 ℃，应变速率为0.01 ~ 0.22 s-1。热锻的应变速率应低于0.22 s-1来规避变形过程的流变失稳现象。关键词：非调质钢;热压缩;本构方程;热加工图;微观结构15|2|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：常用的矿用链钢23MnNiMoCr54含有较高的Ni、Mo等贵重元素，因而成本较高，限制了广泛应用。本研究通过降低Ni、Mo含量和调控Mn、Cr含量及添加Nb微合金化，设计了一种新型经济性矿用链钢。通过力学性能测试、淬透性试验、均匀腐蚀及应力腐蚀试验，结合链条性能测试，对比分析了新型钢与 23MnNiMoCr54 钢的性能差异。结果表明，新型钢力学性能及淬透性均满足标准的要求；在模拟矿井水中，其均匀腐蚀速率与对照钢无显著差异，应力腐蚀敏感因子及氢脆系数表现更优，抗氢致开裂性能提升；新型钢制成的链条破断负荷达 1 710 kN，疲劳寿命超 6.7×10⁴次，符合 GB/T 12718—2009 中C级链标准。关键词：矿用链;腐蚀;氢致开裂;力学性能;低成本11|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：为开发出高品质H13热作模具钢连铸坯，并解决连铸坯偏析、缩孔等质量问题，采用转炉+LF+RH+连铸+轧制工艺，通过转炉滑板双挡、精炼全程扩散脱氧、控制精炼炉渣碱度，在连铸过程中进行全程保护浇铸并使用脉冲磁致振荡（PMO）凝固均质化技术等连铸配套辅助方法，成功在
产品研发
- 摘要：为解决转炉冶炼过程中高温与炉气变化显著影响氧枪超音速射流特性，而不同冶炼时期射流特性变化规律研究有限的问题，通过CFD数值模拟研究了不同温度下炉气成分对转炉炼钢过程中超音速氧气射流特性的影响。结果表明，相同炉气浓度下，高温（1 873 K）时氧枪射流核心区长度是常温（298 K）时的2.6倍；超音速区长度随炉气CO浓度升高而线性增长，且在高温时增长更快，CO浓度提升20%，常温时核心段长度延长0.048 m，高温时延长0.126 m；CO浓度升高增大氧气射流有效冲击面积，常温时最大提升11.6%，高温时提升3.1%。常温时有效冲击面积随枪位升高先增大后减小，而高温下则持续增大；冶炼中期较高的CO浓度和环境温度更利于减缓射流衰减并扩大有效冲击面积。关键词：200 t转炉;五孔氧枪;数值模拟;射流衰减;炉气成分6|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：转炉终点磷含量的精准控制是提升钢材质量和冶炼效率的核心环节。本研究针对42CrMo钢种，创新性地融合统一流形逼近与投影（UMAP）、灰狼优化算法（GWO）和深度神经网络（DNN）技术，构建了多模态智能预测模型。通过UMAP算法对高维冶炼参数（如温度、氧枪高度、渣碱度等）进行非线性降维，有效提取关键特征；采用GWO优化DNN的初始权重和超参数，显著提升模型收敛速度与稳定性。实验基于钢厂200炉次实际生产数据，对比BP神经网络、标准DNN及GWO-DNN模型，UMAP-GWO-DNN模型在±0.001%和±0.002%误差区间的命中率分别达到86.7%和95.4%，均方根误差（RMSE）降低23.6%。工业验证表明，该模型使终点磷含量波动标准差减少41%，平均值从0.001 2%稳定至0.000 9%，成功实现"窄窗口"控制目标。本研究为转炉冶炼过程的数字化升级提供了可推广的技术路径。关键词：终点磷含量;转炉炼钢;深度神经网络;预测模型;工业应用6|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：为了提高IF钢的洁净度及可浇性，结合邯钢公司邯宝炼钢厂260 t RH真空炉生产实际，以16炉H-OLTB转炉工艺试验为样本，通过取样、夹杂物扫描电镜和数据分析等手段，对冶炼IF钢时自由脱碳模式和强制脱碳模式的终点碳含量、脱碳时间、顶渣、夹杂物数量和尺寸进行了研究，以RH精炼结束时顶渣T.Fe和T［O］的质量分数以及夹杂物数量和尺寸为依据，统计分析不同脱碳模式对顶渣氧化性和钢水洁净度的影响。研究表明，自由脱碳模式在脱碳时间和终点碳含量方面优于强制脱碳模式，自由脱碳模式平均缩短脱碳时间约3.15 min；强制脱碳模式顶渣T.Fe和FeO质量分数均低于自由脱碳模式，强制脱碳模式w［T.Fe］、w［FeO］分别为5.68%、5.45%，自由脱碳模式w［T.Fe］、w［FeO］分别为7.26%、6.84%；强制脱碳模式下的IF钢水夹杂物数量更少，自由脱碳模式和强制脱碳模式单位面积内尺寸在15 µm以下的夹杂物数量分别为16.2~23.4个和10.6~14.4个。综合来看，建议H-OLTB转炉将RH炉进站初始氧含量控制在（286~408）×10-6，RH精炼炉冶炼IF钢采用强制脱碳模式，钢水洁净度更高。关键词：IF钢;自由脱碳;强制脱碳;夹杂物5|1|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：针对高钛钢连铸过程中TiN夹杂物引起的结鱼问题，设计了五种潜在的高钛钢保护渣，通过原位观察、旋转圆柱法及热力学计算相结合的方法，研究了各类保护渣对TiN的吸收行为，并揭示了其对TiN的吸收机理。原位观察结果表明，五种保护渣均会与TiN反应产生气泡，而CaO-SiO2-Al2O3（CSA）基保护渣的反应最为剧烈，其次为CaO-SiO2-Al2O3-BaO（CSAB）基保护渣。旋转柱实验结果表明，各保护渣吸收TiN的速率均较慢，1 520 ℃时CSA保护渣的吸收速率最快为3.00×10-3 mm/min，其次CSAB渣为2.46×10-3 mm/min。这与原位观察的规律一致。反应界面的电镜观察、热力学计算和吸收前后成分变化表明，保护渣对TiN的吸收速率与反应的边界层厚度呈负相关关系。TiN主要与渣中的氧化性组分Na2O发生了反应，Na2O活度最高的CSA吸收TiN能力最强。其吸收机理为：TiN与渣中氧化性组分反应生成TiO2，TiO2通过扩散溶解进入保护渣中。因此，可以通过提高保护渣中氧化性组分的活度，氧化TiN后将其吸收去除。关键词：高钛钢;TiN夹杂;保护渣;吸收行为7|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：为有效控制基于废渣钢冶炼的连铸小方坯宏观偏析缺陷，建立了能够直接耦合连铸全流程熔体流动、微观组织演变与溶质传输等行为的多相凝固模型。以25MnSiV钢连铸小方坯（断面尺寸为160 mm × 220 mm）为例，随着浇铸过热度从45 K降低到15 K，连铸小方坯中心区域的等轴晶宽度由40 mm增加到46 mm，且连铸凝固末端铸坯心部碳偏析度从1.23降低到1.16；可见，为改善宏观偏析缺陷，基于废渣钢冶炼的连铸小方坯生产过程中依然应该尽可能地采用低过热度浇铸工艺。此外，如果在维持小方坯浇铸低过热度基础上，进一步采用凝固末端压下工艺，且压下区间能够覆盖凝固终点前的溶质富集区（fs = 0.42~1.0），则可以更好地解决小方坯凝固末端的宏观偏析缺陷。关键词：连铸;小方坯;过热度;宏观偏析;凝固末端压下21|8|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：为探究钢包底部结构优化对钢水洁净度提升的作用机制，本研究以卷渣行为为切入点，采用漩涡临界高度作为衡量卷渣倾向的关键表征指标。通过分析水模型数据，选取台阶体积、通钢量及水口至台阶的距离三个参数，建立了其与漩涡临界高度的经验公式，并进一步拟合了台阶体积对钢包剩余钢水量的公式，为结构优化设计提供理论基础。在此基础上，设计了一种新型斜坡台阶式钢包底部结构，钢包底部优化为倾斜平面，倾斜于钢包出水口，钢包底部斜坡高度为260~220 mm，斜坡具有2o的坡度，坡面总高度为70 mm，这类钢包底部优化操作主要适用于150~300 t的钢包。同时开展工业试验，采用自动扫描电镜对优化前后中间包和连铸坯中夹杂物进行分析。结果表明，结构优化后，中间包钢样中w［T.O］由40×10⁻⁶降至27×10⁻⁶，w［T.N］由87×10⁻⁶降至61×10⁻⁶，大于2 μm夹杂物数密度由28个/mm²降至5个/mm²。连铸坯中10~14 μm夹杂物数量显著减少，最大尺寸由53 μm降低至24 μm，夹杂物面积分数与数密度在厚度中心下降最为明显。钢包底部结构优化可通过控制末期卷渣、抑制夹杂物迁移与富集，有效提升钢水洁净度，具有良好的工程应用价值。关键词：连铸坯;钢包结构;漩涡;剩余钢水量12|1|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：卷渣作为钢锭充型过程中形成的典型缺陷，直接影响钢锭最终质量。锭模底部水口形状是影响钢液流动和卷渣行为的关键因素，为了探究水口形状对卷渣行为的影响规律， 基于Fluent多相流模型，通过考虑钢液、保护渣、空气三相间的相互作用及钢液充型过程的凝固行为，系统研究了水口入口角度（5°、15°、25°）对3.1 t钢锭充型过程流场、渣滴捕获等行为的影响。结果表明，充型初期钢锭尾部区域凝固壳较薄，且钢液内部流动性较好，渣滴会迅速上浮至渣层；随着充型高度的增加，水口入口角度的改变会显著影响钢液流动形式，入口角度越大，钢液主流股越向外侧壁面方向偏移；对于该锭型，水口入口角度为5°时，钢液内部涡流始终位于近液面未形成凝固坯壳区域，流动模式及凝固进程更利于抑制卷渣的发生。该研究可为下注法模铸生产中水口形状设计提供参考和指导。关键词：钢锭;多相流;水口入口角度;卷渣缺陷10|2|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：浸入式水口是连铸结晶器内钢液流动的导向部件，优化浸入式水口构造、提升钢液流动状态，对生产高品质的铸坯具有重大意义。以河南某钢厂230 mm×1 650 mm宽厚板坯连铸结晶器内流场为研究对象，采用ANSYS-FLUENT软件开展系统数值仿真研究。针对生产过程中结晶器内钢液面存在剧烈波动状况，采用一种新型扁形水口，剖析更换后的浸入式水口对结晶器内钢液流场的影响。研究结果显示，更换扁形水口后，结晶器内钢液流场的流动趋势较好，更换前圆形水口结晶器内自由钢液面速度波动较大，距离水口0~0.3 m范围内钢渣界面速度波动较大，最高达到0.3 m/s，导致钢液面波动剧烈且引起表面夹渣行为，严重影响铸坯质量。此外，采用扁形水口的湍动能比圆形水口的湍动能减少50%，显著降低水口结瘤堵塞风险，提高了浸入式水口寿命。综合分析，新型扁形水口比圆形水口更适合宽厚板现场。最后，对扁形水口进行工艺参数模拟，结果表明，当水口浸入深度125 mm，拉速0.8 m/min，水口倾角15 °时，能够获得较为理想的结晶器内的钢液流场形态，为该新型水口的最佳使用工艺方案，这为该钢铁企业制定合理的工艺参量提供了借鉴和引导。关键词：连铸结晶器;浸入式水口;结构优化;流场调控;工艺参数5|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：针对1 400 mm×300 mm厚度的22MnB5钢板坯内部质量问题，构建了板坯凝固过程的动网格机械压下模型，该模型综合考虑了流动、传热、凝固和溶质等多物理场因素，分析了压下量和压下区间对铸坯内部质量的影响。研究表明，施加机械压下可以有效改善铸坯中心偏析，且压下量越大，改善效果越明显。特别是当施加10 mm压下时，铸坯中心偏析显著减轻，偏析比降低。此外，压下位置的选择也至关重要，在拉速1.0 m/min、过热度20 ℃条件下，当压下位置位于距结晶器弯月面14~18 m区间、固相率为0.05~0.45时，偏析现象加剧；而当压下位置位于距结晶器弯月面16~20 m区间、固相率为0.2~0.95时，压下操作能够有效促进溶质迁移，从而改善铸坯的偏析问题。关键词：钢板;连铸;机械压下;偏析度;数值模拟;低倍试验6|0|0更新时间：2026-03-03
冶炼与凝固
- 摘要：对高氮马氏体不锈轴承钢进行400 ~ 600 ℃回火，测试其硬度、强度、韧性等力学性能，并采用光学显微镜、SEM、TEM等表征微观组织形貌，系统研究了高温回火对其力学性能与微观组织的变化规律。试验结果表明，随着回火温度升高，材料的硬度、强度总体呈现先升后降趋势，冲击性能持续提高。在500 ℃回火时硬度和抗拉强度达到最大值，分别为60.8 HRC和2 360 MPa。微观组织分析显示，回火温度不高于500 ℃时，试样主要呈回火马氏体组织并带有少量的第二相颗粒；回火温度超过500 ℃后，马氏体组织逐渐转变为回火索氏体，同时第二相颗粒数目增多，尺寸增大。在相同面积区域下对500、600 ℃回火的第二相颗粒尺寸数目进行统计，发现600 ℃回火下第二相颗粒总数目与面积占比远高于500 ℃回火，且大尺寸颗粒占比显著增加。在500、600 ℃回火后，试样有第二相M23C6和Cr2N析出；在600 ℃回火时，这些第二相颗粒密集长大，第二相强化效果减弱，强度和硬度降低。关键词：高氮马氏体不锈轴承钢;高温回火;力学性能;微观组织;第二相6|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：通过洛氏硬度测试、EBSD、XRD及TEM表征等方法，揭示了国产与德国23MnNiMoCr54链环硬度与显微组织差异。结果表明，德国链环因全废钢-电炉冶炼工艺导致残余元素Cu、N含量更高，其平均硬度达41.32HRC，且极差仅0.85HRC，平均硬度最高且硬度波动最小。高N含量导致析出相的密度增加，通过Zener钉扎效应细化原始奥氏体晶粒尺寸至13.66 μm，并提升高角度晶界比例至38.3%，二者协同阻碍位错运动，导致德国链环硬度最高。中频淬火过程中，工件表层温度超过居里温度后表层涡流密度增加，奥氏体化温度更高，导致德国与国产链环均呈现出边部原始奥氏体晶粒粗化，位错密度提高的现象。本研究为国产矿用链环冶炼工艺和热处理技术升级提供了理论依据，对推动矿山装备关键零部件国产替代进程有重要意义。关键词：23MnNiMoCr54;矿用圆链环;微观组织;硬度;晶粒度22|3|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：采用光学显微镜、场发射扫描电镜和力学性能测试，研究了不同固溶温度对锻态优质GH4738合金再结晶行为的影响。研究结果表明：锻态优质GH4738合金在1 040 ℃固溶过程中发生完全静态再结晶；当温度低于1 040 ℃时，晶粒尺寸变化不大，在温度超过1 050 ℃后晶粒粗化且均匀性较差。一次γ′相既有钉扎晶界，阻碍晶界迁移又有增加形变储存能促进再结晶的作用，因此，在一次γ′相固溶温度（1 040 ℃）附近固溶处理可以使优质GH4 738合金发生完全静态再结晶，细化晶粒，但是当保温时间过长（>4 h）或固溶温度过高（>1 050 ℃）时，大量一次γ′相回溶于基体，合金晶粒迅速长大。合金强度随固溶温度升高先增加后下降，合金高温持久寿命受固溶温度影响显著。关键词：固溶温度;静态再结晶;优质GH4738合金5|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：GCr15轴承钢凭借其高强度、高硬度的性能特点，成为轴承构件中用量最大、应用最广的材料，高效便捷制备细质化、均质化的基体组织一直是GCr15轴承钢研发热点。采用高频高能电脉冲技术代替传统固溶工艺对GCr15轴承钢进行闪速奥氏体化，随后油冷，对处理后的力学性能、微观组织结构进行表征分析。结果表明，电脉冲电流产生的焦耳热和电子风效应的综合作用导致材料的快速奥氏体转变和碳化物溶解；经“电压50 V-频率500 Hz-脉宽50 μs”电脉冲奥氏体化处理300 s，试样硬度为62.3 HRC、抗拉强度为2 356 MPa、伸长率2.5%，力学性能均优于传统热处理工艺；试样平均碳化物尺寸为0.46 μm，基体组织呈现均匀、细小、弥散分布。研究结果为新型轴承钢热处理工艺制定及组织调控提供了实验与理论基础。关键词：GCr15轴承钢;电脉冲热处理;微观组织结构;力学性能2|0|0更新时间：2026-03-03
形变与相变
- 摘要：采用电子背散射衍射（EBSD）和显微硬度（HV0.025）分析研究氮氢混合气氛热处理对12Cr铁素体-马氏体钢微观组织及性能影响。结果表明，热处理后因氮渗入导致管材表面组织发生变化，近表面处形成大量马氏体组织，并随氮扩散距离增加而减少。渗氮层会导致管材表面硬度增加，经显微硬度分析距表面20 μm处硬度值为368HV0.025，并在后续冷加工变形过程管材表面产生横向裂纹。基于热力学库TCFE11和动力学库MOBFE6，建立热处理时间和边界处N向基体内扩散距离的热动力学模型，研究氮渗入量随距离变化关系，结果显示，随扩散距离增加氮含量逐渐下降，并在扩散距离达70 μm以后下降趋势变缓。通过研究氮渗入对12Cr型铁素体-马氏体钢微观组织和性能影响，制定了12Cr铁素体-马氏体钢退火工艺，即管材在氢气保护气氛下随炉升温至860 ℃保温1 h，冷却方式为风机冷却，并经生产验证可知，该热处理制度管材表面硬度约为210HV0.025，满足冷加工变形性能需求。关键词：铁素体-马氏体钢;渗氮;微观组织;性能9|0|0更新时间：2026-03-03
- 摘要：采用扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）及透射电子显微镜（TEM）等分析方法，结合Thermo-Calc热力学模拟计算结果，系统研究了S30432钢650 ℃持久后析出相的演变规律及其对材料持久塑性的作用机制。结果表明，S30432钢650 ℃持久后基体中存在大尺寸Nb（C，N）相，高应力下易开裂形成裂纹源；且随着持久时间逐渐增加，晶界及孪晶界析出相M23C6连续分布且明显粗化，易形成孔洞；在650 ℃、9 146~24 432 h条件下，晶界处生成块状σ相，σ相数量随着持久时间延长而增加并伴随显著粗化现象，促进微孔形核，加速了沿晶裂纹的萌生与扩展进程。这些高温持久过程中析出相的变化均对S30432钢650 ℃持久塑性的降低产生重要影响。关键词：S30432钢;析出相;微观组织;持久塑性;Nb（C，N）相;σ相10|0|0更新时间：2026-03-03
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