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。

镍基高温合金的熔炼方法是合金质量的决定性因素，真空感应熔炼可有效控制合金锭中O、N、H等气体及有害杂质元素含量，精确控制合金成分。在此基础上，对合金进行重熔（电渣重熔及真空自耗重熔），可进一步降低合金中S、P等有害杂质含量，消除成分偏析及缩孔等缺陷，对凝固组织进行优化调控，从而实现大规格高质量合金锭的熔炼。本文综述了镍基高温合金的熔炼工艺进展，重点介绍了真空感应熔炼、电渣重熔、真空自耗重熔等常用熔炼技术的原理和特点，论述了“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔”、“真空感应熔炼+真空自耗重熔”双联工艺，以及“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联工艺在镍基高温合金熔炼方面的研究进展，并对镍基高温合金熔炼工艺的选择和发展方向提出建议。

将CO ₂用于炼钢工艺可实现对CO ₂资源化利用，是一种绿色化、低成本、高效率和易实现的冶炼技术。本文以采用CO ₂炼钢工艺为立足点，介绍了近年来CO ₂在转炉、电弧炉等流程的应用研究现状和发展情况。同时，结合基于钢铁企业的实际运用情况，概述了CO ₂资源化利用在炼钢过程中的可行性和实际效果。CO ₂可作为反应气体、保护气体、搅拌气体应用在炼钢工艺过程中，具有生产成本低、热力学条件好、搅拌能力强等优点，应用前景非常广阔。实际生产表明，采用CO ₂炼钢可提高铁水脱磷率5%～7%，吨钢节约生产成本9元以上。CO ₂在炼钢工艺中的资源化利用将是实现我国钢铁行业高效率、低成本减排的重点研究方向之一。以我国年产粗钢10亿t估算，采用CO ₂炼钢工艺可降低钢铁行业CO ₂总排放量约5%左右。

在分析影响易切削钢AISI 1215切削性能因素的基础上,通过将钢中的碳含量从0.094%降至0.072%, LF精炼用硅锰脱氧,控制LF终点游离[o]60×10 ^-6~80×10 ^-6,140 mm×140 mm坯结晶器水流量从1 900~2 050 L/min降至1700~1 850 L/min,二冷区比水量由1.15 L/kg降至0.90 L/kg,优化轧制工艺使硫化物平均直径由原来的2.09μm增加至3.11μm等工艺措施,使低碳高硫(0.072%C,0.365%S)易切削钢盘条的切削性能明显提高,零件表面粗糙度为2μm左右,满足用户要求。

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。

航空航天、能源、石油化工、船舶、轨道交通、新能源汽车、节能环保、电子信息等领域的高端装备产业发展强劲，对特殊钢和特种合金材料的质量和性能提出了更高的要求，需求量激增。因此，最近十几年我国特种冶金行业得到了快速的发展。首先，分析和总结了我国上述高端装备制造用超高强度钢、高温合金、耐蚀合金、耐热钢、特种不锈钢、高性能轴承钢、工模具钢以及精密合金等的新需求。其次，分析了传统特种冶金流程和几种特冶新流程的发展现状与趋势，重点强调了与转炉/电弧炉炼钢流程相结合可以为电渣重熔和真空电弧重熔提供高洁净的自耗电极，也可以为真空感应炉提供纯净原材料，用连铸坯作为自耗电极的抽锭式电渣重熔后接轧制工艺的电渣短流程可以显著提升生产效率和降低生产成本。同时，也简要介绍了高氮不锈钢冶炼的双联工艺和工模具钢的粉末冶金和喷射成形工艺流程。再次，分析和总结了我国特种冶金产业发展现状，以及新技术和新装备的进展情况。最后，对未来十年我国特种冶金的技术发展提出了建议和展望。

开发的110SS钢(/%:0.28～0.33C,0.20～0.30Si,0.60～1.00Mn,≤0.015P,≤0.005S,1.20～1.45Cr,0.65～0.85Mo,0.01～0.05Al,0.01～0.05Ti,0.01～0.05Nb,0.01～0.10V)Φ325 mm×55 mm厚壁管的生产流程为BOF-LF-RH-CC-ASSEl rolling。通过控制BOF出钢C≥0.03%,LF渣碱度3.0～4.0,RH真空时间≥30min,连铸钢的过热度≤15℃,拉速0.30～0.50 m/min,钢管淬火温度880℃,回火温度650℃时,得到产品夹杂物尺寸≤20μm、屈服强度760～820 MPa,厚壁无缝钢管的抗硫化氢应力耐腐蚀性能满足标准要求。

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 ℃。

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。

超级贝氏体钢的基本合金元素为C-Mn-Si,通过300～500℃低温相变得到超细贝氏体、马氏体和残余奥氏体组织。为减小临界冷却速度、促进贝氏体转变,部分超级贝氏体钢中添加Cr、Ni、Mo等合金元素,并降低C、Mn含量以改善钢材的焊接性能。超级贝氏体钢具有超高强度和良好的塑性,其屈服和抗拉强度分别达～1 200MPa和1 600～1 700 MPa,总伸长率为～15%。新一代超级贝氏体钢的屈服强度可达1 300 MPa以上,抗拉强度超过1 700 MPa。

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。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。

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱、显微硬度测量仪以及热力学软件Thermo-Calc对1215MS易切削钢Φ12 mm盘条金相组织及硫化物夹杂进行了相组成及粒径与硬度解析。结果表明:1215MS钢中铁素体所占比例93%～96%,珠光体比例4%～5%;铁素体平均等效直径为22.30μm,珠光体的平均直径为16.83μm,硫化物均匀分布在晶界的边缘和铁素体中,硫化物的当量直径为5.077μm;MnS的平均维氏硬度值为80 HV10,铁素体硬度值为100 HV10,珠光体硬度值为175 HV10。

通过显微组织观察和室温拉伸试验、室温冲击试验、硬度试验和高温持久性能试验，研究了Φ457 mm×70 mm 12Cr1MoVG（/%：0.13C，0.21Si，0.56Mn，1.07Cr，0.31Mo，0.20V，0.008P，0.004S，0.02Ni，0.004Cu，0.012 4Al）钢管在1 000 ℃正火后采用水雾加速冷却和740 ℃回火的组织和性能。结果表明：显微组织为铁素体+贝氏体，贝氏体量约占65%，晶粒度7～5级；屈服强度为416 MPa，抗拉强度为575 MPa，室温冲击功为206～244 J，布氏硬度187HBW；575 ℃×10 ⁵ h持久强度为86 MPa；575 ℃/100 MPa持久51 480 h未断；575 ℃/120 MPa持久27 198 h断裂，试样开裂起源于晶界蠕变孔洞，周边贝氏体基体没有发现严重的球化等现象，组织稳定性优异。

2003年我国转炉钢产量已接近1.9亿t,占我国钢产量的85.2%,约占世界转炉钢的25%。50～300t转炉由2001年的75座增至2003年的134座,工艺技术进一步优化。我国转炉冶炼新钢种和优质钢种增长迅速,其中包括低合金、耐候钢、TRIP(相变诱发塑性)钢以及合金结构钢、齿轮钢、轴承钢、锅炉用钢等特殊钢。今后转炉钢的增长主要是对条件较好转炉钢厂挖潜改造,进一步提高装备水平、扩大品种、提高质量以及降低消耗,改善环境。

针对钢厂铁水硅和磷含量较高的特点,采用转炉留渣双渣冶炼工艺以获得稳定的铁水脱磷率。吹炼3 min后加入石灰和污泥球等造渣材料,供氧强度0～3 min时为2.5m ³/（t·min）,3～4.5 min时为3.2m ³/（t·min）,温度控制在约1320℃。转炉一次倒渣后,继续吹炼,加入后期造渣料,待一氧化碳体积分数稳定时,适当提高氧枪枪位,促进化渣,并进行终点碳控制。试验结果表明:脱磷期铁水平均脱磷率为58.09%,脱碳期钢水平均脱磷率为85.56%;当半钢温度为1320℃炉渣碱度为2.0,炉渣TFe含量为18%时,在脱磷期能获得较好的铁水脱磷效果;当转炉钢水一倒温度为1580℃,终渣碱度为3.5,炉渣TFe含量为20%时,在脱碳期能够获得较好的脱磷效果;转炉终点[P] _e/[P] _r为0.90;试验中得到脱磷期和脱碳期炉渣的岩相组成适合铁水脱磷。

分析了直接还原铁作为废钢替代品进行电弧炉炼钢的工艺技术特征，并阐明了影响冶炼电耗的主要因素。结果表明，熔池较大留钢量（≥40%）和诸如强化供氧、底吹和电磁搅拌的强化搅拌始终是促进熔化和缩短冶炼周期（可缩短8%～10%）的重要手段。直接还原铁比例超过30%宜采用连续加料，冶炼前期和中期加料速度一般等于熔化速度28～33 kg/min（供电功率1 MW），需匹配石灰和白云石以防渣线侵蚀，冶炼全程应喷碳使泡沫渣埋弧操作以保证供电效率。为降低冶炼电耗，应控制w［C］1%～4.5%、金属化率≥90%、w［SiO ₂］≤6%、w［P］≤0.1%、w［S］≤0.04%，使用高C、高金属化率、低SiO ₂、低P、低S和较高温度的热直接还原铁。采用直接还原铁竖炉和电弧炉相结合的紧凑短流程工艺是低碳节能和洁净化生产的重要方向。

分析结果表明,连铸坯中心偏析严重,易使盘条在拉拔时,产生杯锥状断裂;盘条中的非金属夹杂物,使盘条在拉拔和捻制变形时,因应力作用而造成钢丝断裂;钢中O、N含量过高,会使钢的强度和硬度升高,塑韧性下降。合理的吐丝温度和冷却速度,能保证盘条获得理想的细索氏体组织。通过控制[O]≤20 × 10 ^-6,[N] ≤40 ×10 ^-6,连铸钢水过热度≤25℃,轧制加热1100～1170 ℃,吐丝910～930 ℃等工艺措施,避免了拉拔断丝。

Φ1 200 mm S355NL/Q355NE钢(Ceq 0.38～0.41)连铸圆坯的生产流程为100 t KR-BOF-LF-RH-R18 m连铸。采用全保护浇注、精确冷却工艺、三段式电磁搅拌、缓冷工艺等技术措施,过热度控制在15～45℃,拉速为0.14～0.20 m/min,电磁搅拌300 A/2 Hz,二冷比水量0.20 L/kg,圆坯入坑缓冷时间≥72 h,出坑温度≤300℃。检测结果表明,[O]≤0.001 8%、[H]≤0.000 08%;铸坯中心疏松≤1.5级、中心裂纹≤1.5级、缩孔≤0.5级;全截面碳含量极差≤0.07%;圆坯成分、低倍、表面均满足标准要求。圆坯经用户锻造成壁厚450～550 mm的风电法兰后,夹杂物、力学性能、内部探伤等质量指标检测结果,完全符合技术规范及用户使用要求。

基于时速400 km高铁对车轴高疲劳性能的要求，分析了车轴超高疲劳性能的机理，细小的碳化物尺寸及马氏体板条尺寸是高疲劳性能的关键，确定了马氏体板条束宽度、析出相的分布等组织参量为影响高铁车轴钢屈服强度的关键控制单元，设计了高铁车轴钢的目标组织，通过高通量计算确定了时速400 km高铁车轴钢的最优合金成分。研发的时速400 km高铁车轴，经850～950 ℃淬火、620 ℃高温回火时具有较好的强韧性匹配，抗拉强度＞880 MPa，-40 ℃冲击功达180 J。该工艺处理车轴的晶粒度和碳化物尺寸细小，晶粒细化至9.0级，高周及超高周疲劳性能均达标。车轴经整体热处理后小尺寸试样超高周疲劳试验稳定为3级，108循环周次下疲劳极限为517 MPa，疲劳极限高。通过车轴微缩样品预测了车轴整体疲劳性能，预测值与实际值一致性好，车轴整体在320 MPa试验力下通过107周次疲劳考核。

叙述了国内外常用冷挤压成型工艺的转向横拉杆用钢的应用现状及加工工艺,介绍了横拉杆用普通调质钢、预调质钢及非调质冷镦钢产品的主要技术指标和对应生产的零件性能。生产实践表明,相比普通调质钢MI40Cr和预调质钢ESW90,非调质冷镦钢30MnVS6生产的汽车转向横拉杆强度和塑性可达同等水平,但冲击韧性明显偏低;从化学成分、显微组织、非金属夹杂物及偏析四方面探讨了提升非调质冷镦钢强韧性的研究进展情况,通过正火处理30MnVS6钢的KV2冲击功由热轧态62~67 J提高至108~115 J。