综述

• Al-Si合金凝固组织细化技术的发展

  赵静;

  Al-Si合金比强度高、铸造性能和耐热耐蚀性优异，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。然而，高硅含量导致的粗大共晶硅相和α-Al相严重影响Al-Si合金的力学性能和加工性能。基于对Al-Si合金凝固组织精细化控制的要求，概述了晶粒细化技术的机制和化学变质剂(如Sr、P、稀土)、抗Si/Zr“毒化”的复合细化剂(如Al-TCB晶种合金)、物理场细化及快速凝固技术(半固态成形、喷射沉积)等细化Al-Si合金凝固组织技术的发展。

  2026年02期 v.48;No.272 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K]
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材料组织与性能

• 稀土元素镧和铈对Q355B钢显微组织和焊接性能的影响

  肖海林;孙涛;范增为;裴新华;刘玉宝;赵杨洋;廉心桐;董瀚;

  采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机和冲击试验机研究了稀土元素镧和铈对Q355B钢显微组织和焊接性能的影响。结果表明:添加微量镧和铈的Q355B钢组织为铁素体和珠光体，沿轧制方向的带状组织消除，晶粒明显细化，组织均匀性提高。此外，钢中大尺寸长条状MnS夹杂物被改性为小尺寸球状稀土氧硫复合夹杂物;焊接接头的硬度及拉伸性能显著提升，热影响区晶粒细化、冲击韧性明显提高。

  2026年02期 v.48;No.272 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 602K]
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• 冷处理对M35高速钢组织和性能的影响

  刘文彬;孙中华;胡洁;曲海云;黄礼万;乔龙阳;潘新宇;

  采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子万能试验机、洛氏硬度计和冲击试验机等，研究了冷处理温度和保温时间对M35高速钢显微组织和性能的影响。结果表明:冷处理使M35钢中一次碳化物数量减少、二次碳化物弥散析出;随着冷处理温度的降低，碳化物分布较均匀、尺寸增大;随着冷处理时间的延长，二次碳化物数量增多、聚集程度增大;冷处理温度和保温时间对钢回火后硬度的影响较小，但对冲击韧性和抗弯强度的影响较大;冷处理温度越低，钢的冲击韧性和抗弯强度越高，-190℃冷处理2 h的钢冲击韧度和抗弯强度分别为62.3 J/cm~2和4 950 MPa;随着冷处理时间的延长，钢的冲击韧性先升高后降低、抗弯强度逐渐升高，-90℃冷处理6 h的钢冲击韧度最高，为57.3 J/cm~2,-90℃冷处理10 h的钢抗弯强度最高，为4 810 MPa。

  2026年02期 v.48;No.272 20-27+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1725K]
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• 高原地区HRB400和HRB400A钢筋的腐蚀行为

  周玉丽;晁月林;邸全康;宫翠;

  采用照相机、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和失重法等研究了主要成分为0.45%Cr-0.38%Cu-0.11%P(质量分数)的HRB400A钢筋在高原地区使用1、2和3 a后的腐蚀行为，包括腐蚀速率、宏观形貌、截面微观形貌和腐蚀产物的成分，并与不含铬和铜元素的HRB400钢筋进行了对比。结果表明:HRB400和HRB400A钢筋的显微组织均为铁素体和珠光体，力学性能也基本相同;在高原地区使用了1、2和3 a的HRB400A钢筋腐蚀质量损失比使用相同时间的HRB400钢筋分别下降了42%、8%和14%;高原大气对HRB400A钢筋腐蚀产物的致密度和相结构影响不大，HRB400和HRB400A钢筋的腐蚀产物均较致密，主要由α-FeOOH和γ-FeOOH组成。

  2026年02期 v.48;No.272 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1275K]
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• 时效工艺对17-4PH不锈钢拉伸性能与耐摩擦磨损性能的影响

  刘鑫;金曼;陆诗佳;胡扬宇;黎军顽;

  采用扫描电子显微镜及能谱仪、维氏硬度计、拉伸试验机、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等研究了时效工艺对17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的拉伸性能与耐摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高，17-4PH不锈钢的强度和硬度先升高后降低，塑性逐渐升高;抗拉强度、屈服强度和硬度分别高达1 377.2、1 326.7 MPa和462.7 HV0.5;钢的最佳热处理工艺为1 040℃×1 h水冷+480℃×4 h水冷;主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损。相较于采用原工艺热处理的17-4PH钢，经上述最佳工艺热处理的17-4PH钢的耐磨性提升了2倍。

  2026年02期 v.48;No.272 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
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• 钨含量对N36锆合金燃料棒密封焊接区显微组织及腐蚀行为的影响

  陈凯;汪建红;李晨欣;曹晖;骆宾;

  锆合金具有低的热中子吸收截面、良好的耐蚀性能和力学性能等优点，常用于制作压水堆核燃料棒包壳和端塞。在燃料棒的制造过程中，需采用钨极氩弧焊将锆合金包壳和端塞进行密封焊接，但密封焊接区可能会因钨含量超标而性能降低。为明确密封焊接区钨含量对N36锆合金燃料棒上端塞显微组织和腐蚀行为的影响，采用X射线荧光光谱仪、金相显微镜和扫描电子显微镜，研究了未经焊接、焊接后钨含量合格和超标的上端塞的钨含量、显微组织和微区成分;并在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中对燃料棒进行了72和336 h的腐蚀试验。结果表明:未经焊接、焊接后钨含量合格和超标的上端塞钨含量分别为175、183、379 cps(推荐判别阈值为235.22 cps);密封焊接区晶粒尺寸约为150μm，远大于未焊接上端塞的4μm; 3种上端塞均无钨夹杂物，腐蚀后均形成了均匀致密且厚度符合要求的氧化膜，说明钨含量超标对N36锆合金燃料棒上端塞焊接密封区的短期腐蚀行为无明显影响。

  2026年02期 v.48;No.272 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
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钢铁冶金

• 基于数值-物理模拟和高温测速的氩气流量对结晶器流场的影响

  钱刚;白云;孙宪进;杨泽宇;李赟通;朱国荣;王科峰;林芷清;杨健;

  结晶器流场优化是钢铁生产中控制夹杂物、稳定铸坯质量的重要途径。合理的结晶器钢液流场可减少炼钢缺陷，提升汽车外板用连铸坯表面质量。采用数值模拟和水模拟与高温定量测速相结合的方法，研究了氩气流量对结晶器流场、表面流速和钢液面波动的影响。结果表明:在3种氩气流量下数值模拟、水模拟与高温测速的结果吻合良好;结晶器表面附近钢液流速随氩气流量的增加而减小，其流场为双循环流。随着氩气流量的增加，钢液从水口附近区域向窄面的流动逐渐不稳定并向单循环流发展，同时结晶器内射流区域收缩，窄面射流的冲刷速度减小。氩气流量较大时，水口附近钢液面波动剧烈，从而易产生渣眼和气泡卷渣。在试验连铸时氩气流量建议控制在6 L/min。

  2026年02期 v.48;No.272 48-55+63页 [查看摘要][在线阅读][下载 613K]
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• 铁液滴在高温熔渣中聚集长大机制研究

  韩博文;李秋菊;梁聪;

  铁液滴在熔渣中快速聚集形成熔池是钢铁低能耗冶炼的重要过程，铁液滴在渣铁作用下相互接触、聚集形成“液桥”并呈球形。通过高温试验和数值模拟研究了影响铁液滴聚集长大的因素。结果表明:铁液滴在熔渣中聚集的驱动力为渣铁界面张力，提高温度和降低熔渣黏度可加速铁液滴聚集。熔渣黏度从0.40 Pa·s降至0.15 Pa·s，铁液滴尺寸从94μm增大至3 550μm，铁液滴聚集效率提高了117%，铁液滴直径变化的模拟结果与高温试验结果一致。

  2026年02期 v.48;No.272 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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金属材料及其应用

• GCr15钢轴承套圈开裂原因分析

  易寒;蔡周彦;夏玉琳;俞刚;李海锋;刘腾轼;

  尺寸为φ105 mm×21 mm的GCr15钢轴承套圈坯料油淬后发现开裂。对开裂的轴承套圈坯料进行化学成分分析、硬度测试和金相检验，以揭示其开裂的原因。结果表明:开裂的轴承套圈坯料化学成分、硬度和显微组织均符合技术要求，但坯料表面有贯穿裂纹，且裂纹周围和端部均有脱碳现象，说明裂纹是锻造过程中产生的。该轴承套圈坯料开裂由锻造裂纹所致。

  2026年02期 v.48;No.272 64-67+81页 [查看摘要][在线阅读][下载 639K]
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• Q460C等边角钢开裂的原因及预防措施

  李硕;平玉;刘善喜;柳晓辉;张文祥;

  边宽200 mm、边厚26 mm的Q460C等边角钢边部开裂。对开裂的角钢进行金相检验和能谱分析，采用Abaqus有限元模拟角钢的热轧过程，并通过模拟试验研究了Q460C钢铸坯热塑性。结果表明:开裂角钢中存在少量尺寸小于5μm的MnS夹杂物，但不是角钢开裂的原因;角钢裂纹处有轧制加热过程中形成的50～100μm厚的脱碳层; Q460C钢铸坯在975～1 000℃具有较好的热塑性，但因连铸结晶器冷却不均匀，铸坯内弧角部产生裂纹，导致轧制后的角钢边部开裂。通过增大结晶器内圆角半径和铜管角部厚度，边部开裂的Q460C钢等边角钢百分率从12%降至0。

  2026年02期 v.48;No.272 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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• 开轧温度对SWRCH22A冷镦钢轧制力和轧件温度的影响

  李家俊;邢玉杰;彭兴东;

  采用Gleeble-3800热模拟试验机测定了SWRCH22A冷镦钢的应力-应变曲线。基于Deform有限元模拟软件模拟了SWRCH22A钢粗、中轧阶段的1～14道次。研究了1 010、1 060、1 100℃等开轧温度对SWRCH22A钢轧制力和轧件温度的影响。结果表明:随着始轧温度的升高，SWRCH22A钢的轧制力减小;在1 010和1 100℃开始轧制过程中第3道次轧制力大于第2道次且不稳定，在1 060℃开始轧制过程中第2、3道次，第6、7道次和第10、11道次轧制力明显减小且较稳定;轧件边缘温度显著下降，心部温度变化不大;增大第2、3道次的辊缝、孔型高度和宽展能显著提高轧制过程的稳定性; SWRCH22A冷镦钢的最佳开轧温度为1 060℃。

  2026年02期 v.48;No.272 74-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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计算机应用技术

• 不同PKA能量下锆初级辐照过程的分子动力学模拟

  张斌;吴永全;

  国际上对初级辐照损伤机制的认知仍存在误解，其根本原因在于对级联碰撞过程缺陷的标定和认识有误。利用时间平均原子体积谱法实现了锆级联碰撞过程中缺陷的精准标定与演化分析。结果表明:热峰阶段结束时，级联区域呈熔融态，弹道阶段产生的点缺陷几乎完全消失;淬火过程中，熔融区发生超快结晶，初级辐照损伤源于此过程的缺陷捕获行为。此外，高PKA能量会形成更大的熔融区，增加子级联发生概率，从而影响稳定点缺陷数量。

  2026年02期 v.48;No.272 82-89+102页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K]
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• Cu和Sb对α-Fe在含Cl环境中腐蚀行为影响的第一性原理研究

  卢冠杰;余建杭;史文;王昊;王洋;

  采用从头算分子动力学(ab-initio molecular dynamics,AIMD)模拟与密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算，确定了掺杂Cu和Sb的α-Fe(100)表面Cl原子在不同覆盖度下的最佳吸附位置。结果表明:掺杂元素和覆盖度均显著影响Cl原子的最佳吸附位点。Cu、Sb掺杂能显著减弱Cl原子的表面吸附，且单掺Sb减弱Cl吸附的效果优于单掺Cu。Cu和Sb共掺能促进其与Cl的电荷交换，使共掺α-Fe(100)表面的耐蚀性优于单掺α-Fe(100)表面。

  2026年02期 v.48;No.272 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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• Mo、Nb、V合金元素固溶于铁素体的第一性原理研究

  陈伟;任雪琦;李耀;孙风杰;杨改彦;朱立光;

  采用第一性原理方法计算了掺杂合金原子M(M=Mo,Nb,V)的α-Fe(C)体系中的占位、结合能、态密度、电荷分布以及差分电荷密度，并从原子尺度分析了合金元素在α-Fe(C)中的固溶机制。结果表明:Mo、Nb优先占据晶胞体心位置，而V优先占据晶胞顶角位置。结合能排序为V最大，Mo居其次，Nb最小，三者在晶胞中均形成了金属键、共价键及微弱离子键，Mo4d与Fe3d、Nb4d与Fe3d、V3d与Fe3d和C2p的交互作用是主要的成键轨道。

  2026年02期 v.48;No.272 97-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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• 源于工程需求，高于工程实践，引领工程发展——上海大学先进凝固技术中心简介

  <正>上海大学先进凝固技术中心（Center for Advanced Solidificaon Technology，简称CAST）始建于2000年6月，由22位学者组成。其中，国家级人才4人，正高级专业技术人员14人，在读博/硕研究生百余人。团队入选首批“上海市重点创新团队”，是金属凝固领域国际知名团队，35人次在国内外学术组织和期刊担任职务，10人次出任副理事长和副主任等职。团队秉承“源于工程需求，高于工程实践，引领工程发展”科研理念，致力于冶金凝固过程、均质化技术、以及凝固新材料和新技术研究。团队提出基于特征单元热相似性冶金凝固热模拟实验方法，研制了异质形核、连铸坯凝固过程、大铸锭凝固、热物性参数动力学测定、高通量凝固及热处理、夹杂物三维刻蚀等系列实验装备，解决了冶金凝固过程实验研究难题，为企业新产品开发和工艺优化提供了有力支撑，累计为企业创经济效益数亿元，实验装备已作为科研仪器被多个研究团队选购。

  2026年02期 v.48;No.272 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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• 欢迎订阅《上海金属》及刊登广告

  <正>《上海金属》创刊于1979年,曾多次评为上海市优秀期刊,属中国科技核心期刊、冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录期刊,也是CA、INSPEC、EBSCO、JST等国际检索系统收录期刊。主要介绍和反映国内外冶金和金属材料业界的科研开发和技术进步,刊登国内先进的、有实用推广意义的冶金、金属材料及其应用等方面的新技术、新成果,为促进国内冶金和金属材料工业的现代化及国际间的科技交往服务。《上海金属》系双月刊,单月末出版,每年6期,2026年每期定价20元,全年订费共120元,欢迎国内外广大读者向各地邮局或中国国际图书贸易集团有限公司(北京399信箱)订阅。

  2026年02期 v.48;No.272 103页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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