金属材料及其应用

  • 卷取后冷却工艺对含磷钢表面质量和性能的影响

    张亮亮;于洋;王林;李晓军;肖茂元;马壮;

    采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针显微分析仪、透射电子显微镜等,研究了卷取后空冷和水冷对含磷热轧钢卷表面氧化铁皮形貌、钢卷的微观组织和力学性能的影响。结果表明:卷取后水冷的钢卷表面氧化铁皮中FeO的质量分数从不到5%提高到了10%以上,富集于氧化铁皮与基体界面的P元素质量分数减少,有利于改善热轧钢卷的酸洗质量;卷取后水冷的钢卷热轧析出的FeTiP相从蠕虫状转变为椭圆形,尺寸从100~200 nm减小至80~100 nm,数量减少了40%~50%,钢卷断后伸长率提高了3%~5%,有利于其冲压成形性能的改善。

    2022年05期 v.44;No.251 1-5+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 305K]
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  • 焊接热输入对新型低Mn微Nb钢CGHAZ组织及冲击韧性的影响

    何江里;王厚昕;周海;胡其龙;顾晓勇;王青峰;

    借助Gleeble-3500热模拟试验机,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射仪、透射电子显微镜、能谱仪、Thermo-Calc热力学计算及冲击性能测试等手段,研究了焊接热输入对一种新型低Mn微Nb钢粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone, CGHAZ)组织和冲击韧性的影响。结果表明:随着焊接热输入的降低,CGHAZ中板条贝氏体(LB)数量增多,粒状贝氏体(GB)数量减少,γ→α相变开始温度A_(r3)降低,组织显著细化;CGHAZ的-20℃冲击吸收能量(KV_2)随焊接热输入的降低而升高,冲击断口均呈现出典型的穿晶解理断裂特征,其解理面尺寸随焊接热输入的降低而减小;随着热输入的降低,细小弥散的Nb(C,N)粒子数量增多,平均尺寸减小。

    2022年05期 v.44;No.251 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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  • 热浸镀时间对铝锌硅镀层锌花尺寸和合金层厚度及形态的影响

    黄才根;王健;王华;

    采用热浸镀模拟试验机对低碳钢进行了不同时间的热浸镀铝锌硅。采用扫描电子显微镜和能谱仪检测了镀层的表面形貌、截面形貌和成分。结果表明:随着浸镀时间从1.2 s增加至5.2 s,镀层的锌花尺寸略有减小,合金层增厚;热浸镀1.2 s产生的镀层较薄,且合金层不连续;热浸镀3.2 s产生的镀层厚度增大,镀层与基体间的合金层界限明显,合金层连续;热浸镀5.2 s产生的镀层致密,质量较好,合金层明显增厚。

    2022年05期 v.44;No.251 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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  • CoFeNiAlB0.15高熵合金的高温氧化行为

    侯丽丽;郭强;高雨雨;王一龙;要玉宏;刘江南;

    采用真空电弧熔炼炉制备了CoFeNiAlB_(0.15)高熵合金,并对其高温氧化行为进行了研究。结果表明:合金于900℃氧化100 h的动力学曲线大致呈抛物线状,达到稳态氧化时单位面积质量增加了6.395 mg/cm~2;合金表面为粗大树枝晶,枝晶间氧化物为CoFe_2O_4,枝晶氧化物为Al_2O_3。合金于1 000和1 100℃氧化100 h的动力学曲线先呈直线状后又逐渐呈抛物线状,单位面积质量分别增加了116.75和122.04 mg/cm~2,合金表面氧化产物主要为CoFe_2O_4和CoO。随着氧化温度的升高,氧化膜厚度(900℃)从35μm增加到400μm(1 000℃),然后又增加到1 340μm(1 100℃)。

    2022年05期 v.44;No.251 19-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 813K]
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  • TMCP技术在QSTE系列汽车用钢生产中的应用研究

    丁进明;张春一;

    采用金相显微镜和拉伸试验机,研究了前段冷却和前段超快冷两种不同热轧冷却工艺对汽车结构用QSTE380TM钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:采用前段超快冷工艺的带钢晶粒明显细化,屈服强度和抗拉强度提高。在此基础上,采用以前段超快冷为核心的新一代控制轧制和控制冷却(thermo-mechanical controlled processing, TMCP)技术实现了QSTE系列汽车结构用钢的柔性化轧制,在满足用户使用要求的前提下,提高了带钢力学性能的稳定性,降低了成本。

    2022年05期 v.44;No.251 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
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  • 定宽机锤头孔型对超低碳钢带边部质量的影响

    刘志卫;李杨;信晓兵;董跃星;张欣觌;年保国;

    经过定宽、粗轧和精轧的超低碳钢带边部常常产生翘皮,影响其表面质量。对超低碳钢带边部翘皮进行了宏观和微观分析,并结合粗轧后的板坯角部形态及板坯角部金属的流动规律得出,热轧过程中板坯角部金属的不均匀变形是钢带边部产生翘皮的主要原因。通过对定宽机锤头进行孔型化设计,改善了热轧过程中板坯角部的形态,有效控制了超低碳钢带边部翘皮的形成,钢带边部翘皮降级率从0.4%减小到了0.1%左右。

    2022年05期 v.44;No.251 33-37+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 热轧10B21钢盘条冷镦开裂的原因及预防措施

    苏振伟;周淼;赵赟;屠兴圹;林俊;万文华;

    采用未退火的热轧10B21钢盘条制造的法兰螺栓冷镦时法兰边缘常常开裂。检验了开裂螺栓的化学成分、宏观形貌、显微组织及热轧盘条的冷镦成形性能。结果表明:裂纹部位严重变形,裂纹为穿晶裂纹;盘条无明显缺陷,显微组织为铁素体和珠光体,铁素体晶粒大小不均匀;盘条试样仅能冷镦至1/3高度而不开裂。通过适当降低钢坯加热温度、终轧速率和吐丝温度,及提高轧后冷却速率,使铁素体晶粒细化至10~11级,消除混晶,盘条试样能冷镦至1/5高度而不开裂,冷镦时法兰螺栓再未开裂。

    2022年05期 v.44;No.251 38-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 293K]
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材料组织与性能

  • 轧制润滑对冷轧镀锡基板表面微观形貌的影响

    陈光;刘云峰;彭兴东;

    采用摩擦磨损试验机研究了两种轧制油的摩擦学特性。采用三维形貌显微镜检测了镀锡基板的表面微观形貌。根据镀锡基板表面微观形貌确定了辊缝内的摩擦状态。结合冷轧辊缝润滑系统分析了镀锡基板表面微观形貌的演变。结果表明:1号轧制油高温润滑性优良,其40℃的运动黏度为46.5 mm~2/s,黏度指数为169,225℃的油膜强度为804 N,225℃的平均摩擦因数为0.078;采用1号轧制油使MR T-4钢板表面划伤的月平均发生率降低了4.44%,MR T-5钢板表面条纹的月平均发生率降低了11%。

    2022年05期 v.44;No.251 42-47+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
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  • 含硼焊瓶钢连续冷却相变及组织性能研究

    赵楠;黄绪传;魏宝民;

    测定了含硼焊瓶钢的静态连续冷却转变曲线,并据其制定了合理的热轧工艺进行工业试制。结果表明:通过添加微量B元素,结合后段冷却的热轧工艺,可生产出具有良好力学性能的焊瓶钢。微量硼可提高钢的淬透性,推迟铁素体转变,有利于贝氏体的形成。后段冷却方式与微量硼的综合作用有效促进了等轴状铁素体的析出,减少了贝氏体转变量,降低了屈服强度,从而保证了含硼焊瓶钢的力学性能及成形性能。

    2022年05期 v.44;No.251 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 792K]
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  • 钼含量和热轧后的冷却工艺对Q500qE桥梁钢板组织和力学性能的影响

    韩承良;黄乐庆;董占斌;冯伟;

    研究了钼含量和层流冷却结束温度对Q500qE桥梁钢组织和力学性能的影响。结果表明:钼含量显著影响Q500qE桥梁钢的相结构和力学性能;含质量分数0.05%Mo的钢板生成了大量铁素体,导致钢板屈服强度低于500 MPa;随着钼含量的增加,贝氏体数量增多,组织细化,强度提高;随着层流冷却结束温度的降低,含质量分数0.20%Mo的钢板组织细化,强度、屈强比和韧性提高,断后伸长率下降;层流冷却至500℃随后冷床空冷至室温的钢板组织明显细化,并形成少量板条贝氏体,导致屈强比大于0.86;含质量分数0.20%Mo、层流冷却至530℃随后冷床空冷至室温的钢板具有最佳的综合力学性能。

    2022年05期 v.44;No.251 55-59+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 703K]
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  • 600 MPa级磁轭用钢循环载荷下的温度变化与疲劳极限评定

    王世海;付培茂;曹永录;薛永平;王树邦;王卓然;王文先;闫志峰;

    基于循环载荷下试样表面温度的变化规律,研究了600 MPa级磁轭用钢的循环变形行为,并对其疲劳极限进行了评定。结果表明:在静载荷和循环载荷下600 MPa级磁轭用钢的表面温度均呈规律性变化,循环载荷下更易产生不可逆变形。根据不同应力水平下温度稳定值的拐点确定出600 MPa级磁轭用钢的疲劳极限为277 MPa,而根据S-N曲线测定的疲劳极限为270 MPa,两者相差2.5%,说明根据试样表面温度变化规律能准确评定600 MPa级磁轭用钢的疲劳极限。

    2022年05期 v.44;No.251 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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  • 铜和锶对可生物降解锌合金显微组织和力学性能的影响

    胡玉书;张恒华;马义明;沈乔盛;

    制备了不同铜、锶含量的可生物降解锌合金,对其分别进行了340℃保温4、6和8 h的均匀化处理,研究了铜和锶元素以及均匀化处理时间对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着铜质量分数从1%增加到3%,合金中ε相的数量增加,其平均尺寸从6.96μm增大至10.92μm,合金的抗拉强度首先从102.1 MPa上升至129.4 MPa,随后下降至126.8 MPa;随着锶质量分数从0.10%提高到0.15%,合金中SrZn_(13)相的数量增加,其平均尺寸从13.48μm增大至15.63μm,合金的抗拉强度从112.6 MPa提高到129.4 MPa,断后伸长率从1.23%下降至1.03%;均匀化处理时间越长,合金晶粒越粗大,ε相数量越少,合金力学性能下降。

    2022年05期 v.44;No.251 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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  • Q460F低合金高强度钢的热处理工艺及力学性能和显微组织

    雷晓荣;闫强军;李平和;

    对6 mm和12~30 mm厚的Q460F低合金高强度钢板进行了910℃水淬和655~670℃回火,随后检测了钢板的力学性能和显微组织。结果表明:(1)665℃回火的6 mm厚钢板和655℃回火的12~30 mm厚钢板均获得了良好的拉伸和冲击性能,-60℃冲击吸收能量达90 J以上;(2)670℃回火的钢板屈服强度和抗拉强度急剧降低,断后伸长率增加;(3)随着回火温度从655℃升高至670℃,淬火形成的马氏体和贝氏体板条合并和多边形化,并析出较多的碳化物,使钢的强度显著降低,低温冲击韧性也降低,但当出现多边形铁素体后,钢的低温韧性又有所提高。

    2022年05期 v.44;No.251 72-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K]
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钢铁冶金

  • 室温电解制备高纯铁工艺研究

    张焯凯;朱新河;董文仲;付景国;傅云徉;尚少伟;陈双银;孙佳阳;

    电解法制备高纯铁生产效率高,其生产过程对环境无害,是一种优异的提炼纯铁方法。国内学者对于该方法工艺参数中电解液温度的研究出入较大,温度范围从20℃跃升至100℃。以七水合硫酸亚铁、不锈钢阴极板、工业纯铁阳极板等为原料,采用正交设计试验方法,以起始电流效率、电解铁表面形貌及纯度为指标,探究了在室温条件下电解制备高纯铁的最佳工艺参数,并研究了电流密度、Fe~(2+)质量浓度和电解液初始pH值对纯铁质量的影响。结果表明:在电流密度为100 A/m~2、Fe~(2+)质量浓度为50 g/L、电解液初始pH值为2.5的条件下,电解制得的纯铁表面完整、微观组织均匀,且制备效率较高,平均起始电流效率为80%~90%,纯度等级为3N2~3N7。

    2022年05期 v.44;No.251 76-81+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
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  • 碳类物质对铁水脱磷的影响与除尘灰脱碳工艺优化

    孙国斌;向晓东;

    为了解炼钢除尘灰中碳类物质对铁水脱磷的影响,基于Fe_tO-CaO-SiO_2-CaCl_2系炉渣在1 400℃对高磷铁水的脱磷效果,分别将不同量的煤粉、焦粉和石墨粉加入脱磷剂,进行了含碳脱磷剂的铁水脱磷试验。同时,为实现除尘灰的高效脱碳,采用氧化焙烧工艺对除尘灰脱碳,并在此基础上通过研究温度、时间与除尘灰含碳量的关系确定了最佳脱碳参数。结果表明:在n(Fe_2O_3)/{1.5n[Si]+1.2n[P]}=1且n(CaO)/{n([Si]+n[P]}=2.84的条件下,脱磷剂中碳的质量分数低于2%即可实现高效脱磷。在除尘灰脱碳试验中,当焙烧温度在800~1 000℃时,达到最低碳含量所需的焙烧时间为110~180 min。但考虑到脱碳效率和需求,采用1 000℃焙烧温度和100 min焙烧时间更合适。

    2022年05期 v.44;No.251 82-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 高钛铁水转炉脱钛研究

    张静;姜金耀;郑少波;李慧改;

    钛在轴承钢中易形成硬度高、棱角状的碳氮化物,对轴承钢的疲劳寿命极为不利,因此,需要严格控制轴承钢中钛含量。对高钛铁水的转炉脱钛过程进行了研究,提出了双渣法脱钛:第一阶段低温脱钛保碳,第二阶段换渣高温冶炼。脱钛保碳结束后进行换渣操作,倒渣温度控制在1 410~1 440℃,此时钢液中碳质量分数为3%~4%,钛含量控制在20~30μg/g。建议出钢温度控制在1 640~1 670℃,碳质量分数达到0.5%~0.7%,转炉出钢钛含量可从原铁水中的300μg/g降低至5~15μg/g。

    2022年05期 v.44;No.251 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
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  • 150 t精炼钢水包温度场与热应力分析

    廖鹏飞;尹晓春;王巧;姜亮;翁盼盼;

    某炼钢厂为了提高产能,需要对150 t精炼钢水包进行减重扩容。针对改造方案,综合考虑钢水包的多接触面弹性接触载荷和温度载荷,建立钢水包三维空间结构模型和有限元计算模型,计算了钢水包整体温度场,并对钢水包进行了热应力分析。结果表明:钢水包包壁腹部温度最高,为341℃,与现场测试结果基本吻合;包壁加强圈与耳轴箱交界处热应力最高,为227 MPa,耳轴箱下侧4个角与包壁交界处应力最高达221 MPa;此外,包底与其底部支撑处局部区域应力也较高,为强度危险区。根据已造钢包的试用结果,在极限载荷下,各关键工序热试成功,顺利投入使用。

    2022年05期 v.44;No.251 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
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  • 炼钢转炉处理铝电解废阴极炭块的试验研究

    富志生;王永刚;

    废阴极炭块是铝电解工业产生的主要固体废弃物之一,铝电解企业规范处理废阴极炭块成本高、技术难度大。废阴极炭块含有约65%(质量分数)的固定碳,利用这一特性,进行了以废阴极炭块代替冶金焦作为转炉炼钢用发热剂的工业试验。结果表明:废阴极炭块中氰化物在炼钢温度范围内完全氧化分解,转炉排放物中氟化物符合国家标准,实现了对废阴极炭块的无害化处理;碳在高温下燃烧放热,每吨钢水实际升温2~3℃,可改善转炉热量不平衡的现象。

    2022年05期 v.44;No.251 99-103+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K]
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计算机应用技术

  • Sn在锆合金氧化膜中稳定价态的第一性原理研究

    徐晨皓;谢耀平;吴江桅;胡丽娟;

    合金元素在锆合金氧化膜中的稳定价态对研究氧化膜的微观结构有着重要意义。采用第一性原理计算方法研究了Sn在锆合金氧化膜中的稳定价态。结果表明:通过缺陷形成能计算及电子结构分析,可以获得合金元素在锆合金氧化膜中的稳定价态。Sn在m-ZrO_2和t-ZrO_2中的稳定价态均为+4价,说明锆合金氧化膜发生相变不会改变Sn的稳定价态。

    2022年05期 v.44;No.251 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 488K]
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