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Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为

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材料科学与工艺 2018年第1期26卷 81-87页

作者：宋仁伯李佳佳李轩周乃鹏王莉北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

为了探究Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为,在变形温度为1 123~1 423 K,应变速率0.01,0.1,1,10 s-1,真应变为0.6的条件下利用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩模拟实验,通过实验机记录温度、真应力与真应变的关系,观察组织形... 详细信息

为了探究Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为,在变形温度为1 123~1 423 K,应变速率0.01,0.1,1,10 s-1,真应变为0.6的条件下利用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩模拟实验,通过实验机记录温度、真应力与真应变的关系,观察组织形貌演变规律.结果表明:流变应力曲线分为3个阶段,即加工硬化、动态软化及稳定流变应力;当变形温度升高和应变速率下降时,峰值应力及其所对应的临界应变减小,说明更容易发生动态再结晶;在变形初期ε<0.1时,流变应力曲线出现应变增加而应力几乎保持不变的类屈服平台;压缩后的组织为奥氏体/铁素体双相组织,动态再结晶先在铁素体内部发生,随后由奥氏体承担;随着变形温度的升高和应变速率的下降,晶粒尺寸细化并趋于均匀,说明动态再结晶完成的更充分;本实验钢在本文处理工艺及0.6真应变下的最佳热加工工艺参数区间为1 250~1 400 K,应变速率为0.03~0.3 s^(-1);受合金元素影响,实验用钢的表观应力指数和热变形激活能分别为4.588 9和250.6 k J/mol,本构方程为ε·=6.20×10~9[sinh(0.009σ)]^(4.588 9)exp(-(250 601)/(8.314T)).

关键词： Fe—Mn—AL-C钢热变形动态再结晶本构方程热加工图

Ni含量对铜时效易焊接钢在模拟热带海洋大气环境下的腐蚀行为影响

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中国腐蚀与防护学报 2023年第5期43卷 1022-1030页

作者：杨海峰袁志钟李健周乃鹏高峰江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 钢铁研究总院工程用钢研究所北京100081

通过室内干湿交替加速实验模拟热带海洋大气环境,研究了2.5Ni、2.0Ni、1.5Ni不同Ni含量的铜时效易焊接钢的腐蚀行为。采用失重法表征了实验钢的耐蚀性,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和电化学测试等方法对锈层的保... 详细信息

通过室内干湿交替加速实验模拟热带海洋大气环境,研究了2.5Ni、2.0Ni、1.5Ni不同Ni含量的铜时效易焊接钢的腐蚀行为。采用失重法表征了实验钢的耐蚀性,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和电化学测试等方法对锈层的保护性能进行分析。结果表明,在热带海洋大气环境下,3种实验钢的腐蚀速率均先增加后降低随后保持稳定,Ni含量越高腐蚀速率越低,2.5Ni实验钢腐蚀速率较1.5Ni实验钢降低25%。锈层分析表明,Ni和Cu主要富集在锈层内部,钢中添加Ni会在锈层内部生成NiFe2O4,促进γ-FeOOH相向α-FeOOH转化,使得锈层更加致密,且Ni含量越高,效果越明显,锈层的保护性越好。随着Ni含量的增加,带锈试样的自腐蚀电位以及锈层电阻随之增加,锈层可以有效抑制阳极溶解以及带电粒子的转移。

关键词：热带海洋大气铜时效易焊接钢 Ni 锈层耐蚀性

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高湿热海洋环境低合金结构钢腐蚀研究进展

钢铁 2022年第7期57卷 137-145页

作者：周乃鹏佘昌莲柴锋罗小兵李健钢铁研究总院有限公司工程用钢研究所北京100081 中科信工程咨询(北京)有限责任公司北京100039

21世纪是海洋的世纪,发展海洋工程材料、建设海洋工程强国是推进和实施国家海洋战略的重要内容。南海是中国海上战略要地,也是建设“海上丝绸之路”十分突出的战略支点,具有重要的战略意义。南海海洋环境是一个复杂多变的环境,不同的海... 详细信息

21世纪是海洋的世纪,发展海洋工程材料、建设海洋工程强国是推进和实施国家海洋战略的重要内容。南海是中国海上战略要地,也是建设“海上丝绸之路”十分突出的战略支点,具有重要的战略意义。南海海洋环境是一个复杂多变的环境,不同的海域、不同的腐蚀区域、不同的材料所对应的腐蚀行为与机理都不尽相同。而南海高温、高湿的极端环境相较其他海域更为恶劣,对材料的腐蚀行为具有较大的影响,对低合金结构用钢的寿命和可靠性提出了更高要求,对于高湿热海洋环境下低合金船体结构用钢研究的重要性日益凸显。主要介绍了南海高湿热环境下船体结构用钢的耐蚀性评价方法与耐蚀性改进方法。耐蚀性评价方法包括以周浸试验为主的模拟腐蚀加速试验与相关性分析,提出了目前针对南海高湿热环境的模拟腐蚀加速试验在腐蚀介质、温度、湿度、试样尺寸等试验参数设置不统一的问题,阐述了灰关联度分析法、秩相关系数法及神经网络模型等相关性分析方法。耐蚀性改进方法包括合金成分优化、夹杂物改性与组织调控等,总结了Ni、Cr、Cu、Sb、Sn等耐蚀合金元素在高湿热环境下对材料腐蚀行为的影响及作用效果,提出了夹杂物改性方法与微观组织调控在南海环境应用的可能性。为高湿热海洋环境船体结构用钢的后续研究和实际应用提供参考。

关键词：船体结构用钢高湿热海洋环境耐蚀性低合金钢

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碳和氮含量对大规格球扁钢组织和性能的影响

钢铁 2023年第4期58卷 126-137页

作者：陈密达张云祥梁丰瑞周乃鹏陈石武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 钢铁研究总院有限公司工程用钢研究院北京100081

在全球船舶大型化的发展背景下,中国为顺应国际市场需求,提高运输效率,对船舶材料的规格和性能提出了更高的要求,作为船舶主要型材的球扁钢,原有的成分设计已满足不了现有大规格的强度、韧性和截面均匀性等要求。为满足行业需求,研发了... 详细信息

在全球船舶大型化的发展背景下,中国为顺应国际市场需求,提高运输效率,对船舶材料的规格和性能提出了更高的要求,作为船舶主要型材的球扁钢,原有的成分设计已满足不了现有大规格的强度、韧性和截面均匀性等要求。为满足行业需求,研发了一种高强韧性、截面均匀性良好的18号不对称球扁钢,并采用热轧+回火工艺替代热轧+调质工艺以降低成本。试验钢为3种不同C、N成分设计的V-N微合金化钢,经工业生产成热轧态后进行实验室回火和检测。通过透射电镜、相分析等材料表征手段和力学性能检测对3种试验钢进行对比研究,研究不同C、N含量球扁钢热轧态和回火态球头和腹板部位的强度和低温韧性,并在此基础上定量计算各强化增量值。结果表明,热轧态球扁钢球头和腹板显微组织均含有多边形铁素体(PF)、珠光体(P)和粒状贝氏体(GB)。PF和P的微观结构组合提供了更好的低温韧性,而GB使试验钢韧性降低。经680℃回火2 h后,3种试验钢能在保证强度损失较小的前提下大幅度提高韧性。尤其是低碳高氮钢,由于细小的晶粒尺寸和V(C,N)析出相尺寸,使得低碳高氮钢球头和腹板的屈服强度为560 MPa左右,截面均匀性进一步提高;且由于大角度晶界含量高,低温韧性进一步改善,球头韧脆转折温度降低至-58℃,拥有优异的强韧性匹配。

关键词：球扁钢大规格 V-N微合金化力学性能强韧性匹配

Al含量对船用B级钢板耐海水腐蚀性能的影响

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钢铁研究学报 2023年第6期35卷 748-756页

作者：李健柴锋罗小兵周乃鹏张峰李向阳钢铁研究总院工程用钢研究院北京100081 中国钢研科技集团有限公司北京100081

对比研究了不同Al含量对船用B级钢耐海水腐蚀性能的影响规律,计算了其腐蚀失重,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)方法分析了试验钢经模拟海水腐蚀后的锈层形貌与物相组成,并分析了试验钢的极化曲线和阻抗曲线。结果表明:在B级钢中添... 详细信息

对比研究了不同Al含量对船用B级钢耐海水腐蚀性能的影响规律,计算了其腐蚀失重,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)方法分析了试验钢经模拟海水腐蚀后的锈层形貌与物相组成,并分析了试验钢的极化曲线和阻抗曲线。结果表明:在B级钢中添加Al有助于提升其耐海水腐蚀性能,试验钢经720 h腐蚀后,添加质量分数分别为0.5%和1%Al的试验钢腐蚀速率分别较对比钢降低了13.8%和27.6%。分析表明,含Al钢腐蚀后锈层与基体的结合更为紧密,内锈层厚度更大,Al的加入可以减小钢的腐蚀电流密度,其腐蚀产物中形成了具有阳离子选择性的FeAl_(2)O_(4),抑制了Cl-向金属基体侵入,提高了锈层的保护性。

关键词： B级钢海水腐蚀 Al元素腐蚀行为电化学特性

Fe-Mn-Al-C系中锰钢的研究现状与发展前景

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工程科学学报 2020年第7期42卷 814-828页

作者：宋仁伯霍巍丰周乃鹏李佳佳张哲睿王永金北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

随着汽车保有量的提高,能源消耗和环境问题对汽车用钢提出了轻量化的要求.目前正在发展的第三代汽车用钢的研究思路是将加入轻量元素以"轻"和增强增塑以"薄"相结合.Fe-Mn-Al-C系中锰钢作为第三代汽车用钢的主要组成部分,是当今的研究热... 详细信息

随着汽车保有量的提高,能源消耗和环境问题对汽车用钢提出了轻量化的要求.目前正在发展的第三代汽车用钢的研究思路是将加入轻量元素以"轻"和增强增塑以"薄"相结合.Fe-Mn-Al-C系中锰钢作为第三代汽车用钢的主要组成部分,是当今的研究热点之一.本文总结了近些年国内外Fe-Mn-Al-C系中锰钢的研究文献,从生产成本、力学性能等方面介绍了Fe-Mn-Al-C系中锰钢的优势.从成分设计、工艺设计、组织特征、变形及断裂机制等多个方面出发,对文献进行分析,总结出了合金成分、工艺路线和组织特征对性能的影响规律.阐述了奥氏体层错能及其稳定性对中锰钢变形机制,尤其是相变诱导塑性(TRIP效应)的影响规律.最后对目前Fe-Mn-Al-C系中锰钢研究过程中存在的争议问题进行了总结,展望了未来的发展趋势,以期为中锰钢的后续研究和实际生产提供参考.

关键词： Fe–Mn–Al–C 中锰钢强塑积临界退火 TRIP效应奥氏体稳定性

大规格V-N微合金化球扁钢连续冷却过程中的组织性能分析

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冶金分析 2023年第4期43卷 48-57页

作者：陈密达梁丰瑞沈俊杰周乃鹏张云祥武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室钢铁研究总院有限公司工程用钢研究院武船重型工程股份有限公司

针对规格尺寸扩大带来的球扁钢截面性能不均匀问题，利用静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)和ANSYS有限元多场耦合模拟相结合方法对V-N微合金化设计大规格球扁钢进行了性能预测。同时利用透射电镜、相分析等试验技术对球头和腹... 详细信息

针对规格尺寸扩大带来的球扁钢截面性能不均匀问题，利用静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)和ANSYS有限元多场耦合模拟相结合方法对V-N微合金化设计大规格球扁钢进行了性能预测。同时利用透射电镜、相分析等试验技术对球头和腹板的强化机理进行研究。结果表明：采用V-N微合金化设计18#不对称球扁钢全截面组织为铁素体+珠光体+贝氏体，冷却过程中球头的冷速比腹板冷速慢2℃/s左右，170 s达到最大温差104.6℃,球头和腹板晶粒尺寸差异2.7μm,硬度差异20 HV5。球头较长的高温停留时间使得V(C,N)析出量比腹板更多，析出尺寸更细小。同对比球扁钢相比，采用V-N微合金化设计的试验球扁钢屈服强度提高55～78 MPa,球头与腹板差异从22 MPa减少至1 MPa,显著改善了球扁钢截面均匀性。

关键词：球扁钢温度场过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线) ANSYS V-N微合金化

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感应加热工艺对大规格球扁钢低温韧性的影响

金属热处理 2024年第10期49卷 43-51页

作者：梁丰瑞苏航柴锋罗小兵师仲然周乃鹏祁震钢铁研究总院有限公司工程用钢研究院北京100081

采用OM、SEM、EBSD、TEM等方法对比研究了不同热处理工艺对大规格球扁钢力学性能及显微组织的影响规律。结果表明,与热轧+回火工艺相比,采用感应淬火+回火工艺时大规格球扁钢球头心部位置-40℃冲击吸收能量提高约112J,裂纹扩展功提高约1... 详细信息

采用OM、SEM、EBSD、TEM等方法对比研究了不同热处理工艺对大规格球扁钢力学性能及显微组织的影响规律。结果表明,与热轧+回火工艺相比,采用感应淬火+回火工艺时大规格球扁钢球头心部位置-40℃冲击吸收能量提高约112J,裂纹扩展功提高约125J,动态撕裂能及断口纤维率均显著提高,韧脆转变温度由约10℃降低至-60℃以下。经感应淬火+回火后,球扁钢球头心部位置的组织为铁素体+马氏体+贝氏体的混合组织,平均晶粒尺寸与热轧+回火工艺相比显著细化,碳化物的数量更多、尺寸更加细小。热轧+回火后冲击断口的微裂纹在珠光体和铁素体晶界上的碳化物处形成,而感应淬火+回火后,冲击断口呈现为具有明显韧窝的韧性断裂特征。同热轧+回火工艺相比,采用感应淬火+回火工艺大大改善了大规格球扁钢的低温韧性。

关键词：大规格球扁钢感应淬火低温韧性晶粒尺寸显微组织

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回火工艺对冷轧中锰钢组织和性能的影响

回火工艺对冷轧中锰钢组织和性能的影响