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高钛钢液面温度及“结鱼”形成的控制

钢铁 2024年第1期59卷 58-66,74页

作者：王时松王云波唐庆张旭彬何生平青岛特殊钢铁有限公司研究院山东青岛266400 青岛特殊钢铁有限公司炼钢厂山东青岛266400 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

在高钛钢的生产过程中,由于钢中的钛与氮容易生成TiN夹杂物,并部分在结晶器内钢渣界面处聚集,这容易在钢液面低温区诱发“结鱼”的形成而导致高钛钢难以顺利连铸。针对高钛钢连铸“结鱼”产生的问题,采用数值模拟的方法,讨论了不同电磁... 详细信息

在高钛钢的生产过程中,由于钢中的钛与氮容易生成TiN夹杂物,并部分在结晶器内钢渣界面处聚集,这容易在钢液面低温区诱发“结鱼”的形成而导致高钛钢难以顺利连铸。针对高钛钢连铸“结鱼”产生的问题,采用数值模拟的方法,讨论了不同电磁搅拌强度、拉速和过热度等连铸参数对钢液面温度的影响,并对保护渣的碱度进行了优化,以通过提高钢液面温度来降低结晶器内“结鱼”的形成。通过建立的数学模型模拟发现,在浇铸拉速为0.85m/s和1.05m/s时,在结晶器内施加电磁搅拌均能引起钢液面温度的升高,且当搅拌电流为200A时钢液面的温度最高;在电磁搅拌强度一定时,提高拉速和浇铸过热度均能提高结晶内钢液面的温度,并能减小结晶器角部低温区域的大小;现场试验发现,除拉速外,在其他连铸参数一定时,浇铸过热度由25K提高到60K后,连铸结晶器内未发现“结鱼”物的形成,且连铸坯表面的夹渣缺陷明显降低;将连铸保护渣碱度由0.60提高到0.88后,保护渣的结晶性能增强,控制传热能力改善,在高过热度浇铸过程中结晶器内液渣层的厚度由6mm增加到为8mm,这说明钢液面的温度升高,但该保护渣在低过热度浇铸(40K)时也未发现“结鱼”的发生。因此,高钛钢连铸过程中的“结鱼”形成受钢液面的温度的影响,通过提高浇铸过热度和改善连铸保护渣控制传热的能力均能控制结晶器内“结鱼”的形成,优化渣可用于高钛钢的低过热度浇铸生产,为改善高钛钢的可浇性提供理论指导。

关键词：高钛钢连铸结晶器结鱼物钢液面温度数值模拟

特殊钢线材在线等温热处理(QM)技术研究进展

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中国冶金 2024年第9期34卷 15-24页

作者：李阳邓铁松青岛特殊钢铁有限公司线材研究所青岛特殊钢铁有限公司线材事业部

特殊钢线材在线等温热处理(QM)是指线材吐丝后利用其轧后余热直接在线浸入恒温盐浴槽来控制冷却的新型在线等温热处理技术。QM技术具有冷速快、温域宽的特点，可用于超高强高碳珠光体钢、中碳贝氏体非调质钢和免退火低碳合金钢等特殊钢... 详细信息

特殊钢线材在线等温热处理(QM)是指线材吐丝后利用其轧后余热直接在线浸入恒温盐浴槽来控制冷却的新型在线等温热处理技术。QM技术具有冷速快、温域宽的特点，可用于超高强高碳珠光体钢、中碳贝氏体非调质钢和免退火低碳合金钢等特殊钢线材产品。超高强高碳珠光体钢盘条用于制造桥梁缆索镀锌铝钢丝，实现抗拉强度2 130 MPa、扭转次数18次以上。中碳贝氏体非调质钢在不添加贵重合金元素的前提下通过控冷工艺获得全贝氏体组织，满足8.8级紧固件的强度要求，同时可实现1/6冷顶锻不开裂。免退火低碳合金钢经QM处理后，盘条断面收缩率均明显高于传统缓冷工艺，变形能力更高，可实现免退火拉拔加工。QM技术免除了二次热处理并实现了合金元素减量化，“双碳”背景下具有广阔的市场推广前景。介绍了QM工艺流程、技术原理及相关产品的最新研发进展。

关键词：特殊钢线材在线等温热处理超高强度低碳排放

一种新型2 GPa级低合金超高强度钢及热处理工艺

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金属热处理 2024年第3期49卷 164-168页

作者：于林然杨卓越苏杰丁雅莉刘赓钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

在35CrMnSiA钢基础上适当增加Si含量,并添加少量Mo开发出新的2 GPa级40CrMnSi2Mo低合金超高强度钢,并系统地研究淬火温度(875~950℃)、回火温度200~300℃对40CrMnSi2Mo钢力学性能的影响。结果表明,较高的马氏体开始转变温度会降低马氏... 详细信息

在35CrMnSiA钢基础上适当增加Si含量,并添加少量Mo开发出新的2 GPa级40CrMnSi2Mo低合金超高强度钢,并系统地研究淬火温度(875~950℃)、回火温度200~300℃对40CrMnSi2Mo钢力学性能的影响。结果表明,较高的马氏体开始转变温度会降低马氏体内形成孪晶亚结构的倾向,是40CrMnSi2Mo钢韧性较高的主要原因。添加少量Mo能有效抑制回火脆性,300℃回火冲击吸收能量仅降低7.7%。但是,275℃和300℃回火降低残留奥氏体量使断裂韧性下降。新型40CrMnSi2Mo低合金钢于950℃淬火后,在200℃和225℃回火得到的试样强度高于2 GPa,断裂韧性在85 MPa·m^(1/2)以上,其强韧性配合明显优于AISI 4340钢和300M钢,而且低成本的优势使其具有较大的应用前景。

关键词： 2 GPa级超高强度钢 40CrMnSi2Mo钢热处理抗拉强度断裂韧性

固溶温度对S32750双相不锈钢低周疲劳性能的影响

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钢铁研究学报 2024年第2期36卷 217-225页

作者：保顺丰涵宋志刚何建国顾洋钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

通过OM观察、电子背散射衍射技术、显微硬度测试、拉伸及疲劳试验研究了5种固溶温度试验钢的组织形态及低周疲劳性能。结果表明,当固溶温度由1050℃升至1180℃时,试验钢屈服强度与抗拉强度分别提升41、31.5 MPa,低周疲劳寿命延长85%。... 详细信息

通过OM观察、电子背散射衍射技术、显微硬度测试、拉伸及疲劳试验研究了5种固溶温度试验钢的组织形态及低周疲劳性能。结果表明,当固溶温度由1050℃升至1180℃时,试验钢屈服强度与抗拉强度分别提升41、31.5 MPa,低周疲劳寿命延长85%。随着固溶温度的升高,试验钢中α相含量由46.5%升至58.9%,也导致两相内主元素发生再分配,α相内Ni、N含量的增加,使其显微硬度由300提升至324,这是试验钢疲劳寿命提高的原因之一;其二,随着固溶温度的升高,α相内的局部取向差减小,使α相在循环过程中能承受更多载荷,进而提高试验钢低周疲劳寿命。

关键词： S32750双相不锈钢相比例强度固溶温度低周疲劳性能

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深冷处理对H13钢组织及力学性能的影响

金属热处理 2024年第10期 38-42页

作者：邸英南马党参周健迟宏宵谷金波钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院

对H13钢深冷处理不同时间(0～4 h)的组织演变及力学性能进行研究，借助XRD、SEM分析了物相及显微组织，借助硬度、冲击性能和拉伸性能试验对力学性能进行表征。结果表明，深冷处理可细化马氏体板条，促进残留奥氏体向马氏体转变以及带... 详细信息

对H13钢深冷处理不同时间(0～4 h)的组织演变及力学性能进行研究，借助XRD、SEM分析了物相及显微组织，借助硬度、冲击性能和拉伸性能试验对力学性能进行表征。结果表明，深冷处理可细化马氏体板条，促进残留奥氏体向马氏体转变以及带状碳化物析出；马氏体中C含量升高导致晶格常数增大，晶格畸变效应增强，XRD衍射峰向左移动。随着深冷处理时间的延长，强度和硬度呈上升趋势，韧性和塑性则逐渐降低；在保持硬度相同的情况下，H13钢深冷处理后与普通热处理相比，塑性相当，但强度和韧性均得到提升。

关键词：热作模具钢H13 深冷处理显微组织冲击性能拉伸性能

钼元素对2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢组织与性能的影响

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机械工程材料 2024年第3期48卷 23-28页

作者：樊译周健迟宏宵谷金波马党参谢官利钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

在2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢中添加质量分数0.5%的钼元素,研究了钼元素对淬火和回火后该钢显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:钼的添加缩小了试验钢的奥氏体相区,淬火后的残余奥氏体体积分数为8.49%,低于不含钼试验钢(9.... 详细信息

在2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢中添加质量分数0.5%的钼元素,研究了钼元素对淬火和回火后该钢显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:钼的添加缩小了试验钢的奥氏体相区,淬火后的残余奥氏体体积分数为8.49%,低于不含钼试验钢(9.05%);钼的添加使得回火态试验钢的强度、硬度以及冲击吸收能量均得到提高,其中屈服强度提高了12%。盐雾腐蚀试验后回火态试验钢主要发生点蚀,含钼试验钢表面的点蚀坑数量较少,尺寸较小,其腐蚀速率为0.0721 g·m^(-2)·h^(-1),远小于不含钼试验钢(0.1612 g·m^(-2)·h^(-1));含钼试验钢的极化曲线中存在明显的钝化区,而不含钼试验钢不存在钝化区。含钼试验钢的耐腐蚀性能优于不含钼试验钢。

关键词：钼元素高氮耐蚀塑料模具钢显微组织力学性能耐腐蚀性能

淬回火工艺对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢组织与力学性能的影响

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机械工程材料 2024年第4期48卷 8-14页

作者：樊译马党参迟宏宵周健谢官利钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢进行925~1150℃保温0.5 h的油淬处理,再分别进行150~300℃保温2 h或者350~600℃保温1 h的回火处理,研究了淬回火工艺对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢淬火后的组织主要为淬火马氏体,随着... 详细信息

对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢进行925~1150℃保温0.5 h的油淬处理,再分别进行150~300℃保温2 h或者350~600℃保温1 h的回火处理,研究了淬回火工艺对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢淬火后的组织主要为淬火马氏体,随着淬火温度的升高,晶粒长大,第二相逐渐固溶进基体,试验钢的硬度先增大后降低,当淬火温度为1050℃时,硬度达到峰值,为57.7 HRC,此时第二相基本固溶进基体,残余奥氏体体积分数仅为8.49%。随着回火温度的升高,试验钢组织由回火马氏体向索氏体转变,第二相逐渐析出并长大;硬度呈先降低后升高再迅速降低的趋势,冲击吸收能量随回火温度的变化规律与回火硬度的变化规律相反,抗拉强度的变化规律与硬度的变化规律一致,屈服强度呈先增大后降低的趋势,并在回火温度为480℃时达到最大值,为1445 MPa;在200℃以上温度回火后试验钢的塑性均保持在一个较好的水平。试验钢获得优异综合性能的热处理工艺为1050℃×0.5 h淬火+200~300℃×2 h回火,此时组织为回火马氏体,硬度为48~53 HRC,抗拉强度为1752~2050 MPa,屈服强度为1171~1223 MPa,冲击吸收能量为41~51 J,断面收缩率为42%~51%,断后伸长率为17.1%~17.7%。

关键词：耐蚀塑料模具钢淬回火力学性能 N-Mo合金化

扫描策略对HTSLM制备316L/IN718梯度材料组织性能的影响

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钢铁 2024年第10期 130-140页

作者：宿美霞姜风春王民乐张梦醒褚韦涵刘雨王长军哈尔滨工程大学烟台研究(生)院钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院

随着现代工业对高性能材料的需求日益增长，功能梯度材料（FGM）因其在不同区域具有不同性能的特点而受到广泛关注。镍铁基FGM因其优异的高/低温复合综合力学性能和耐腐蚀性，在航空航天、石油化工等领域具有重要应用前景。传统制造方... 详细信息

随着现代工业对高性能材料的需求日益增长，功能梯度材料（FGM）因其在不同区域具有不同性能的特点而受到广泛关注。镍铁基FGM因其优异的高/低温复合综合力学性能和耐腐蚀性，在航空航天、石油化工等领域具有重要应用前景。传统制造方法在制造FGM方面的局限性限制了其应用，而增材制造技术可制造高度复杂的零件，同时降低损耗，为制造复杂的FGM结构奠定了基础。通过高通量选区激光熔化设备（HTSLM）研究了扫描策略（扫描方式、不同搭接率）对316L/IN718功能梯度材料的成形件孔隙、微观组织和力学性能的影响规律，研究结果表明，扫描方式对316L/IN718功能梯度材料的影响要大于搭接率，条带状扫描方式、扫描间距等于激光光斑直径的工艺参数成形的316L/IN718功能梯度材料的抗拉强度和屈服强度最高，分别为854 MPa和676 MPa。随着IN718含量减少，微观组织以Laves相为主的柱状晶减少，梯度材料的显微硬度线性降低，Ni、Nb、Mo固溶增量的降低是导致显微硬度降低的主要原因，而成分变化过快和Laves相的存在是导致界面结合性能差和裂纹形成的重要原因。研究结果有助于选择合适的扫描策略，了解高通量选区激光熔化制造功能梯度材料的成形机理，对比不同扫描方式和搭接率下316L/IN718 FGM的微观组织和力学性能，旨在为制造高品质的功能梯度材料提供有益的指导和参考。

关键词：功能梯度材料高通量选区激光熔化镍铁基微观组织力学性能

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G54钢的动高压性能实验研究

高压物理学报 2024年

作者：王波裴红波李绪海高齐何雨陈咏龙桂毓林中国工程物理研究院流体物理研究所钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院

G54钢是我国自主研制的一种新型超高强度钢，具有较高的潜在应用价值。为了研究该材料的动高压性能，为应用推广提供数据支撑，采用火炮作为加载手段，开展了G54钢的飞片对称碰撞实验。实验飞片速度为600～1 400 m/s，通过测量G54钢样... 详细信息

G54钢是我国自主研制的一种新型超高强度钢，具有较高的潜在应用价值。为了研究该材料的动高压性能，为应用推广提供数据支撑，采用火炮作为加载手段，开展了G54钢的飞片对称碰撞实验。实验飞片速度为600～1 400 m/s，通过测量G54钢样品的背表面粒子速度-时间历史，获得了典型的冲击相变及层裂信号。通过对粒子速度进行分析，结合材料密度及声速测试结果，获得了冲击压力为13～23 GPa下G54钢的Hugoniot弹性极限、层裂强度、冲击波速度-粒子速度（D-u）关系以及冲击相变点等动高压性能参数。对实验样品进行回收及金相分析发现，随着飞片速度的增加，材料层裂面的损伤机制逐渐从微孔洞聚合主导的韧性断裂向绝热剪切主导的韧性断裂转变。

关键词： G54钢对称碰撞实验 Hugoniot弹性极限冲击波速度-粒子速度关系层裂强度