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块状组织细化对贝氏体钢断裂行为的影响

钢铁 2020年第11期55卷 103-111页

作者：周松波胡锋尹朝朝吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司广东佛山528000

中碳贝氏体钢由亚微米贝氏体铁素体板条和残余奥氏体组成,对韧性起主要作用的为残余奥氏体,通过细化块状组织能显著提高贝氏体钢的韧性。为了探究块状组织细化对断裂行为的影响,采用两步贝氏体等温工艺对中碳(碳质量分数为0.3%)贝氏体... 详细信息

中碳贝氏体钢由亚微米贝氏体铁素体板条和残余奥氏体组成,对韧性起主要作用的为残余奥氏体,通过细化块状组织能显著提高贝氏体钢的韧性。为了探究块状组织细化对断裂行为的影响,采用两步贝氏体等温工艺对中碳(碳质量分数为0.3%)贝氏体钢中块状组织进行细化,对拉伸和冲击性能及其裂纹扩展行为变化进行了研究。利用光学、扫描电子(SEM)、透射电子(TEM)显微镜、X射线衍射(XRD)等对试验钢的显微组织类型和尺寸、拉伸和冲击性能及断口形貌进行表征和分析。结果表明,与一步贝氏体工艺相比,两步贝氏体工艺中新形成的贝氏体铁素体分割细化块状马氏体+残余奥氏体,随着真应变的增加,加工硬化的效果更好;断裂形式为韧性断裂,且韧窝的数量、深度更优于一步贝氏体转变,塑韧性更佳。

关键词：两步贝氏体块状组织力学性能断口形貌裂纹扩展

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盾构机滚刀刀具用钢研究现状及进展

钢铁研究学报 2021年第2期33卷 91-102页

作者：向源胡锋周雯吴开明周松波武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心国际钢铁研究院湖北武汉430081

随着国家不断推进现代化进程,大量基础设施建设工程需要使用盾构机来构建隧道,而盾构机最重要的零件之一是盾构刀具,刀具质量的好坏是盾构机工作效率直接影响因素。简要介绍了盾构机滚刀刀具用钢的应用情况及研究现状,重点综述了AISI 4... 详细信息

随着国家不断推进现代化进程,大量基础设施建设工程需要使用盾构机来构建隧道,而盾构机最重要的零件之一是盾构刀具,刀具质量的好坏是盾构机工作效率直接影响因素。简要介绍了盾构机滚刀刀具用钢的应用情况及研究现状,重点综述了AISI 4340钢、H13钢、SKD11钢3种合金钢的成分设计,热加工工艺以及一些改性技术的应用,显微组织特征与力学性能等方面的研究进展,指出现在主要滚刀用钢在高强度情况下存在韧性不足、制造成本高等缺点。并表明可以通过添加Ce、Gd、Y等稀土元素,或者经过临界退火使材料具有双相组织,采用离子渗氮等手段来提高盾构机滚刀用钢的性能和使用寿命。

关键词：盾构机滚刀磨损稀土元素热处理工艺

κ-碳化物对低密度超细珠光体组织细化的影响

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中国冶金 2023年第5期33卷 60-70页

作者：张晨胡锋周杰周雯张东吴开明武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司广东佛山528000

低密度钢已成为开发满足安全和节能要求材料的研究热点,为实现材料的轻量化,推动绿色发展,在超高强度珠光体桥索钢的合金设计中加入适量的轻质元素中Mn(质量分数为5%)和中Al(质量分数为5%)以降低材料密度,其理论计算密度由7.85 g/cm^(3... 详细信息

低密度钢已成为开发满足安全和节能要求材料的研究热点,为实现材料的轻量化,推动绿色发展,在超高强度珠光体桥索钢的合金设计中加入适量的轻质元素中Mn(质量分数为5%)和中Al(质量分数为5%)以降低材料密度,其理论计算密度由7.85 g/cm^(3)降至6.81 g/cm^(3),降幅达13.2%。在相同珠光体等温处理(600℃-0.5 h和500℃-2.0 h)后,与传统珠光体钢相比,低密度珠光体钢抗拉强度和屈服强度显著提高,分别由(1237±24)MPa提高到(1247±37)MPa、(923±12)MPa提高到(1171±34)MPa,伸长率稍微降低,由6.46%±0.20%降低到5.18%±0.06%,显微组织由传统的θ-珠光体(铁素体+渗碳体)转变为θ-珠光体和κ-珠光体(铁素体+渗碳体+κ-碳化物)。结果表明,添加适量的Al和Mn抑制C的扩散,提高珠光体的转变自由能,显著延缓珠光体的共析转变过程,同时超细珠光体的片层间距明显细化,团簇尺寸明显减小;促进了低密度珠光体钢中κ-碳化物的形成,其与位错的相互作用提高了材料的应变硬化,实现了超细珠光体桥索钢的低密度、超高强度的目标。

关键词：低密度钢超细珠光体 κ-碳化物组织转化应变硬化

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超低温用高锰奥氏体钢的物理性能和力学性能

中国材料进展 2024年第12期43卷 1138-1144页

作者：张书畅王红鸿成志超彭思远张富伟李晓晨武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学理学院湖北武汉430081 武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081 招商局金陵鼎衡船舶(扬州)有限公司江苏扬州225217

超低温用高锰奥氏体钢以其优异的低温和室温综合力学性能,将成为新型能源液化天然气(LNG)和液化氢气(LH2)的储运装备用钢。该材料在冶炼、轧制、焊接、冷加工及热加工过程中,需要完备的物理和力学性能参数作为制定各项工艺的理论基础,... 详细信息

超低温用高锰奥氏体钢以其优异的低温和室温综合力学性能,将成为新型能源液化天然气(LNG)和液化氢气(LH2)的储运装备用钢。该材料在冶炼、轧制、焊接、冷加工及热加工过程中,需要完备的物理和力学性能参数作为制定各项工艺的理论基础,但目前文献中缺乏相关报道。测定了牌号为HMA400的高锰奥氏体低温钢及配套JMn25焊丝的密度、电阻系数、热膨胀系数、热导率、熔距、比热容、泊松比、杨氏模量、屈服强度、抗拉强度、冲击吸收功等物理性能和力学性能参数,以期为高锰奥氏体低温钢的制造和应用提供可靠的物理和力学参量。

关键词：超低温用高锰奥氏体钢物理性能力学性能储运装备用钢热膨胀系数

终轧温度对高性能桥梁钢力学性能及组织的影响

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钢铁研究学报 2023年第7期35卷 861-872页

作者：余宏伟董中波吴开明饶水林胡锋陈英武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心国际钢铁研究院湖北武汉430080 宝武集团鄂城钢铁有限公司技术中心湖北鄂州436002 宝钢股份中央研究院湖北武汉430080

利用拉伸、冲击试验机测试力学性能,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了终轧温度对高性能桥梁钢Q370qE力学性能和微观组织、晶界取向角度差、织构、位错和析出相形态的影响。结果表明:在875~803℃范围内降低终轧温度,钢的屈服强... 详细信息

利用拉伸、冲击试验机测试力学性能,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了终轧温度对高性能桥梁钢Q370qE力学性能和微观组织、晶界取向角度差、织构、位错和析出相形态的影响。结果表明:在875~803℃范围内降低终轧温度,钢的屈服强度和抗拉强度均提升,屈强比上升,韧脆转变温度降低,低温韧性提高。终轧温度为803℃时,钢的屈服强度、抗拉强度分别为420、542 MPa,-40℃的夏比冲击功均值为243 J。降低终轧温度有利于铁素体晶粒的细化和均匀性的提升,细化珠光体团束的尺寸,减少珠光体组织的数量,改变了珠光体形态,出现退化形态;但较低的终轧温度,珠光体组织由分散变为连续的条带,加重了钢的带状组织。同时降低终轧温度,促进了大角度晶界的形成和小角度晶界的减少,有利于晶粒取向的减弱和取向的增多;有利于晶内Nb/Ti碳氮化物析出相颗粒的细化及球状的形成,铁素体晶粒内部位错增多并大量缠结,也促进了Nb/Ti碳氮化物在位错上的形成。

关键词：终轧温度低温韧性退化珠光体大角度晶界析出相

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高碳贝氏体钢的低温转变组织与性能

钢铁研究学报 2019年第12期31卷 1058-1064页

作者：吴亚杰周松波吴开明武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心湖北武汉430081 武汉科技大学国际钢铁研究院湖北武汉430081

采用光学与扫描电子显微镜、X射线衍射等手段研究了不同等温温度(300、250、200℃)对于高碳(质量分数0.79%)贝氏体钢低温转变样品的相含量、组织尺寸和力学性能的变化规律。结果表明,随贝氏体等温温度的降低,贝氏体最终转变量更高,贝氏... 详细信息

采用光学与扫描电子显微镜、X射线衍射等手段研究了不同等温温度(300、250、200℃)对于高碳(质量分数0.79%)贝氏体钢低温转变样品的相含量、组织尺寸和力学性能的变化规律。结果表明,随贝氏体等温温度的降低,贝氏体最终转变量更高,贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体宽度、块状残余奥氏体尺寸减小,抗拉强度升高,塑韧性降低。300℃的贝氏体抗拉强度为1 525 MPa,贝氏体铁素体宽度是116 nm,而200℃的贝氏体铁素体板条尺寸达到62 nm,抗拉强度达到1 928 MPa。研究发现,在未充分转变的贝氏体样品中,尺寸大于4.7μm的块状残余奥氏体在冷却过程中易发生马氏体相变,而小于该尺寸的残余奥氏体比较稳定,可以保留到最终组织中。

关键词：贝氏体转变温度显微组织残余奥氏体力学性能

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A710高强耐候钢焊接接头耐蚀性分析

武汉科技大学学报 2017年第5期40卷 350-355页

作者：黄宸黄峰刘静胡骞戴明杰武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

通过干、湿交替周期浸润试验和浸泡试验,结合腐蚀形貌观察和电化学测试,对A710高强耐候钢母材和焊接接头在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能差异进行了研究。结果表明,A710钢焊接接头不同区域的显微组织存在明显差异,即母材... 详细信息

通过干、湿交替周期浸润试验和浸泡试验,结合腐蚀形貌观察和电化学测试,对A710高强耐候钢母材和焊接接头在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能差异进行了研究。结果表明,A710钢焊接接头不同区域的显微组织存在明显差异,即母材主要为铁素体,热影响区主要由铁素体和贝氏体组成,还有大量M-A岛,焊缝区则主要为贝氏体及少量针状铁素体,这种组织的不均匀性使得A710钢的焊接接头区域在3.5%NaCl溶液中形成了众多微电偶腐蚀电池,而多个微电偶腐蚀电池耦合会导致焊接接头发生宏观电偶腐蚀,焊缝和热影响区为阳极,母材为阴极;电偶腐蚀的存在则导致A710钢焊接接头在模拟海洋大气环境中的平均腐蚀速率高于母材。

关键词：高强耐候钢焊接接头海水腐蚀电偶腐蚀微观组织耐蚀性能

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低碳化镁碳耐火材料的研究进展

中国材料进展 2020年第7期39卷 609-617页

作者：朱天彬李亚伟桑绍柏武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430081

镁碳耐火材料因其中含鳞片石墨等碳组分而具有优异的抗热震性和抗高温熔渣侵蚀能力,被广泛用作钢铁冶炼用转炉、电炉、钢包等炉衬材料。为满足洁净钢冶炼技术、钢铁冶金节能减排、资源高效利用的需求,镁碳耐火材料的低碳化具有重要的现... 详细信息

镁碳耐火材料因其中含鳞片石墨等碳组分而具有优异的抗热震性和抗高温熔渣侵蚀能力,被广泛用作钢铁冶炼用转炉、电炉、钢包等炉衬材料。为满足洁净钢冶炼技术、钢铁冶金节能减排、资源高效利用的需求,镁碳耐火材料的低碳化具有重要的现实意义。然而,单纯地降低镁碳耐火材料中鳞片石墨的含量,势必会造成材料高温使用性能下降,尤其是抗热震性下降。为此,近年来国内外研究者主要从碳源的选择、结合剂的改性、抗氧化剂的优化和原位形成陶瓷相的控制等方面开展了大量卓有成效的工作。主要从纳米结构基质的构筑、结合剂碳结构的优化及外加剂的引入与陶瓷相的调控出发,综述了国内外低碳化镁碳耐火材料的研究进展,提出了高强韧复合化/轻量化镁质骨料的制备、新型抗氧化剂的研发及不同抗氧化技术的结合使用、复合纳米碳/陶瓷相协同强韧化的调控、含纳米碳复合粉体的制备以及鳞片石墨替代材料的选择等发展方向,期望为低碳化镁碳耐火材料的研究和工业应用提供参考。

关键词：镁碳耐火材料纳米碳源原位陶瓷相结合剂抗热震性力学性能

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高熵合金耐磨性能研究进展

钢铁研究学报 2023年第7期35卷 790-800页

作者：杨立夫耶雪夫胡丞杨余丽玲王巍麟吴开明武汉科技大学国际钢铁研究院高性能钢铁材料及应用省部共建协同创新中心湖北武汉430081

磨损是机械失效的一种普遍形式,约占据机械零件失效的80%。摩擦磨损不仅增加了原料和能源的损耗,而且无法保证机械零件的安全可靠性。高熵合金由于其特殊的四大效应,使得它成为近年来有别于传统合金材料领域的研究热点,通过调整高熵合... 详细信息

磨损是机械失效的一种普遍形式,约占据机械零件失效的80%。摩擦磨损不仅增加了原料和能源的损耗,而且无法保证机械零件的安全可靠性。高熵合金由于其特殊的四大效应,使得它成为近年来有别于传统合金材料领域的研究热点,通过调整高熵合金元素种类及配比、选择合适的制造方法和热处理工艺可以在一定程度上减缓磨损速率、降低磨损量,起到提高耐磨性能的效果。归纳了耐磨高熵合金的类别,讨论了不同元素及配比对块体高熵合金磨损性能的影响,总结了采用不同制造方法、热处理工艺及表面化学改性制备的高熵合金的耐磨性能差异。最后,结合高熵合金在摩擦磨损方面的现状及存在的问题,对未来高熵合金在耐磨金属材料领域的研究进行了展望。

关键词：磨损失效高熵合金耐磨性能磨损量磨损速率