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Si元素对800 MPa级HSLA钢焊材熔敷金属组织及韧性的影响

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焊接学报 2024年第4期45卷 93-100,I0008,I0009页

作者：孟满丁魏金山安同邦马成勇彭云钢铁研究总院有限公司焊接研究所北京100081

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到... 详细信息

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到0.66%时,熔敷金属(0.035C-0.45Si-1.47Mn-2.56Ni-0.68Cr-0.62Mo)的屈服强度从850 MPa增大到895 MPa,抗拉强度从917 MPa增大到954 MPa,−50℃冲击吸收能量从115 J降低到73 J;当Si元素含量为0.45%时,熔敷金属显微组织主要由板条贝氏体及部分粒状贝氏体和板条马氏体组成,各组织间呈相互交织状分布;而当Si元素含量增大到0.66%时,组织主要由细长条状的板条马氏体及部分板条贝氏体组成;随着Si元素含量增大,组织长宽比明显增大,且组织之间趋于平行分布.熔敷金属由γ(奥氏体)→贝氏体/马氏体混合组织转变时的相变温度随着Si元素含量增加而降低,随着Si含量增大,熔敷金属板条和板条块亚结构由交织的短条状向平行的细长条状转变,板条束亚结构尺寸明显变大,板条束亚结构尺寸增加使熔敷金属的大角度晶界占比降低,熔敷金属的冲击韧性降低.

关键词：熔敷金属 HSLA钢韧化规律微观组织力学性能

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

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焊接学报 2024年第3期45卷 120-128,I0010页

作者：曾道平郑韶先安同邦代海洋马成勇兰州交通大学兰州730070 钢铁研究总院焊接研究所北京100081

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功... 详细信息

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M23C6型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.

关键词： 440 MPa级高强钢熔敷金属针状铁素体 M-A组元低温冲击韧性

铈含量对晶界扩散Nd-Ce-Fe-B磁体微观结构和性能的影响

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中国稀土学报 2024年第4期42卷 698-704,I0003页

作者：宋瑞芳张晓东赵航冯海波钢铁研究总院功能材料研究所北京100081 上海空间推进研究所上海201112

采用储量丰富的Ce元素部分替代Nd-Fe-B磁体中的Nd,以实现Ce稀土的高质化利用,是近年来稀土永磁领域的研究热点。本工作以Tb-Al-Ga合金为扩散源,研究了Ce含量及扩散工艺对晶界扩散Nd-Ce-Fe-B磁体微观结构和磁性能的影响。Ce含量较低的晶... 详细信息

采用储量丰富的Ce元素部分替代Nd-Fe-B磁体中的Nd,以实现Ce稀土的高质化利用,是近年来稀土永磁领域的研究热点。本工作以Tb-Al-Ga合金为扩散源,研究了Ce含量及扩散工艺对晶界扩散Nd-Ce-Fe-B磁体微观结构和磁性能的影响。Ce含量较低的晶界扩散磁体中,Tb元素在主相晶粒外侧,形成高磁晶各向异性场的壳层结构,网状分布的Al元素作为非磁性相包裹主相晶粒,隔绝主相晶粒之间的交换耦合,使磁体矫顽力增加。Ce含量较高的晶界扩散磁体中,形成的富Tb壳层较厚,Al元素扩散进入主相晶粒内部,导致剩磁降低,隔绝主相晶粒交换耦合作用降低,矫顽力增量较小。

关键词：烧结磁体 Ce 晶界扩散矫顽力核壳结构

镍基高温合金GH4065A高温疲劳断裂机制研究

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材料工程 2024年

作者：李林翰张继张文云田强秦鹤勇张北江钢铁研究总院高温材料研究所

针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C，N含量的变形高温合金GH4065A，系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织。对细晶态和粗晶态试样开展了400 ℃和650 ℃不同载荷水平下的疲劳实验。通过对疲劳断裂源组织进行表征分析，研究了合金的疲... 详细信息

针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C，N含量的变形高温合金GH4065A，系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织。对细晶态和粗晶态试样开展了400 ℃和650 ℃不同载荷水平下的疲劳实验。通过对疲劳断裂源组织进行表征分析，研究了合金的疲劳断裂机制。结果表明，合金的夹杂物主要为氮化物。在细晶组织状态下，高温疲劳断裂机制为氮化物（单独和团簇态）起始断裂。高应变幅载荷下（≥ 0.9%），断裂源主要为试样表面氮化物，极少情况为表面硼化物和氧化物(Al2O3和MgSiO3)，且只有Al2O3导致合金过早疲劳断裂；低应变幅载荷下（所有氮化物的尺寸全部达到/超过细晶组织平均晶粒尺寸。在粗晶组织状态下，400 ℃下疲劳断裂机制为准解理起始断裂。晶粒尺寸的增加极大降低了可能诱发疲劳开裂的夹杂物的有效数量，滑移诱发的解理断裂成为主导断裂机制。

关键词：镍基高温合金疲劳夹杂物氮化物断裂源

两相区淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响

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材料科学与工艺 2024年第3期32卷 10-17页

作者：郭天阳罗小兵项重辰丁汉林柴锋潘涛苏州大学沙钢钢铁学院江苏苏州215021 钢铁研究总院工程用钢研究所北京100081

为改善高强船体钢高屈强比、回火区间窄的问题,研究了两相区二次淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响。通过改变二次淬火温度,研究实验钢冲击拉伸性能和显微组织的变化规律,并通过OM、TEM、XRD衍射等方法进行表征。结果表... 详细信息

为改善高强船体钢高屈强比、回火区间窄的问题,研究了两相区二次淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响。通过改变二次淬火温度,研究实验钢冲击拉伸性能和显微组织的变化规律,并通过OM、TEM、XRD衍射等方法进行表征。结果表明,在淬火温度区间内,材料的性能表现出两种变化趋势。当淬火温度在640~700℃时,实验钢的强度随着二次淬火温度的上升而增加,而韧性下降。在该淬火温度范围内,实验钢的机械性能由铁素体+马氏体的双相组织和逆转变奥氏体的含量决定。随着二次淬火温度的上升,双相组织中铁素体的比例从40%降至10%,逆转变奥氏体的含量从11%下降至1%。当二次淬火温度从700℃增加到780℃时,实验钢的强度和韧性变化不明显,原因是二次淬火的温度已经超过了A3温度,实验钢组织转变为单一的马氏体组织,奥氏体晶粒尺寸变化不大(7.3~8.5μm)。综上,在680℃下进行两相区二次淬火可以获得最佳的强度和韧性匹配。

关键词：两相区淬火强度韧性屈强比逆转变奥氏体

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440 MPa级高强钢焊缝金属的断裂韧性

材料研究学报 2024年第2期38卷 151-160页

作者：曾道平安同邦郑韶先代海洋曹志龙马成勇钢铁研究总院焊接研究所北京100081 兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为... 详细信息

使用自研的Si-Mn-Ni气保护实心焊丝对440 MPa级高强钢进行MAG焊,并在系列温度下进行冲击试验、疲劳裂纹扩展速率试验和裂纹尖端张开位移试验,研究了焊缝金属的断裂韧性和显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:焊缝金属的韧脆转变温度约为-48.4℃;随着恒幅载荷(13~17 kN)的增大载荷循环次数N减小、疲劳寿命降低,且在应力强度因子范围ΔK相同的情况下疲劳裂纹扩展速率da/d N总体上随着恒幅载荷的增大而减小;焊缝金属的CTOD值δ为0.481~0.781 mm,有效特征值δ_(0.2BL)为0.5103 mm,CTOD值δ的离散系数仅为16.5%,表明焊缝金属的良好断裂韧性满足海洋工程的技术要求;阻碍裂纹扩展能力较强的针状铁素体使断裂韧性提高,而阻碍裂纹扩展能力较弱的准多边形铁素体和易诱发微裂纹的M-A组元使断裂韧性降低。

关键词：金属材料 440 MPa级高强钢焊缝金属断裂韧性显微组织

NiAl和Cu在40CrNi3MoV钢中的析出行为及其对力学性能的影响

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金属学报 2024年第2期60卷 201-210页

作者：梁恩溥徐乐王毛球时捷钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

为提高40CrNi3MoV钢的力学性能,在40CrNi3MoV钢中添加Al、Cu元素,研究了调质处理后实验用钢中的NiAl、Cu析出行为及其对力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等手段表征了NiAl和Cu析出相的成分、结构、尺寸和形貌,通过三维原子探针(3DAP)... 详细信息

为提高40CrNi3MoV钢的力学性能,在40CrNi3MoV钢中添加Al、Cu元素,研究了调质处理后实验用钢中的NiAl、Cu析出行为及其对力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等手段表征了NiAl和Cu析出相的成分、结构、尺寸和形貌,通过三维原子探针(3DAP)对析出相形成元素的分布特征进行表征,对比研究了实验用钢的力学性能。结果表明,只添加Al元素后实验用钢中形成与基体共格的B2-NiAl析出相,这些NiAl相主要在晶界处析出且尺寸较大;进一步添加Cu元素后,析出了与基体共格的bcc结构富Cu相,添加Cu后减少了大尺寸NiAl相在晶界处的析出,促进了晶内纳米级NiAl析出。实验用钢中的NiAl析出相和基体点阵错配度小,对抗拉强度提供了200 MPa强化增量;添加Cu后,均匀分布的细小富Cu相和被细化的NiAl相增加了对位错的阻碍作用,屈服强度进一步提高了200 MPa,然而大量细小高密度的NiAl和Cu析出相降低了拉伸过程中产生裂纹的临界应变,因此与只添加Al元素的实验用钢相比,抗拉强度并未提高。

关键词： 40CrNi3MoV钢 NiAl和Cu析出 3DAP 拉伸强度

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Cr、Ni对耐蚀钢组织及性能的影响

钢铁钒钛 2024年第2期45卷 149-155页

作者：王宝山张宏亮王卫卫马健冯光宏钢铁研究总院冶金工艺研究所北京100081

以Q345GNH钢为基础,制备了不同Cr(质量分数为0.5%、2%、3%、4%和5%)和Ni(质量分数分别为0.5%和1%)含量的试样,通过系列试验对性能进行了比较,并通过热力学计算分析了Cr和Ni的作用机理。结果表明,由于贝氏体的生成,当Cr含量从2%增加到3%... 详细信息

以Q345GNH钢为基础,制备了不同Cr(质量分数为0.5%、2%、3%、4%和5%)和Ni(质量分数分别为0.5%和1%)含量的试样,通过系列试验对性能进行了比较,并通过热力学计算分析了Cr和Ni的作用机理。结果表明,由于贝氏体的生成,当Cr含量从2%增加到3%时,屈服强度和抗拉强度分别提高了83 MPa和122 MPa。当Cr超过4%时,大于80%的贝氏体使得的钢的断后伸长率小于10%。与Q345GNH钢相比,添加2%以上的Cr才能使得耐蚀钢在120 h盐雾腐蚀后的相对腐蚀率小于70%。耐蚀钢的耐蚀性能提高是由于稳定的含Cr腐蚀产物的形成和Ni引起的自腐蚀电位正移,综合各项指标,Cr的最佳添加量为2%,Ni的最佳添加量为1%。

关键词：耐蚀钢 Cr Ni 力学性能中性盐雾腐蚀电位-pH图

影响复吹转炉钢液碳氧积的机理分析与应用实践

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钢铁 2024年第4期59卷 74-84页

作者：蔡伟吴巍杨利彬王杰钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081

洁净钢生产是当代炼钢技术发展的主要方向,钢液碳氧积w([C])×w([O])一直是转炉炼钢特别重要的指标,也是冶金科研工作者重点关注的方向。近年来复吹转炉钢液碳氧积屡创新低,业内对碳氧积实际控制水平、钢液检化验数据颇有异议。基于经... 详细信息

洁净钢生产是当代炼钢技术发展的主要方向,钢液碳氧积w([C])×w([O])一直是转炉炼钢特别重要的指标,也是冶金科研工作者重点关注的方向。近年来复吹转炉钢液碳氧积屡创新低,业内对碳氧积实际控制水平、钢液检化验数据颇有异议。基于经典碳氧平衡公式,分析了钢液组分对碳氧反应的活度系数影响、乳化区“钢液-气相”反应界面气相组分的热力学影响、钢液温度对碳氧反应平衡的影响、高效底吹冶炼技术和冶炼终点后搅技术对碳氧积的影响,探讨了全要素影响复吹转炉钢液碳氧积的机理和应用实践。研究结果表明,热力学分析复吹转炉钢液碳氧积平衡极限时需分析碳氧活度系数、碳氧反应吉布斯自由能、PCO/(PCO+P_(CO_(2)))(碳氧反应CO占比)和PCO/(PCO+P_(Ar/N_(2)))(气相组分中CO实际氧分压)。脱碳速率较低时PCO/(PCO+P_(Ar/N_(2)))理论值可降至0.80甚至更低;转炉底吹效果是影响钢液碳氧积的主要因素,顶吹转炉、平炉熔池内钢液均因未得到充分混匀搅拌致使碳氧反应远未达到平衡,碳氧积可达0.004 0,而底吹有较好动力学条件使钢液碳氧积更加趋近平衡值,大流量高强度后搅工艺可使钢液碳氧积进一步降低;温度是影响钢液碳氧反应平衡值的次要因素,低温有利于降低碳氧反应吉布斯自由能,温度每增加50℃,(a_([C])×a_([O]))/P_(CO)(碳氧反应活度比)增加0.000 1,低温有利于降低PCO/(PCO+P_(CO_(2)))。控制钢液碳氧积的关键为转炉冶炼终点控制和提枪等待后搅拌工艺。

关键词：复吹转炉碳氧平衡碳氧积反应机理活度系数