摘要：基于高耐磨性的需要,设计了一种W3Mo4Cr5V6高钒高速钢,利用SEM、EMPA等手段对该钢高温加热过程亚稳态M_(2)C碳化物的分解转变行为进行了分析。结果表明,共晶碳化物M_(2)C在高温加热过程会发生M_(2)C+γ-Fe→M_(6)C+MC+M_(7)C_(3)的转变,在富Mo、W的M_(2)C相周围形成了大量富W、Mo的M_(6)C及少量富V的MC和富Cr的M_(7)C_(3)。随着温度由950℃增至1150℃,M_(2)C高温转变逐渐趋于完全,且纤维状M_(2)C比层片状M_(2)C更易分解转变,最终,由呈断续网状分布于奥氏体晶界的层片或纤维状形貌向零星分布于晶界的颗粒状形貌过渡,可有效减少网状碳化物对晶界的危害。研究可为高速钢中晶界碳化物成分、形态控制及其热加工、热处理过程温度与时间等参数选择提供有效参考。

摘要：设计了一种顶旋型湍流抑制器,使中间包冲击区内钢液在其作用下产生旋转的速度场,从而削弱钢液回流至钢-渣界面的强度,降低湍动能,避免卷渣和钢液二次氧化,以达到在冲击区内净化钢液的目的。通过水模型试验对比分析了无湍流抑制器、普通湍流抑制器和顶旋型湍流抑制器下单流中间包稳态浇注、开浇和换钢包时的多相流动行为,验证所设计的顶旋型湍流抑制器在中间包各操作阶段的优越性。结果表明,顶旋型湍流抑制器对中间包稳态浇注过程无负面影响,对非稳态浇注过程有明显改善效果。与不使用湍流抑制器相比,可以使钢液的平均停留时间由308.5 s延长至327.4 s,死区体积分数由9.67%减小至4.13%,响应时间由69 s增加到109 s,有效避免了短路流的出现。不采用湍流抑制器和采用普通湍流抑制器的中间包在开浇充包50 s后会分别产生115 cm^(2)和55 cm^(2)左右的钢液裸露,在换钢包过程再充包20 s后会分别产生90 cm^(2)和50 cm^(2)左右的钢液裸露,而采用顶旋型湍流抑制器均不会产生钢液裸露现象,且相较普通湍流抑制器可以有效降低开浇换钢包过程中钢-渣界面的液面波动幅度。顶旋型湍流抑制器可以有效改善钢液的流动状态,避免非稳态浇注时的卷渣及钢液二次氧化,提高钢液洁净度和金属收得率,且在不明显增加成本的前提下确保较高的使用时效,有较高的推广及应用价值。

摘要：为控制20SiMn锻件用结构钢中氧含量和钢中夹杂物,首先采用热力学软件FactSage 8.1计算了1600℃下CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-5%MgO系精炼渣与20SiMn钢液平衡时的等氧线,并优化了精炼渣成分。同时,计算了不同氧含量下钢中Fe-Mg-Al-O体系优势区图。其次,实验室中设计了4组精炼渣成分,并在1600℃下采用高温电阻炉进行渣-钢平衡试验,试验后采用X射线荧光光谱分析测定渣成分,采用等离子体光谱仪对钢样成分进行分析,采取红外碳硫分析仪、氧氮联合分析仪分别测定钢中碳硫和全氧含量,采用场发射扫描电子显微镜对试样中的夹杂物进行成分和形貌分析,并对钢中夹杂物数量与成分进行统计,试验研究了不同精炼渣对钢中氧含量、夹杂物组成、数量和尺寸的影响。最后,建立了动力学模型来描述“钢渣”界面上的夹杂物去除行为。试验和热力学模型结果揭示了钢中典型Al_(2)O_(3)、MgO·Al_(2)O_(3)夹杂物与钢中氧、镁和铝含量的关系,动力学模型描述了夹杂物分离率、全氧含量与整体润湿性之间的对应关系。优化渣系中SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)和MgO质量分数分别为0~24.7%、44.3%~55.1%、20.5%~48.2%和5%~8%时,可控制钢中溶解氧质量分数为0.0005%内;典型成分50.4%CaO-40.3%Al_(2)O_(3)-4.3%SiO_(2)-5%MgO渣系可将钢中总氧质量分数和夹杂物数量分别控制为0.00142%和9.9个/mm^(2),试验与模型预测结果基本一致。

摘要：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。

摘要：随着节能环保和经济性的需求,轻量化和高韧化成为汽车钢铁行业的主要发展目标,在不同类型系列钢中,Fe-Mn-Al-C系奥氏体钢因具有高比强度和高强塑积等优异的综合性能而受到青睐。伴随着减重元素Al的添加,促进κ-碳化物的生成,使Fe-Mn-Al-C钢的性能恶化严重,减少或细化κ-碳化物是提高高铝Fe-Mn-Al-C钢使用性能的有效途径。因此,从成分设计的角度出发,综述了Cr元素在物相组成、κ-碳化物、力学性能变形机制和层错能等方面对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响规律,重点分析Cr含量对κ-碳化物的机理影响,并说明可以通过添加Cr元素改善高铝Fe-Mn-Al-C钢的使用性能。最后结合最新的研究成果,展望了未来Fe-Mn-Al-C钢的发展趋势。

摘要：牵引变压器散热涉及冷却油与绕组的共轭传热和热油在油冷却器的二次散热.为准确模拟其温度场随时间和空间的变化规律,在一维假设基础上,建立了牵引变压器(含绕组和冷却油)和油冷却器的分布参数模型,并与油泵和管道等集中参数模型耦合,建立了牵引变压器动态温度场数学模型,同时提出了一套数值求解算法;对一台牵引变压器及其散热系统进行动态温升实验,以此检验了模型预测精度.研究结果表明:模型预测的牵引变压器冷却油温过渡时间(58 min)与实验值(61 min)吻合良好,稳定工作的冷却油和绕组温度与实验值的偏差分别为1.3℃和2.5℃,可以用于指导牵引变压器散热系统的工程设计及优化.

摘要：针对断面规格为□200×300×9.2的冷弯厚壁矩形型钢管,进行了平板、弯角、相应母材和短柱试件的力学性能试验。结合冷弯生产工艺,分析了平板、弯角试件力学性能随冷弯道次的变化规律,并与相关厚壁型钢冷作硬化效应作了比较。运用国内外冷弯型钢设计规范和相关文献中的修正公式,对该厚壁冷弯方形型钢全截面强度进行了设计和对比分析。结果表明:国内薄壁和国外厚壁公式都不可直接用于本冷弯厚壁矩形型钢强度设计,国外公式更偏于危险;魏氏体组织是造成带焊缝板件强度高而塑性差的主要原因;焊接热使板件受到低温"退火"而强度降低,从而导致两竖直侧平板件强度甚至低于母材。

摘要：KR(kanbara reactor)法是铁水预处理阶段稳定深度脱硫的首选工艺,广泛应用于现代炼钢工业,其通过浸入铁水中的桨叶搅拌带动铁水与脱硫剂混合,因而具有良好的动力学特性。然而,搅拌过程中桨叶附近存在强制涡流区,脱硫剂在参与反应前大量凝并导致利用率较低。因此,设计了2种简便易行的新型搅拌桨(错位式搅拌桨、高低式搅拌桨),旨在通过相邻桨叶的高度差强化桨叶附近的轴向流动,破坏强制涡流区流动特征,增强铁水微元间的相对流动,进而减少强制涡流区对KR法脱硫混匀效果的不利影响,提高铁水与脱硫剂的混合效果。采用VOF(volume of fluid)和DPM(discrete phase model)建立了KR法搅拌过程的三维瞬态数学模型,对比分析了传统四叶桨及2种新型结构搅拌桨的铁水流动、颗粒分散程度、死区范围及液面以下颗粒比例等的影响。数值模拟结果表明,新型桨叶相比传统桨叶供给铁水更多的轴向速度。错位式桨叶和高低式桨叶强化了脱硫剂分散程度,其量化颗粒分散程度Sigma值分别低于传统四叶桨约9.49%、14.18%,脱硫后脱硫剂平均粒径相比传统桨叶工况分别降低约14.91%、13.38%。使用高低式搅拌桨在300 t铁水包进行工业试验,结果表明,高低式桨叶相比同期传统四叶桨平均单硫单耗降低0.27 kg。

摘要：随着可持续发展战略的要求,Fe-Mn-Al-C轻质钢逐渐成为汽车工业的主要发展目标之一。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热力学计算和第一性原理研究了Cr元素对Fe-28Mn-12Al-1.6C奥氏体低密度钢κ-碳化物析出行为的影响。结果表明,不同温度固溶处理后,0Cr钢在室温下随着时间延长硬度逐渐增大且增值达到10HRC,通过TEM分析确认0Cr钢室温下析出的为κ-碳化物,并计算其室温析出的吉布斯自由能为-19.5806 kJ/mol,从而验证了0Cr钢可以在室温下析出κ-碳化物;随着Cr含量的增加,轧制后快速凝固试样中κ-碳化物的质量分数逐渐降低,室温时效的硬度增值减小。Cr含量的增加也显著减小了κ-碳化物的生长速度,κ-碳化物的粒径从60~200 nm细化到20~40 nm和5~27 nm。同时第一性原理计算结果表明,κ-碳化物结构中掺杂Cr原子后,增大了κ-碳化物的形成能,使其形成变得困难。此外,随着Cr含量的增加,γ-奥氏体与κ-碳化物的晶格失配度增加,两相间的弹性应变能增大,导致κ-碳化物的生长速度减慢。研究结果可为后续更高Al含量的Fe-Mn-Al-C钢的成分设计和性能调控提供理论依据。

摘要：设计了含Ni和无Ni两种纳米结构贝氏体钢种,进行了不同温度下等温淬火热处理实验,目的是研究Ni对等温淬火纳米结构贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明,与连续冷却工艺不同,在等温淬火过程中,Ni元素的添加降低了贝氏体相变驱动力,减少贝氏体体积分数,同时使TTT曲线右移,减慢等温贝氏体相变动力学。此外,在等温淬火后,Ni元素的添加提高钢的冲击性能,但由于贝氏体量的减少和残余奥氏体的增多,使钢的拉伸性能降低。其次,随着相变温度的升高,含Ni钢和无Ni钢的强塑积略有增加。