超高强高韧化钢的研究进展和展望

超高强韧钢同时拥有超高强度和优良韧性,因而在国防和民用工程机械领域中广泛应用。本文首先综述了各类型传统超高强韧合金钢的典型钢种、成分、性能及应用和发展历程,并重点阐述了各典型钢种的组织和强韧化机理;然后介绍了近年所研发的具有代表性的新型超高强韧钢的成分、组织、强韧化机理及力学性能;接着梳理了我国近年来由于快速发展的经济需求和地理、资源等特点,出现了对现役超高强韧钢进行升级换代的迫切需求,包括新型轻质装甲防护钢、大型球磨机用钢、高山隧道挖掘的盾构机刃具用钢以及石油工程机械中的高压压裂泵用钢等;最后介绍了作者团队近期在超高强韧钢的一些最新研究成果,并据此提出超高强韧钢未来发展的思路。     

超洁净轴承钢中夹杂物与滚动接触疲劳寿命的关系

以3种不同工艺工业生产的总O含量均≤6×10~(-6)的超洁净GCr15轴承钢为研究对象,通过推力片实验测试这3种钢的滚动接触疲劳寿命并获得额定寿命(L_(10))和中值寿命(L_(50)),通过ASPEX扫描电镜获得各工艺下的夹杂物样本数据并进行统计分析,使用极值法(SEV)和广义Pareto分布法(GPD)估算出样品中最大夹杂物特征尺(CSMI),然后将其与实测L_(10)和L_(50)进行对比和分析。结果表明,SEV法仅检测每个样品的最大夹杂物,无法通过其获得的CSMI来合理解释3种钢L_(10)和L_(50)的变化,2者之间相关性较差;而GPD法分析夹杂物时,需要对阈值尺寸以上的所有夹杂物进行表征和统计分析,可以获得夹杂物的数量密度以及不同类型夹杂物的CSMI,GPD法所预测出的最危险类型TiN夹杂物的CSMI可以合理解释L_(10)的变化,2者之间有较好相关性,但无法据此解释L_(50)的变化;但将总的夹杂物数量密度与TiN夹杂物最大特征尺寸相结合,能合理解释3种钢的L_(50)差异,这是因为当更多样品失效时,裂纹萌生位置将不再仅仅局限于最危险类型夹杂物。因此,最危险类型夹杂物的CSMI与超纯净轴承钢中的早期疲劳失效的L_(10)相关性最强,而夹杂物的数量密度对高概率的中值疲劳寿命L_(50)也有重要影响。     

高磁感取向硅钢研发现状与展望

阐述了近年来国内取向硅钢的生产现状和取向硅钢渗氮工艺的进展，分析概括了主要生产企业的技术特点与专利储备情况。随着市场需求的变化，中国取向硅钢产能中高磁感取向硅钢占比越来越高，生产企业的专利布局也转向高磁感取向硅钢的开发，环保型产品的开发也成为了新的热点。薄板坯连铸连轧和双辊薄带连铸工艺在高磁感取向硅钢上的开发已有很大进展，但商业应用仍有相当距离。同时,展望了高磁感取向硅钢未来的发展趋势。     

超快速加热对冷轧IF钢组织和力学性能的影响

超快速加热工艺由于高效和经济的优点而受到广泛的关注,为了研究该工艺对冷轧IF钢组织和性能的影响,设计了两类超快速加热工艺——直接加热和预热工艺,特别地与连续退火工艺进行了比较。与870 ℃保温270 s的连退样品相比,以200~500 ℃/s加热至870 ℃可明显细化IF钢晶粒,采用500 ℃/s超快速加热能够明显提高屈服强度,如抗拉强度可达约300 MPa,而伸长率依然保持在约43%。相比于直接加热,在引入400 ℃的预热段后晶粒可进一步细化,同时由于回复消耗存储能导致再结晶温度显著提高;然而,预热超快速加热工艺会产生{110}<110>织构,并降低了γ织构强度,导致在拉伸变形过程中容易发生减薄进而导致颈缩提前,因而降低了塑性。     

回火温度对含δ铁素体高铝中锰钢力学性能和显微组织的影响

研究了回火温度对含15％δ铁素体(体积分数)的热轧高铝中锰钢显微组织和力学性能的影响.结果 表明,钢中长300μm的δ铁素体经热轧再结晶可被细化分割至大量长3μm左右竹节状晶粒,且在回火温度高达700℃时尺寸不变.400～500℃回火后,马氏体基体依然维持较高的位错密度且析出细小渗碳体和纳米级VC粒子,屈服强度最高;同...     

退火工艺对含Nb高强无取向硅钢组织及性能的影响

研究了退火工艺对含Nb高强冷轧无取向硅钢组织、磁性能与力学性能的影响。退火温度升高与退火时间延长均可导致Nb在晶界处的偏聚减弱、富Nb析出相粒子的固溶与粗化,因此阻止晶界迁移的钉扎力降低,晶粒长大;富Nb相粒子粗化与晶粒长大均可降低铁损,但也同时使得强度显著降低。因此,含Nb高强冷轧无取向硅钢的磁性能与力学性能无法同时得到优化。当采用940℃保温270 s退火工艺后,Nb偏聚于该钢晶界并同时有大量富Nb相粒子析出,有效抑制了晶粒长大与g织构的发展,可以在磁感和铁损尚未明显恶化的情况下,通过晶粒细化和析出强化有效提高该钢的屈服强度,达到该钢磁性能与力学性能的最佳匹配,此时磁感应强度B_(50)为1.690 T,铁损P_(1.5/50)为4.86 W/kg,P_(1.0/400)为30.47 W/kg,屈服强度为505 MPa,断后伸长率为17.55%。     

退火温度对冷轧7Mn钢拉伸行为的影响及模拟研究

利用EBSD、TEM和XRD等手段研究了退火温度对冷轧中锰钢7%Mn-0.3%C-2%Al(质量分数)组织和力学性能的影响,并借助具物理冶金意义的本构模型探讨了冷轧中锰钢退火后的拉伸和加工硬化行为。实验结果表明,随着退火温度的上升,逆转变奥氏体的机械稳定性逐渐降低,使得应变诱导马氏体的转变速率快速上升。在700℃退火时,逆转变奥氏体的稳定性适中,此时材料的综合力学性能最优。模拟结果表明,奥氏体稳定性对材料的拉伸行为有决定性的影响。退火温度偏低则奥氏体稳定性过高,材料的加工硬化率和均匀延伸率都较低;若退火温度适中则奥氏体稳定性也适中,变形时能持续地产生TRIP效应硬化基体,使材料的加工硬化率和均匀延伸率均较高;退火温度偏高会导致奥氏体稳定性过低,应变诱导马氏体会在短期内大量形成,致使材料的抗拉强度较高但均匀延伸率降低。     

高温拉伸试验中真应力真应变的计算及试验研究

提出圆台式颈缩计算模型以便模拟高温拉伸试验中的颈缩现象，可仅依据拉伸的载荷、伸长量计算出拉伸颈缩过程中的真应变与真应力。并通过Ｇｌｅ－ｂｌｅ—１５００高温拉伸试验，测出拉伸过程中的真应力、真应变，并与计算结果比较。结果表明，在应变不大于０．３时，上述颈缩模型能较好地反映出拉伸颈缩过程，计算出的真应力、真应变与实测值基本吻合。     

扫描电镜和电解萃取法用于超洁净钢中夹杂物的表征

非金属夹杂物对轴承钢性能有较大危害,全面掌握钢中夹杂物的信息对提高轴承钢质量至关重要。实验采用ASPEX扫描电镜检测和水溶液电解萃取相结合的方法检测了超洁净轴承钢中夹杂物颗粒的尺寸、分布、类型、原始三维形貌等信息,并且对比了两种检测方法。结果表明,两种方法都检测出该超洁净钢中夹杂物类型包括硫化物、氧化物、硫化物和氧化物的复合型夹杂物以及钛的化合物,其中大部分夹杂物是硫化物,其次是氧化物和硫化物的复合类夹杂物,颗粒尺寸多小于5μm。这两种方法在检测夹杂物类型和尺寸方面的结果是一致的,且均可靠。在大尺寸夹杂物检测方面,两种方法都检测到大尺寸的CaO夹杂物,而电解萃取的方法进一步检测到约18μm的SiO_2·Al_2O_3复合氧化物夹杂,因此电解萃取法对于数量稀少的大尺寸夹杂物的检测更为有效和可靠。     

中锰钢塑性失稳现象的研究进展及未来研究展望

中锰钢是近年来出现的新型钢铁材料,因为其优异的力学性能被认为是第三代汽车用钢,但是该钢的一个突出特点就是在拉伸变形时会发生塑性失稳,导致材料结构稳定性减弱甚至在某些情况下过早失效,这已然成为限制中锰钢商业化使用的关键问题。塑性失稳包括出现不连续屈服和屈服平台（吕德斯应变）以及流变应力锯齿（PLC效应）。两者都受到成分、晶粒形貌、退火工艺、组织构成等因素的影响,也均与拉伸变形过程中 奥氏体相变转变存在或强或弱的相关性,使得这一塑性失稳现象的机理更为复杂化,因而在近期各种观点迥异的理论解释也相继被提出。本文综述了相关研究中各种因素对吕德斯应变和PLC效应的影响结果及相关理论解释,并着重指出了各理论解释的局限性及未来的研究思路。最后,基于现有研究和预研实验对在保证中锰钢超高强度和优良塑性的前提下消除中锰钢塑性失稳现象的可行途径进行了展望。