三类钢铁制造流程降碳路线综述

根据对钢铁行业低碳发展的分析和设想，未来钢铁生产制造流程将在减量化发展进程中，逐渐演变为高炉-转炉长流程、全废钢电弧炉短流程和氢冶金-电弧炉流程三大类。影响三类钢铁生产制造流程碳排放水平的关键因素包括流程结构、原料结构、能源结构、产品结构、装备水平、管理水平、技术水平等。采用中国钢研构建的双碳分析模型（CISRI-CPCN），绘制了三类流程的降碳路线图。研究结果表明，三类流程碳排放量逐年降低。从2020―2060年，长流程的CO2排放量从2.0 t/t（钢）降低到0.87 t/t（钢），可通过碳汇、碳交易等手段实现碳中和。2050年短流程从0.45 t/t（钢）降低到接近0，有望实现“近零碳”冶炼。2060年氢冶金电弧炉流程（50%废钢+50%HDRI原料结构）从1.31 t/t（钢）降低到接近0，基本实现碳中和。综合考虑国民经济的发展需求，建议未来钢铁行业在减量化发展过程中，对三类流程的产品结构进行逐步调整。长流程的产品结构应逐步过渡到以生产平材产品为主，特别是高端板材，主要布局在沿海深水港地区。短流程应以建筑用长材为切入口，逐步替代中小高炉-转炉流程，部分生产合结钢等优特钢或不锈钢...     

脉冲TIG焊FeCrAl合金板材焊接接头的组织及性能

使用脉冲TIG焊对FeCrAl合金板材同质材料进行焊接，通过光学显微镜，扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊后接头的显微组织特征、焊缝区域氧化物颗粒的分布情况及焊接接头的力学性能。FeCrAl合金板材脉冲TIG焊通过填充等成分的FeCrAl合金丝材进行焊接，焊后焊缝为粗大的铁素体组织，热影响区为细小的等轴晶组织。脉冲TIG焊FeCrAl合金板材热处理后，焊接接头最大抗拉强度值为502 MPa，约为母材强度的65.4%，可以满足FeCrAl合金板材焊接接头作为承重结构时的力学性能需求。     

热处理工艺对M390/304闪光对焊焊接接头微观组织及力学性能的影响

本工作基于提高M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能并且使M390/304焊接接头达到高端刀具的硬度要求，对闪光对焊的M390/304焊接接头进行不同热处理工艺研究。实验采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头的力学性能及微观组织演变，并通过线扫描研究了不同热处理工艺下焊接接头的元素扩散，揭示了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理。研究结果表明，1 150℃空冷热处理工艺为M390/304闪光对焊焊接接头的最佳热处理工艺，对应的抗拉强度和延伸率分别为494 MPa和15.7%,分别比焊态提高了2.7%和182%。延伸率显著提高是由于在1 150℃空冷工艺下焊接接头的元素扩散程度较大，焊缝中化学成分的均匀性得到提高。不同热处理工艺下焊接接头的断裂类型均为脆性断裂，但断裂位置并不相同。断裂位置的变化是由于不同热处理工艺下C、Cr、Ni等元素的扩散程度不同，焊缝中碳化物的尺寸和形貌也不同，导致焊缝中第二相强化作用不同。     

中国钢铁工业绿色发展回顾及展望

钢铁工业绿色发展是推动钢铁行业转型升级、实现可持续发展的重要途径。中国钢铁工业绿色发展经历了末端治理、清洁生产、生态工业、循环经济4个阶段。在相关政策指导下，钢铁工业推广应用了干熄焦、高炉富氧喷煤、连铸坯热送热装等技术，开展了超低排放改造、清洁生产试点示范、生态工业示范园区、循环经济示范点等工作。围绕钢铁制造流程的“产品制造、能源转换、废弃物消纳-处理-再资源化”3大功能，钢铁工业绿色发展已取得巨大进步。吨钢综合能耗(以标准煤计)从1981年的1.93 t/t下降至2020年的0.55 t/t,降幅为71.8%;吨钢颗粒污染物、SO₂排放量分别由2000年的6.77 kg/t、5.56 kg/t下降至2020年0.36 kg/t、0.30 kg/t,降幅分别为94.7%、94.6%;吨钢NO_x排放量由2007年的1.68 kg/t下降至2020年0.87 kg/t,降幅为48.2%;吨钢化学需氧量排放量由2000年的0.99 kg/t下降至2017年0.02 kg/t,降幅为98.2%;钢铁渣利用率自2005年以来一直高于90%;吨钢新水消耗...     

304L不锈钢的激光粉末床熔融原位合金化

采用Fe、Cr和Ni单质元素混合粉末作为LPBF原材料，以原位合金化的方式制备304L不锈钢，研究了工艺参数对试样密度、微观组织、成分均匀性、相结构和显微硬度的影响，并将其与预合金粉末LPBF试样进行了对比。结果表明：原位合金化试样的致密度最高可达99.05%；随着激光能量密度增加，试样的成分均匀性逐渐提高，物相结构从面心立方+体心立方（FCC+BCC）转变为FCC；当激光能量密度为242 J/mm3(P=290 W,v=500 mm/s)时，能谱分析结果显示原位合金化试样成分均匀，显微硬度为224 HV，微观形貌与预合金粉末LPBF试样一致；当激光能量密度较低时，原位合金化试样内部的多相结构以及异质形核产生的细晶结构能有效提高其硬度，硬度最高可达302 HV，较预合金LPBF试样提高了26.4%。     

基于Maxwell烧结钕铁硼模具磁场模拟分析

以SKH45压机为例，基于Maxwell三维数值有限元分析软件建立电磁应用系统的仿真模型。在仿真中定义了压机各部分材料属性，并加载边界条件，求解及后处理。分析模具的磁场和电流密度分布，直观地展现了模具磁场分布和力矩信息。根据不同产品需求，设计一款新模具，并将新模具与旧模具磁感应强度对比。该仿真结果能够对模具设计提供参考，降低模具设计成本、缩短模具开发周期。     

碳化物对粉末冶金刀具钢断裂机理的影响

通过对M390粉末冶金刀具钢材料进行扫描电子显微组织观察、X射线衍射分析以及原位拉伸试验，研究了M390粉末冶金刀具钢微观组织结构和拉伸断裂行为，并分析了碳化物在粉末冶金刀具钢断裂过程中的作用。研究发现：M390粉末冶金刀具钢的显微组织是由基体和分布在基体上的碳化物两部分组成，其中基体组织为铁素体，碳化物则包括富铬等合金元素的M₇C₃和M₂₃C₆型碳化物，这些碳化物相严重影响M390粉末冶金刀具钢的断裂。随着外加载荷增加，分布在基体上的碳化物相提前开裂，形成裂纹源，裂纹呈现穿过或绕过碳化物的形式扩展，在进一步加载的情况下，裂纹处形成应力集中，导致基体发生脆性断裂。碳化物相成为M390粉末冶金刀具钢断裂过程的薄弱环节。试样断口呈现脆性断裂特征，并包含少量韧窝，且韧窝中存在第二相质点，即碳化物。     

M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢TIG焊连接机理

针对M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢的连接问题，使用TIG焊接方法，并对M390/304焊接接头进行拉伸、维氏显微硬度测试、SEM及EDS表征焊接接头力学性能及微观组织，X射线衍射分析各区域中相组成，统计焊缝及M390一侧不同区域的晶粒尺寸，揭示焊接接头的断裂机理。研究结果表明，采用TIG焊可以实现M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢异种金属连接，得到焊缝形貌美观、无孔洞、无夹杂等缺陷的焊接接头。最佳焊接工艺参数为：焊接电流120 A，电弧电压16 V，焊接速度3.3 mm/s；对应的抗拉强度为266 MPa。焊缝由马氏体、M23C6及M7C3组成，焊缝中晶粒尺寸最大，平均晶粒尺寸为17.96μm。由于焊缝基体组织为马氏体且晶粒尺寸最大，焊接接头断裂在焊缝，断裂类型为解理断裂。M390侧和焊缝中碳化物主要为（Cr、V）碳化物，从M390母材到粗晶区，碳化物形貌逐渐由颗粒状向长条状演变，热的作用导致碳化物长大聚集。     

稀土永磁材料增材制造技术的回顾与展望

近年来，随着现有稀土永磁材料的磁性能逐渐接近理论值，传统工艺方法对其性能的进一步提升已经越来越困难。以Nd-Fe-B磁体为例，其实验室水平的最大磁能积在2005年就已经达到474 kJ/m³,超过了理论极限的93%,已经很难再大幅提高。同时，稀土永磁的机械加工性能较差，极大地限制了特殊形状磁性器件的设计应用。作为一种在结构材料方面已经取得重要进展的新兴制造工艺，增材制造也为稀土永磁材料发展带来了新的可能性和推动力。回顾了近年来增材制造技术在稀土永磁材料领域的研究情况，以及通过增材制造技术获得的先进成果，并对未来发展进行了展望。     

基于EDEM钕铁硼模压过程力学特征模拟

以SKH45压机为例，基于EDEM有限元分析软件建立钕铁硼模压过程的仿真模型。在仿真中定义了材料属性，并加载边界条件，求解及后处理。分析压机不同成型工艺(压制方式和压制速度)对压坯的应力的影响，为压型过程中优化工艺提供理论参考。通过模拟计算，浮动压制和双向压制优于单向压制，其中浮动压制压坯应力最小，有利于保护模具且最方便产品脱模，对于不同速度的浮动压制，速度越慢应力越小，但实际生产中应综合考虑其与生产效率的平衡关系。