高强度钢方管局部感应加热数值模拟及实验研究

为了解决高强度钢方管难变形、易开裂等成形难题,在传统冷成形工艺基础上,引入局部感应加热技术.基于矢量磁位法和物理环境法,利用ANSYS参数化设计语言建立局部感应加热电磁-温度场耦合模型.在不同加热工艺参数下进行数值模拟,并采用优化后参数进行实验研究.模拟结果表明,导磁体通过增大磁场强度,可以明显提升感应加热效率.加热频率越高,外圆角区域加热速度越快,但与内圆角区域之间的温差也越大.加热功率越高,高温区域和温度峰值越大,但外圆角区域更容易过热.实验结果表明,采用优化后的加热工艺参数,可以获得圆角半径极小、角部厚度增加且没有裂纹缺陷的高强度钢尖角方管.加热温度模拟值与实测值的误差均值约为7.57%,说明有限元模型具备良好预测精度.

20MnMo钢内裂纹修复现象的发现及其金属组织的变化

通过物理模拟研究，发现了２０ＭｎＭｏ钢内裂纹在高温下可修复的现象，并总结了其初步规律，认为这种修复过程主要是由原子的扩散迁移所造成．内裂纹的修复可分为空洞填充和晶粒长大两个阶段。填充物初期由细小晶粒所组成，存在Ｆｅ的成分偏析，与基体的分界面清晰．随后的晶粒长大与成分均匀化同时进行．一定的塑性变形，可使内裂纹及空洞等被很好的填充和压合．为保证内裂纹的完全修复，需一定的保温时间，使晶粒充分长大．

大型锻件的夹杂性裂纹与控制锻造工艺

夹杂性裂纹是大型锻件生产的主要质量问题，为此对大型锻件内部夹杂性裂纹的形成机理进行了模拟研究，发现锻件内部裂纹在高温下自修复的现象及规律。在此基础上提出了可有效控制夹杂性裂纹的大型锻件及针对管板和模块类锻件的锻造工艺。实用这些工艺不仅提高了锻件的成品率，且改善了产品的内在质量，其经济和社会效益十分显著。

温度及时间对20MnMo钢内裂纹修复作用的SAM研究

通过物理模拟及SAM分析研究，明确了金属材料内部裂纹高温修复的现象，确定了其初步规律，成功地将SAM技术用于对金属材料高温损伤的定量检测。声显微镜扫描图像显示，随着加热温度的升高，试件内裂纹逐渐修复。在内裂纹的修复过程中，原裂纹区域首先被晶粒细小的金属所占据，随修复过程的进行，原裂纹区域的细晶部分逐渐减小并与基体金属相融合，直至完全消失。通过声显微扫描图像对内裂纹的变化情况进行了实际测量，得到了加热温度和保温时间对裂纹修复程度的影响规律。研究结果表明：裂纹的修复主要取决于加热温度，保温时间的影响相对较小。根据实验所得数据，回归整理出了以影响系数表示的高温损伤演化方程。

有效控制夹杂性裂纹的大型锻件锻造及处理方法

大型锻件的夹杂性裂纹问题是长期以来困扰我国重型行业发展的重要因素之一。为从根本上解决此问题，本文对大型锻件内部夹杂性裂纹的形成机理进行了模拟研究，得到了夹杂性裂纹形成及其在高温条件下自修复的规律。在此基础上，提出了能有效控制夹杂性裂纹的大型锻件锻造工艺。大型管板和模块锻件的控制夹杂性裂纹锻造工艺已在生产中应用，大大地提高了大型锻件的成品率和产品内在质量，具有十分显著的经济和社会效益。

控制大型饼类锻件夹杂性缺陷的锻造工艺及应用

夹杂性裂纹是大型饼类锻件在生产中反映出来的主要问题。本文从控制夹杂物形貌(使之减少成为片状的可能)、抑制微夹杂性裂纹的聚合,以及在高温条件下塑性夹杂可被修复的规律出发,提出了大型饼类锻件锻造工艺的制订准则,并进行了实际应用。该工艺可有效控制大型管板锻件中夹杂性裂纹等锻造缺陷,大大提高饼类锻件的成品率。

控制大型饼类锻件夹杂性缺陷的镦粗成形工艺研究

镦粗变形是大型饼类锻件的主要成形方式,夹杂性缺陷是其主要质量问题。镦粗变形使锻件心部的塑性夹杂有可能成为片状,这种片状夹杂在一定的力学条件下会产生微观乃至宏观裂纹。因此控制夹杂物的变形并防止产生夹杂裂纹是饼类锻件锻造工艺所要研究的主要内容。为此,本文分别研究了旋转进砧法、梅花布砧法、排砧法和圆弧砧法等四种镦粗工艺条件下,大型饼类锻件心部夹杂物的变形、金属变形及损伤因子的分布情况。分析结果认为旋转进砧法可以有效控制锻件内部的夹杂物形貌。

大型饼类锻件镦粗过程的有限元模拟

对于如何提高饼类锻件的生产水平,采用基于经验的试错方法对于成本高昂的大型饼类件是不现实的,引入以计算机为工具的现代分析手段已成为人们的共识。如何将数值模拟技术应用于塑性加工过程,是提高塑性加工科学水平的关键。本文研究开发了耦合热及细观损伤分析的刚粘塑性有限元分析软件RVTDA,并将其用于饼类锻件在镦粗成形中的应力、应变、温度和损伤场的分析,数值模拟预报给出的缺陷区域与工厂实际探伤结果相符。

大型锻件内裂纹的无塑性变形热修复技术研究

20MnMo材料内裂纹自修复过程的模拟研究表明,修复结晶是裂纹的主要自修复机制。自修复过程分三个阶段:修复结晶形核的准备;修复结晶晶粒的形核及长大和结构重建。修复结晶的形核有三种模式。修复结晶机制的基础对于研究塑性变形时内裂纹的自修复和塑性变形对性能的影响是非常重要的。研究结果可用于修复锻件内裂纹和提高锻件质量。

CSP工艺衔接区温度行为分析

分析了CSP工艺衔接区温度的行为．首先分析坯料在入炉前的温度，指出此区域内影响坯料温度的因素、温度变化状况和冷却特点：其次研究了加热段的加热行为、加热特点、模型选择和保温要求；最后提出CSP衔接区坯料的冷却方式，并给出相应模型．

2006年先进轧钢精整工艺、装备和工具技术学术研讨会会议纪要

由北京机械工程学会、中国金属学会轧钢学会主办、北京科技大学材料科学与工程学院承办的“2006先进轧钢精整工艺、装备和工具技术学术研讨会”于2006年10月15-17日在北京科技大学会议中心召开。 会议是在冶金降低成本、全面提高产品质量的背景下召开的，是国内首次以“轧钢精整工艺、装备和工具技术”为主题的学术研讨会。

航天用耐高温管件冷弯成形技术的应用开发

针对某型核动力航天器用附属管件的制备,根据管件的技术要求从管件制备材料的选择、成型方法的比较、螺旋冷弯成形工艺制备过程、管件制备质量及性能检测等四个方面对管件产品的开发应用进行了阐述,最终采用TA1钛材成功制备出壁厚为1 mm、直径为500 mm、长度为6000 mm的大尺寸、耐高温钛合金管件,可在600 K的温度下长期工作;选用的螺旋冷弯咬合技术工艺简单、产品性能可靠,在以后航天类的其他功能性管件的制备中具有较大的推广意义。

奥氏体耐热不锈钢310S的抗高温氧化性能研究

采用增重法研究了奥氏体耐热不锈钢310S在700、900和1000℃空气中高温氧化动力学,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段,对氧化膜的形貌和组成进行了分析。结果发现,700℃时氧化速率比较稳定且氧化增重较小,其余温度下氧化增重较大且遵循抛物线规律。该钢中Cr在高温时容易形成FeO·Cr2O3、FeO·Fe2O3和尖晶石结构(FeCr2O4,NiCr2O4)等保护性氧化膜,是310S钢具有良好的抗高温氧化性能的重要原因。

热塑性变形条件下钢内部裂纹愈合的实验研究

在HIGH－MULTI5000型热压机上对含有人工预置内部裂纹的20MnMo钢及20号钢试样进行了愈合实验，发现热塑性变形条件下，存在于预置内部裂纹区域的裂纹缝隙消失，裂纹完全愈合，愈合区内为铁素体，与无塑性变形、仅经过高温处理的试样内部裂纹形态进行对比，表明热塑性变形条件下愈合进程大大加快。

热轧带钢边部“翘皮”缺陷分析

针对热轧带钢边部“翘皮”缺陷,从轧钢角度,采用多因素分析法,对影响低碳钢“翘皮”缺陷产生的各种因素进行了分析。结果表明,轧制加热制度和调宽量对“翘皮”缺陷的发生率有较大影响。通过对SP侧压定宽和立辊定宽轧制两种工艺的比较,发现SP侧压定宽轧制时,金属流动均匀,不易产生“狗骨”形,更有利于降低缺陷发生率。

真空环境下钢中裂纹的高温愈合

以剖分试样真空处理法研究了钢内部裂纹的高温愈合行为，将含预置内部裂纹的 ２０ＭｎＭｏ钢及 ２０号和 ４５号钢试样剖分后封入真空度达 １３３×１０－４ Ｐａ的石英管高温处理 ４５ｍｉｎ．发现试样剖分面上的裂纹均出现愈合迹象，愈合区内呈现铁素体组织形态，与采用整体试样处理法所观察到的高温处理后内部裂纹愈合形态基本一致，这表明以剖分试样真空处理法研究钢内部裂纹愈合行为的可行性。

金属材料内部裂纹高温愈合实验研究

给出对纯铜和45号及80号优质碳素钢内部裂纹高温愈合处理的一些实验结果．研究表明：内部裂纹愈合过程中存在比较强烈的原子扩散迁移行为，钢中Fe原子更易于向裂纹愈合区扩散迁移；较长裂纹段的愈合可能依赖于一种分隔愈合机制．

机械结构用无铅易切削钢的发展

常用的硫系、铅系易切削钢,冶炼时空气污染严重,且铅有毒,对人体有害。随着人们环保意识的加强,这类易切削钢的生产、使用将受到限制。因此,开发和生产低硫、无铅易切削钢是未来的重要发展方向。锡易切削钢、铋易切削钢、石墨易切削钢由于不添加对人和环境有害的元素,是一种非常友好的开发钢种。概述了锡易切削钢、铋易切削钢、石墨易切削钢这3类机械结构用无铅易切削钢的发展情况。

大型管板锻件夹杂性裂纹形成机理探讨

本文针对大型管板锻件内部产生夹杂性裂纹的机理进行了分析研究。认为产生锻造质量缺陷的主要原因为：非金属夹杂物经较大的变形而成为薄片状。这种片状夹杂在一定的力学条件作用下，产生微观乃至宏观裂纹；夹杂性裂纹的产生与夹杂物的自身特性及变形工艺密切相关。通过改变锻造工艺和工艺参数，可有效地控制夹杂物的形貌，减少夹杂性裂纹的生成。根据研究结论，作者从控制夹杂物形貌的角度出发，提出了直拔制坯十双凸成形的管板锻件锻造新工艺，生产实践证明，这种工艺可大大提高管板锻件的内部质量。

变规格连轧时的速度与秒流量相等法则

用理论方法研究了连轧时速度与张力的相互关系,分析了连轧时速度和张力所起的作用,提出了连轧速度理论。认为稳定张力连轧可以分解成带张力的独立机架轧制,但张力与速度要和前后架协调一致。在改变辊缝轧制时,机架间存在张力作用下的轧件断面变化的过渡稳定段,此时轧件各断面速度相等,但不能使用机架间秒流量相等法则。