基于SOFA与C#混合编程技术的ITRS与GCRS之间的坐标转换

在卫星导航等领域会经常遇到国际地球参考系(ITRS)与地心天球参考系(GCRS)之间的坐标转换问题,这两个坐标系间的转换需要经过岁差与章动的旋转计算,其中岁差与章动参数的计算模型高达上千项,程序编写十分繁琐,一般采用由国际天文协会IAU提供的标准基本天文程序库SOFA进行转换,但是该程序库只有For-tran语言版和C语言版,而没有现在流行的C#语言版。针对上述问题,本文研究并采用混合编程的方式,在C#版中跨语言调用SOFA中的C版代码,实现ITRS与GCRS的坐标转换。利用IGS站提供的ITRS下的GPS卫星精密星历进行ITRS与GCRS之间的坐标转换,表明程序计算的正确性与混合编程技术的可行性。

基于SOFA的GCRS与ITRS间坐标转换

协议天球坐标系GCRS是一个准惯性坐标系,在研究卫星运动状态一般都是在这个坐标系下进行。国际地球参考系ITRS是我们常用的坐标系,一般性测量涉及的坐标都是这个坐标系。为了更方便地研究卫星问题,经常需要在这两个坐标系下进行转换。IAU的标准基本天文程序库SOFA给出基本天文运算的库函数,利用这些库函数,可以方便地实现这两个坐标系的转换。基于SOFA的这些特点,利用C++对GCRS与ITRS的坐标转换进行了研究。

脉冲磁场对GCr15轴承钢网状碳化物的影响

在GCr15轴承钢的球化退火过程中施加脉冲磁场,研究脉冲磁场对其组织形貌和力学性能的影响,探讨脉冲磁场作用下网状碳化物溶解的热力学和动力学机理。结果表明:随着施加脉冲磁场时间的延长,GCr15轴承钢中沿晶界分布的碳化物由封闭网转变为半网,当施加脉冲磁场时间为20 min,晶界处的网状碳化物消失。这主要是由于施加脉冲磁场后,在热力学方面网状碳化物溶解的势垒降低,动力学方面原子扩散系数增大,这都促进了网状碳化物的溶解。随着施加脉冲磁场时间的延长,GCr15轴承钢的抗拉强度(R_(m))和屈服强度(R_(p0.2))基本保持不变,伸长率(A)提高了18%(从5 min的33%提高到20 min的39%),断面收缩率(Z)提高了13%(从5 min的61%提高到20 min的69%)。

凹坑织构对GCr15贫油滑动摩擦磨损性能影响

为研究在较大载荷和较高转速下,凹坑织构参数对GCr15贫油滑动摩擦磨损性能的影响,这里采用PL100-30W型激光打标机,在高碳铬轴承钢GCr15表面加工出规则排列的圆形凹坑阵列,然后利用MMW-1A型立式万能摩擦磨损试验机,对织构试样和光滑试样进行了贫油润滑条件下的摩擦磨损性能试验。最后,使用三维形貌仪对试样的磨损表面进行了表征。结果表明:凹坑织构表面对GCr15钢贫油润滑条件下的滑动摩擦磨损性能影响显著;存在最优的凹坑面积率和深径比,当其值为14.9%和1:12时,其摩擦系数和磨损量相比光滑试样分别降低了26%和64%;随着载荷的增大,织构试样与光滑试样的摩擦系数均呈上升趋势,但光滑试样的摩擦系数增长速率大于织构试样。

滚动轴承钢碳氮共渗工艺研究

以GCr15和GCr15SiMn轴承钢为研究对象,进行不同工艺的碳氮共渗热处理实验研究。利用光学显微镜观察试样热处理后的显微组织、晶粒度,利用X-射线衍射仪分析热处理后残余奥氏体的含量,利用硬度仪测量试样热处理后的硬度变化规律,研究共渗温度对渗层组织和性能的影响。研究结果表明:考虑碳氮共渗层深度、显微组织、晶粒度以及硬度综合因素,碳氮共渗温度控制在820℃,碳势控制在1.18%,进行淬火和低温回火的组织和性能较好。该工艺下增加冷处理,GCr15SiMn试样表面硬度从64.5 HRC提高至66.1 HRC,表面残余奥氏体量从22.1%下降至12.5%。冷处理有效降低了表面残余奥氏体含量。

稀土Y对GCr15轴承钢力学性能的影响

为探究稀土Y对GCr15轴承钢力学性能的影响,采用真空感应炉冶炼了不同Y含量的GCr15轴承钢,利用MC010-HV-30Z维氏硬度计、SANS-ZBC2752A型冲击试验机、CSS-88500型电子万能试验机、JSM-6510型扫描电子显微镜和Sigma-300场发射电子显微镜等设备,研究Y对GCr15轴承钢硬度、冲击性能、拉伸性能及夹杂物的影响。结果显示:Y含量为0.005%时,试验钢具有较好的综合力学性能;Y略微降低了GCr15轴承钢的硬度,由258.7 HV降低到254.4 HV;冲击功提高了17.9%,由17.9 J提高到21.1 J;抗拉强度提高了6.50%,由903.8 MPa提高到963.3 MPa;最大拉应力提高了6.50%,由17.75 kN提高到18.91 kN;断后伸长率提高了16.80%;试验钢的断裂模式由沿晶断裂向穿晶断裂过度;Y处理后,夹杂物尺寸由3μm左右减小为1μm左右。试验钢的硬度略微降低,冲击功、抗拉强度、断后伸长率均有所提高,夹杂物尺寸减小。

不同淬火加热温度对GCr15钢球显微组织及硬度的影响

对经冷墩光球后的GCr15钢球进行不同淬火加热温度的淬火实验,使用光学显微镜、SEM和激光共聚焦显微镜表征显微组织,X射线衍射和维氏硬度计分别表征残余奥氏体含量和硬度。结果表明,随着淬火加热温度的升高,片状马氏体组织逐渐粗大,未溶碳化物体积分数逐渐减少,碳化物粒径向中间尺寸(0.4~0.8μm)靠拢,原奥氏体晶粒尺寸及残余奥氏体体积分数逐渐增加,硬度现出先增加后下降趋势。

EAF—LF—VD—CC流程生产GCr15轴承钢的洁净度及夹杂物演变

为探究GCr15轴承钢在冶炼过程中夹杂物的演变规律,基于国内某钢厂EAF—LF—VD—CC工艺过程进行全流程取样分析,系统研究了全流程杂质元素含量的变化以及夹杂物的演变分析结果表明,轧制后的轧材钢样杂质元素Ca和Ti的质量分数较高,分别达到00016%和00017%,全氧(TO)质量分数为00007%轧材中夹杂物类型主要为镁铝尖晶石、钙铝酸盐类和硅酸盐类复合夹杂物较大尺寸的夹杂物出现在LF和VD精炼工位,且夹杂物最大尺寸超过了30μmVD破真空后出现了大量CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)类复合夹杂物,成分分布均匀,个别尺寸甚至超过45μm连铸坯和轧材中MnS和TiN夹杂物占比较高。

低能脉冲电流对淬回火态GCr15钢摩擦磨损性能的影响

研究了近室温条件下低能脉冲电流处理对淬回火态GCr15轴承钢硬度及摩擦磨损性能的影响,利用光学显微镜(OM)及X射线衍射技术(XRD)对脉冲电流处理前后试样的显微组织进行了表征,讨论了脉冲电流处理中峰值电流密度对试样显微硬度及摩擦磨损性能的影响规律,以及脉冲电流处理后试样的显微组织变化对其显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着峰值电流密度的增加,试样显微硬度不断下降,耐磨性先提升后降低;与未处理试样相比,当峰值电流密度为130 A/mm^(2)时,GCr15轴承钢的摩擦系数最小,磨损率由2.08×10^(-5) N^(-1)·m^(-1)降为1.67×10^(-5) N-1·m^(-1),耐磨性最优。分析认为,脉冲电流处理可促进GCr15试样在极短时间内发生二次回火,且回火程度随电流密度增大而增加,促使回火马氏体中过饱和碳原子的析出并形成细小碳化物,进而改善GCr15轴承钢的摩擦磨损性能。

轧机机架辊轴承外圈断裂原因

某钢厂宽厚板车间机架辊轴承外圈发生断裂事故。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜分析等方法分析了轴承外圈断裂的原因。结果表明:轴承座发生变形,导致轴承发生偏载现象;轴承滚子受到异常轴向力,轴承外圈滚道边缘受到滚子的大载荷碾压,产生应力集中;轴承外圈材料脆性较大,使材料形成微裂纹,裂纹向滚道内部扩展,最终导致轴承外圈断裂。

GCr15轴承钢盘条碳化物带状组织的控制

试验研究了是否使用轻压下技术以及不同的高温扩散时间对碳化物带状组织的影响。结果表明使用连铸轻压下技术,能有效改善坯料的偏析情况;随高温扩散时间的增加,碳化物带状级别总体呈降低趋势,颗粒尺寸逐渐减小,扩散时间11 h的颗粒尺寸在2.5μm左右,继续延长时间,颗粒尺寸变化不大。因此选择连铸轻压下工艺+高温扩散11 h工艺进行生产,可以得到颗粒弥散、尺寸相对细小的碳化物带状组织。

普通电渣炉的全密闭气氛改造及其对典型钢种的影响

随着电渣钢品质的不断提升,普通电渣炉亟须进行全密闭气氛保护的升级改造,从而解决电渣重熔过程元素烧损、增氧、增氢、氢气孔等问题。采用新型的电渣炉气氛改造技术,分别用5 t和2 t电渣炉对GCr15SiMn轴承钢和GH2132高温合金进行传统气氛保护电渣炉和新型电渣炉的对比试验。冶炼过程中实现了结晶器内氧分压低至1×10^(-6)。试验数据显示,传统气氛保护电渣炉冶炼下,GH2132中Ti收得率低,仅为88%;GCr15SiMn轴承钢电渣重熔过程中增w[O]量大,可达5×10^(-6)。而在新型气氛保护改造中,GH2132中的Ti收得率高达96%;重熔过程轴承钢增w[O]控制在3×10^(-6)以内,电渣锭中w[O]稳定控制在10×10^(-6)以内,其电渣锭效果媲美气保电渣炉。以上炉内氧分压和电渣锭检测结果表明,电渣炉气氛改造后,可有效解决传统气氛保护改造技术下,往复的热浪涌出和负压吸气导致的结晶器内氩气保护不稳定,从而造成电极表面氧化,氧化皮掉入渣中引起的熔渣氧势升高和电渣锭增氧的问题;尤其对于GH2132高Ti低Al型高温合金,普通电渣炉加入脱氧剂Al条件下,无法避免Ti的烧损,只能导致电渣锭增Al。

GCr15套锻料芯表面毛刺缺陷的成因及对策

结合轴承钢套圈的套锻生产工艺过程,利用酸洗、金相等手段分析了套锻料芯毛刺缺陷的形成原因,提出了采用大断面连铸坯、低拉速、低过热度浇铸,生产过程中辅以电磁搅拌、末端压下等手段,予以改善铸坯得凝固组织。轧制过程采用较大的压缩比进一步改善钢材的内部结构,从而使得钢材得到致密的组织结构,进而改善GCr15套锻过程料芯表面毛刺缺陷。

不同磨料砂轮磨削GCr15的磨削性能研究

砂轮的磨削性能直接影响了轴承钢的磨削加工质量。为了研究不同磨料砂轮磨削轴承钢GCr15的磨削性能,选取了WA,PA和SG等3种不同磨料砂轮开展磨削试验,从磨削比、磨削功率、工件表面粗糙度、砂轮形貌等方面对砂轮磨削性能进行了对比。结果表明:不同的磨料砂轮在磨削轴承钢时的磨削性能各不相同,其中WA砂轮磨削表面质量最高,PA砂轮的磨削比最高,两者的表面黏屑状态高于SG砂轮,但后者的锋利性更高。分析结果对于合理选择轴承磨削砂轮提供了参考。

中间包涂料对GCr15轴承钢洁净度的影响

分析了某钢厂GCr15轴承钢生产过程中,在真空处理前后及中间包的钢水中夹杂物演变规律,结果表明,钢水中全氧含量在中间包中大幅度上升,镁铝尖晶石类夹杂物在RH软吹及中间包中有不同程度的上升,在中间包中数量上升明显。用后中间包涂料工作层中MgO骨料颗粒大量减少,部分MgO颗粒溶于钢水中造成钢水中氧含量上升。通过热力学模拟分析,论述了不同SiO_(2)含量对中间包涂料高温物相的影响,提出将SiO_(2)控制在4%~6%,并加强中间包砌制管理,可减少中间包涂料中高温低熔相的生成,可有效提高GCr15轴承钢头炉探伤合格率。

GCr15轴承钢方坯连铸轻压下工艺优化与实践

为提高GCr15轴承钢连铸坯均质化水平,改善内部裂纹、缩孔等缺陷,通过实物计算坯壳厚度生长比例、钢种热属性测试,设计浇注过程大压下和联合轻压下试验,监控浇注过程铸坯表面温度和拉矫机工作状态等方法,优化轻压下工艺。结果表明,连铸轻压下合理的起始位置R为42%~45%,为获得更优低倍质量,200 mm×200 mm、240 mm×240 mm、300 mm×340 mm三种规格连铸轻压下起始位置较原工艺后置1~3 m;以200 mm×200 mm GCr15为例,增加铸坯压下量,由1.25 mm/m提高到2.5 mm/m,可减轻铸坯轻压下裂纹,显著改善铸坯Y-Z纵向低倍成分和组织均匀性,轧材中心碳偏指数普遍达到0.97~1.03,实现了既不产生明显轻压下裂纹、又能改善中心偏析和V型偏析缺陷的目标。

La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果及机理

为了探究稀土La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果,采用了公称容量为1 kg的高温管式炉,冶炼了6炉不同La-Ce含量的GCr15轴承钢钢锭,借助光学显微镜、扫描电镜等表征手段,并结合Fact Sage热力学软件对不同La-Ce含量的GCr15钢中夹杂物的转化规律进行研究。结果表明,未添加La-Ce的GCr15轴承钢中典型夹杂物为不规则状的Al_(2)O_(3)和MnS,La-Ce的添加会将其改质为类型较为复杂的稀土夹杂物,随着La-Ce含量的提高,1600℃下钢中夹杂物的转化规律为Al_(2)O_(3)→REAl O_(3)→RE_(2)O_(3)→RE_(2)O_(2)S→RE_(2)O_(2)S+RE_(x)S^(y)(RE为La-Ce)。当La-Ce含量为96×10^(-6)时,Al_(2)O_(3)和Mn S均被改质为球状的RE_(2)O_(2)S·RE_(x)S^(y)复合稀土夹杂物,钢中夹杂物的数量处于较低水平且夹杂物的整体形貌控制较好。

轴承钢套圈断裂缺陷分析

内容导读用户在加工使用GCr15轴承钢时,发现存在批量断裂缺陷。针对此问题,对生产过程进行自查,并对缺陷样品进行化学成分、非金属夹杂物、金相组织等检测。结果表明钢材本身并无问题,用户的加工及热处理方式是引起断裂缺陷的主要原因。针对产生原因制定了具体的解决措施,使断裂缺陷得到了有效控制。