Al-Si镀层22MnB5激光焊的熔池流动特性及元素分布

熔池流动行为对镀层元素在焊缝中的分布起决定性作用.采用建立激光焊熔池三维瞬态数值模型的方法,分析AlSi镀层22MnB5高强度钢激光焊的熔池流动行为及其对焊缝中Al元素分布的影响规律.在焊接试验中,根据能谱仪对焊接接头的扫描数据验证数值模型的可靠性.结合模拟结果与试验结果对激光焊熔池流动行为及焊缝Al元素分布规律进行研究.结果表明,根据激光焊热输入与功率密度阈值的不同,熔池形貌呈现无匙孔、未完全贯穿匙孔和完全贯穿匙孔3种特征,并存有不同的温度场、流场、流速和稳定性.无匙孔熔池由于流速分布均匀,涡流产生较少,稳定性最好.镀层Al元素在焊接接头上下焊趾区域易产生偏聚,较之上表面镀层,下表面镀层进入熔池后Al元素偏聚现象更明显.因此,上部Al元素均质化分布显著优于下部.

Fe-C-Mn-Si-Al双相钢两相区加热过程中的奥氏体相变行为研究

采用Dictra软件模拟与实验验证相结合,研究了不同加热条件下铁素体+渗碳体向奥氏体的相变过程,重点分析了渗碳体溶解规律及其对奥氏体相变动力学的影响规律,借助场发射电子探针对不同加热路径下的铁素体及马氏体组织形貌及元素分布进行观测,使用透射电镜对渗碳体和残余奥氏体进行了表征。结果表明,慢速加热至740℃长时间等温与加热至780℃较短时间等温对比发现,虽然渗碳体刚溶解完全时的奥氏体分数相差不大,但在渗碳体溶解的过程中,奥氏体相变的方式不尽相同。在慢速加热条件下,铁素体晶界处为奥氏体优先形核地点;快速加热条件下,由于形核驱动力提高,铁素体晶粒内部的渗碳体处同样可以形核。740℃等温结合快速加热,获得了马氏体与残余奥氏体的“壳-核”组织结构。

喷嘴尺寸对Fe-6.5 %Si高硅钢薄带组织和性能的影响

研究了快速凝固单辊甩带过程中喷嘴尺寸(Φ2 mm、Φ1.5 mm、Φ1 mm和Φ0.7 mm)对Fe-6.5%Si高硅钢薄带组织和性能的影响。结果表明,随着喷嘴尺寸的减少,有序相减少,薄带的连续长度明显提高,而薄带的厚度和宽度减小,晶粒尺寸减小,显微硬度也随之减小。薄带饱和磁化强度(M s)随着喷嘴尺寸的减小逐渐变小,而矫顽力(H c)逐渐变大,但磁性能总体变化不大。在Φ1 mm喷嘴下制得的高硅钢薄带质量较好。

粉末冶金Fe-6.5wt.%Si高硅钢的热变形行为及组织演化

采用物理模拟手段研究了不同变形条件下粉末冶金Fe-6.5wt.%Si高硅钢的热变形行为,并利用金相显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析了合金热变形过程中的组织演化。结果表明:基于Zener-Holloman参数和线性拟合方法建立的本构方程能够很好地预测合金的高温变形行为;基于动态材料模型构建的热加工图能够为合金的热变形提供适宜的工艺窗口;粉末冶金Fe-6.5wt.%Si高硅钢在高温变形时的主要软化机制为动态再结晶和动态回复。变形温度的升高和应变速率的降低有利于合金的再结晶形核和长大。变形后铁素体相形成<100>//ND和<111>//ND丝织构,且随着变形温度升高,<111>//ND织构增强。

高Si铁素体/马氏体钢的高温变形行为

铁素体/马氏体(Ferritic/Martensitic,F/M)钢因具有优异的抗辐照性能和高温力学性能而成为先进核反应堆的候选结构材料。提高Si含量能够改善F/M钢的耐蚀性,但高硅的引入会恶化其热加工性能,因此研究高Si F/M钢的高温变形行为非常重要。在变形温度为950~1200℃和变形速率为0.01~10 s^(-1)的条件下,采用Gleeble1500型热模拟试验机对硅含量1%的10Cr1Si F/M钢进行热压缩模拟试验,研究其高温变形行为。结果表明:在0.01~0.1 s^(-1)的低变形速率下,10Cr1Si钢均发生动态再结晶;而在1~10 s^(-1)的高变形速率下发生动态回复,在本试验设计参数范围内仅在10 s^(-1)/950℃变形条件下出现了反常的动态再结晶现象。微观组织分析表明当变形温度较低而变形速率较快时,快速增殖的位错促使奥氏体动态再结晶。计算得到了10Cr1Si钢的Arrhenius本构方程和应变补偿本构模型,试验钢的真应力计算值与试验值吻合良好,可为10Cr1Si钢的热加工提供指导。

Si对铸态高碳铬轴承钢中渗碳体类型转变的影响机理

利用真空感应炉制备了四种不同Si(质量分数/%:0.29、0.42、0.71、1.50)的铸态高碳铬轴承钢,并采取非水溶液电解法萃取钢中碳化物。通过扫描电镜观察钢中碳化物的二维和三维形貌,采用X-射线衍射仪(XRD)对不同Si含量下碳化物的类型进行探究,并结合热力学和第一性原理计算明确Si含量影响渗碳体类型的本质机理。研究结果表明,不同Si含量的高碳铬轴承钢中都存在两种类型的碳化物,分别是片层状渗碳体((Fe_(1-X)Mn_(X))_(3)C)和晶界碳化物M23C6。随着w[Si]从0.29%增加到1.50%,M23C6晶界碳化物由连续粗大的棒状结构变为断续细小的点状结构,说明Si含量的增加对晶界碳化物的析出具有抑制效果。而Si含量的增加,降低了Mn在(Fe_(1-X)Mn_(X))_(3)C渗碳体中的占比,渗碳体类型的转变趋势为Fe_(1.8)Mn_(1.2)C向Fe_(3)Mn0C转变。可能的原因是,渗碳体生成析出过程,Si原子被外排到渗碳体周围形成富Si微区,阻碍基体中的Mn原子向渗碳体扩散,降低了Mn在基体中的活度以及扩散迁移能力,从而降低了Mn在渗碳体中的相对含量。

轧制法6.5%Si钢薄带组织与性能关系研究

以温轧工艺制备6.5%Si钢薄带为研究背景,在不同退火温度下对添加Nb、B元素的温轧板进行组织调控。结果表明,750℃退火晶粒尺寸为22.2μm,样品冷轧后可轧制出宽度为100 mm表面质量良好的0.10 mm薄带,在1 200℃退火1 h后磁感应强度B_8为1.29 T,铁损P_(10/400)为5.46 W/kg,综合磁性能优于同规格的JNEX产品。

Si、Mn对耐磨无缝钢管耐磨性的影响

研究不同Si、Mn合金含量对耐磨无缝钢管力学性能、组织、硬度及耐磨性能的影响,对比4种实验钢热轧态和正火态的组织性能,相变温度以及淬火后实验钢的耐磨性能。结果表明:利用Mn合金提高钢的耐磨性时,Mn含量控制在0.9%左右时,钢管具有较好的综合性能,耐磨性能较好;Mn含量过高降低钢的冲击韧性,Mn含量过低降低钢的淬火硬度,均对耐磨性不利;利用Si合金提高耐磨性时,钢管的耐磨性能最优;相比热轧后直接淬火工艺,钢管热轧后经正火+淬火工艺处理后耐磨性能更好。

高硅无取向电工钢的高温氧化行为

采用对比实验研究了不同温度下的高硅无取向电工钢的氧化行为,利用场发射扫描电子显微镜及其EDS功能观察了经不同温度(1030~1240℃)加热后高硅无取向电工钢氧化层的微观形貌、结构组成及合金元素的偏析现象.结果表明:经高温加热后的高硅无取向电工钢氧化层主要包括4部分,分别为纯氧化铁层、铁橄榄石和氧化铁混合层、富Si区与贫Si区混合层、致密氧化膜层;高温氧化过程中会产生Si成分偏析现象,1240℃时Si的偏析深度可达130μm,不同深度偏析处的Si质量分数相差可达0.9%,且随着温度的降低,偏析程度逐渐减弱,直至消失.

Si对缆索钢丝绳用热轧盘条组织和力学性能的影响

利用扫描电镜和能谱(EBSD)仪器对两种不同Si含量的热轧盘条的横截面和纵截面的组织形貌进行观测,并用万能试验机测试热轧盘条的拉伸性能,结果表明:随着Si含量的增加,珠光体转变的过冷度增加,热轧盘条的珠光体团尺寸和珠光体片间距减小。Si元素使Mn元素在渗碳体中偏聚,增加了渗碳体的稳定性,减小了渗碳体片层的球化倾向。Si元素使盘条横、纵截面珠光体的织构强度减弱,珠光体组织更加均匀,取向更加随机。Si元素能大幅度提升热轧盘条和成品钢丝的强度,小幅度提升塑性。低Si盘条的抗拉强度为1134 MPa,均匀伸长率为7.1%;高Si盘条的抗拉强度为1263 MPa,均匀伸长率为7.3%。低Si钢丝的抗拉强度为1937 MPa,均匀伸长率为2.2%;高Si钢丝的抗拉强度为2106 MPa,均匀伸长率为2.3%。

LIMS在钢铁实验室智能化系统中的应用

在钢铁行业中,质量控制是确保产品性能和市场竞争力的关键。实验室信息管理系统(LIMS)作为一种先进的实验室管理工具,对于提高样品管理、流程控制和数据分析的效率具有重要作用。针对钢铁行业的特定需求,探讨了LIMS在智能化实验室的开发与应用,分析了其在样品流程控制和仪器数据采集后处理与分析中的实际效果,并提出了未来的发展方向。

Si含量对10CrNiCuSi钢氧化铁皮的影响

为改善10CrNiCuSi船体钢表面质量,设计了Si含量为0.08%~0.65%的试验钢,研究了其在1150~1250℃下的高温氧化行为,利用弯曲试验评价了试验钢氧化铁皮的剥离性,并讨论分析了Si含量对富Si反应产物与氧化增重的影响。结果表明:在低于Fe_(2)SiO_(4)-FeO共晶温度条件下,随着Si含量增加,固态Fe_(2)SiO_(4)含量增加,其对氧化反应的抑制程度增加,氧化增重呈现下降趋势;在高于Fe_(2)SiO_(4)-FeO共晶温度条件下,随着Si含量在0.20%~0.65%范围内增加,液相含量增加,加快了氧化反应,氧化增重呈现上升趋势。富Si产物的液化现象对氧化铁皮的剥离性具有重要影响,富Si液相浸入基体和FeO中,形成锚状或网格状形态,造成内氧化层与基体界面平直度严重恶化,导致氧化铁皮难以剥离。随着Si含量的增加,氧化铁皮剥离难度进一步加大。温度和Si含量是改善10CrNiCuSi钢表面质量的关键因素,根据本实验研究结果,建议控制Si含量不高于0.20%,加热温度不高于1150℃。

热输入对船用440 MPa级低合金高强度钢焊缝组织及性能的影响

研制了一种Mn-Si-Ni-Cr系实心焊丝,用于新型船用440 MPa级低合金高强度(HSLA)钢焊接,采用热输入11.5,16.5和21.5 kJ/cm对该钢材进行了熔化极活性气体保护电弧焊,并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等设备重点研究了热输入对焊缝组织及性能的影响.结果表明,随着热输入的增大,焊缝组织先以粒状贝氏体和板条贝氏体为主转变为以针状铁素体为主,再转变为以针状铁素体、侧板条铁素体和先共析铁素体为主,而且焊缝中M-A组元含量、直径大于1μm的夹杂物占比和夹杂物的平均直径均逐渐增大;随着热输入的增大,焊缝硬度不断减小,焊缝、熔合线和熔合线+2 mm处的冲击韧性均先增大后减小,同时焊缝的耐腐蚀性能也先增大后减小;3种焊接接头的板拉伸弯曲试样均在母材处断裂,弯曲试样均完好.

包套轧制法制备6.5%Si高硅钢及其性能特点

本文针对6.5%Si高硅钢的室温脆性难以轧制问题,采用普通硅钢热轧板(≤3%Si)对高硅钢(6%~8%Si)钢坯进行包套,通过热轧、温轧及高温退火制备0.3 mm厚高硅钢带材。通过研究发现,包套高硅钢热轧板在室温和280℃温度区间发生了较为明显的脆性-韧性转变,在280℃拉伸时延伸率显著增大,断口形貌呈现出大量韧窝,表现为塑性断裂。根据实时监测的工艺参数可知,包套6.5%Si高硅钢热轧板在550~600℃温轧时的平均轧制力与板厚、辊缝、材料硬化程度及开轧温度等因素相关,压下率随着厚度的减薄先增大而后减小,减小的原因与轧制负荷趋于饱和及轧制厚度接近目标厚度有关。温轧成品板的包覆层与中间层之比为1/5,0.3 mm厚温轧板经高温退火后,制备出成品板磁性能优异,其高频铁损P0.2/10k为78.8 W/kg,明显低于普通的3%Si硅钢。

不同Si元素含量9Cr耐热钢熔敷金属铅铋腐蚀行为

为研究Si元素含量对9Cr铁素体-马氏体耐热钢熔敷金属在液态铅铋中腐蚀行为的影响,将不同Si元素含量9Cr铁素体-马氏体钢熔敷金属分别在550℃饱和氧及控氧(氧浓度:1×10^(-6)%~5×10^(-6)%,质量分数)静态铅铋中进行腐蚀试验.结果表明,熔敷金属在550℃饱和氧铅铋中形成双层结构氧化层,在550℃控氧铅铋中形成不连续钝化层和厚度不均匀的双层结构氧化层,钝化层在腐蚀过程中会通过渗透机制和断裂机制在部分区域发生失效,失效区域氧化加剧形成双层结构氧化层.随着熔敷金属中Si元素含量的增加,饱和氧铅铋中的氧化层厚度降低,控氧铅铋中的钝化层连续性提高,熔敷金属在铅铋中的耐蚀性提高.

平面流铸熔潭行为的数值模拟

平面流铸技术在制备无取向硅钢薄带应用方面尚处于起步阶段,为解决这一过程中工艺参数难以确定的问题,本文针对无取向硅钢Fe-3.0%Si平面流铸过程中的气-液两相流动、传热和凝固行为建立了三维数学模型,分析该过程中熔潭的形成过程以及速度场、温度场随时间变化,并探讨了工艺参数对带材厚度和熔潭达到准稳态时间的影响。结果表明,熔潭在达到稳定状态后,上弯月面呈C形,下弯月面呈斜坡状。在熔潭形成过程中,熔潭周围和内部会产生回流现象,这有利于熔潭的散热;在平面流铸过程中,薄带厚度随着喷注速度、喷嘴宽度和喷嘴-冷却辊间距增大而增大,随着冷却辊转速增大而减小,熔潭达到准稳态时间则均随着这些参数的增大而延长。

铝硅熔体与镀覆Q235钢的润湿行为

目的探究锡锌合金镀层对铝硅熔体与Q235钢润湿行为的影响。方法通过磁控溅射法和热浸镀法在Q235钢基底表面镀覆不同厚度(190~5500 nm)的锡锌合金镀层。采用改良座滴法测试700℃下铝硅熔体与不同表面处理的Q235钢基底的润湿行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对凝固润湿试样截面和表面组织及成分进行表征分析。结果700℃时铝硅熔体与未镀覆基底为部分润湿,初始接触角和终态接触角分别为88°和66°。施加190 nm锡锌合金镀层后,初始铺展速率明显增大,终态接触角约为13°,并在铺展前沿形成前驱膜;随着镀层厚度的增加,终态接触角减小,熔体铺展速率及前驱膜宽度增大,1680 nm时趋于完全润湿(终态接触角约为2°)。铝硅熔体与未镀覆钢基底界面反应产物为Fe_(2)Al_(5)相和Al_(8)Fe_(2)Si相,反应层垂直界面向熔体侧快速生长而隔离熔体铺展前沿与基底的接触。施加镀层会促进反应层(Fe_(2)Al_(5)相和Al_(8)Fe_(2)Si相)沿铺展前沿快速生长,前驱膜表层主要为Al_(8)Fe_(2)Si相。镀层过厚(5500 nm)的凝固润湿试样界面附近存在分离的低熔点锡相。结论锡锌合金镀层主要通过改变界面反应层生长及润湿三相线组态而影响铝硅熔体与Q235钢的润湿行为。锡锌合金镀层能有效改善铝硅熔体与Q235钢的润湿性,有助于铺展前沿前驱膜的形成。随着镀层厚度的增加,熔体铺展速率增大,终态接触角减小。趋于完全润湿(1680nm镀层)后继续增大镀层厚度对润湿行为无明显影响,但过厚的镀层会促进低熔点锡相在凝固界面附近形成,这会弱化界面结合。

高强钢两种后处理钝化膜的对比研究

通过在高强钢镀铝硅板上进行三价铬酸钝化和无铬环保钝化两种钝化膜实验,验证两种后处理方式是否符合高强钢镀铝硅板的使用特性,并研究钝化液在各种环境下的适应性。主要实验对比内容包括耐腐蚀性、耐湿热、耐黄变性、涂装性以及动摩擦系数。实验结果表明:三价铬钝化液和纯无铬钝化液都能够满足铝基镀层产品所需的性能要求,都具有优异的耐腐蚀、耐溶剂和涂装性能;三价铬钝化液和纯无铬钝化也各有优劣,可以根据对铝基镀层产品的不同需求而更好地选择后处理产品。

薄铝硅镀层热成形钢应用技术研究

新型的薄铝硅镀层热成形钢在抗拉强度、屈服强度以及伸长率不变的情况提升了折弯角性能,在汽车应用中具有一定优势。对1 500 MPa薄铝硅镀层热成形钢进行了应用性能研究,包括成形性能、焊接性能、腐蚀性能、胶粘性能。结果显示,减薄铝硅镀层对成形性没有影响,提升了材料的焊接性能,腐蚀性能有所下降,但是总体满足设计要求,胶粘性能也无明显变化。因此,可以推进薄铝硅镀层热成形钢在车身上的批量应用。

Al-Si镀层热成形钢热填丝激光焊接接头的性能研究

利用热填丝激光焊接技术实现Al-Si镀层热成形钢的焊接,在模具内热成形、淬火,对焊接接头的显微组织、Al元素分布和力学性能进行了研究。结果表明,基材的显微组织为马氏体组织,而熔核区的显微组织为马氏体、铁素体和贝氏体的混合组织;熔入到焊缝中的铝元素分布均匀,无局部聚集,平均含量约为0.87%;熔核区、基材的硬度分别为475、501 HV;焊接接头和两侧基材的强度基本相同,但断后伸长率存在一定差异,主要是由于焊缝和基材二者在拉伸过程中变形的不均匀所致。