提升理工专业青年教师教学能力的研究与实践——以苏州大学沙钢钢铁学院为例

本文针对青年教师缺少对本科教学意识的深入理解,在教学经验和工程实践训练上缺乏磨练等问题,结合苏州大学沙钢钢铁学院校企合作办学的优势,借鉴与融合国内外先进的教学理念,以冶金工程专业"卓越工程师"教育培养计划的要求为导向,以提升本科教学质量为驱动环节,以实践教学和现场教学为载体,系统设计和构建了一套完整的青年教师培养体系,最终达到实现有效提升青年教师教学和工程实践能力的目标。

两相区淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响

为改善高强船体钢高屈强比、回火区间窄的问题,研究了两相区二次淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响。通过改变二次淬火温度,研究实验钢冲击拉伸性能和显微组织的变化规律,并通过OM、TEM、XRD衍射等方法进行表征。结果表明,在淬火温度区间内,材料的性能表现出两种变化趋势。当淬火温度在640~700℃时,实验钢的强度随着二次淬火温度的上升而增加,而韧性下降。在该淬火温度范围内,实验钢的机械性能由铁素体+马氏体的双相组织和逆转变奥氏体的含量决定。随着二次淬火温度的上升,双相组织中铁素体的比例从40%降至10%,逆转变奥氏体的含量从11%下降至1%。当二次淬火温度从700℃增加到780℃时,实验钢的强度和韧性变化不明显,原因是二次淬火的温度已经超过了A3温度,实验钢组织转变为单一的马氏体组织,奥氏体晶粒尺寸变化不大(7.3~8.5μm)。综上,在680℃下进行两相区二次淬火可以获得最佳的强度和韧性匹配。

Mg处理Nb-Ti微合金钢中非金属夹杂物演变机理研究

在工业生产条件下,对Nb-Ti微合金钢进行Mg处理试验,分析了Mg处理条件下,微合金钢中非金属夹杂物的演变规律。结果表明,微合金钢经过铝脱氧产物主要为Al_(2)O_(3)夹杂,进行Ca处理后,Al_(2)O_(3)夹杂减少,转变为CaO-Al_(2)O_(3)夹杂,且部分MnS夹杂转变为CaS夹杂;精炼阶段将Ca处理改为Mg处理后,可将铝脱氧产物Al_(2)O_(3)夹杂变性为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂。Mg处理前,夹杂物在LF主要是Al_(2)O_(3)夹杂,进行Mg处理和Ti合金化后,钢中主要夹杂物变为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂、MgO夹杂和TiN夹杂,最终在铸坯中的夹杂物为MgO-Al_(2)O_(3)外包裹CaS/MnS和(Nb、Ti)N复合夹杂。对Ca处理和Mg处理的夹杂物尺寸进行对比,夹杂物尺寸主要分布在5μm以内,Mg处理形成的2μm以内的夹杂物占比高于Ca处理工艺,表明镁处理可以较好地细化夹杂物,形成大量弥散分布的细小夹杂,有助于提升钢的综合力学性能。

中锰低温钢富氩混合气体保护焊工艺研究

较高的锰含量给中锰低温钢焊接带来了挑战,这在一定程度上限制了中锰低温钢在工业生产中的应用。采用富氩混合气体保护焊对中锰低温钢进行焊接试验,研究不同焊接热输入条件下,焊接接头显微组织和力学性能的变化规律。结果表明:除焊缝及母材外,焊接接头各区域均为局部硬化区,且硬化程度随热输入的增加而增大;当热输入由12 kJ/cm增加到22 kJ/cm时,焊接接头的屈服强度由820 MPa降至775 MPa,抗拉强度由983 MPa降至925 MPa;当热输入为12 kJ/cm和16.8 kJ/cm时,其焊接接头在-40℃条件下均有着良好的冲击韧性,且后者焊接接头各区域冲击吸收功较为均匀,在45 J左右;焊缝区细小的夹杂物及针状铁素体提供了高密度的大角度晶界,减缓了裂纹扩展速率。热影响区稳定性较低的残余奥氏体在受到冲击载荷作用时发生相变诱导塑性(TRIP)效应,提高了焊接接头的低温冲击韧性。

钢铁强国战略下冶金人才培养模式探索

针对冶金行业的发展需求,进行了冶金人才培养内涵建设,包含冶金交叉学科融合、本科和研究生课程梯度设计、工程实训与生产实习等。制定的冶金人才培养模式为学科建设的良性发展提供了借鉴。

热成形钢激光局部软化组织与性能研究

为了降低热成形钢连接位置的硬度,提高塑性,采用高斯激光光束快速扫描试样表面,利用高温回火原理使材料的强度、硬度降低,成功实现了局部区域的材料软化。结果表明,软区组织为回火索氏体,扫描速率越慢,软区硬度越低;温度为800℃、扫描线速率为2 mm/s时,软区硬度为230 HV,是母材硬度的47.92%,软区抗拉强度降低767 MPa,是母材的50.53%,其断后伸长率17.36%,是母材的188.08%;软化拉伸试样为韧性断裂,杯锥状断面;软化后点焊不会改变焊核的硬度,可以加宽热影响区,避免其硬度骤降骤升的情况,改善热影响区应力集中的情况,防止焊点出现界面断裂,软化后能提高焊点断裂最大位移60%,最大能量吸收功提升了10.14%。本研究证明了激光软化热成形钢具有可行性,对热冲压汽车零件局部软化有一定指导意义。

钢铁生产仿真实训系统在冶金类本科专业课程教学中的实践与思考

依据本科教学大纲要求和冶金专业学科特点,合理利用钢铁生产仿真实训系统,提高课程教学效果。通过仿真实训系统和专业课程教学的有效结合,提高了教学质量、优化教学过程。同时需要正确认识实训系统的意义,客观地看待仿真实训,走出误区,以取得最佳效果。

磁场辅助CMT焊接X80管线钢焊缝的显微组织和力学性能

研究了纵向交变磁场辅助CMT焊接X80管线钢焊缝的显微组织和力学性能。使用光学显微镜和扫描电子显微镜对焊缝的显微组织及晶粒取向进行分析,使用万能试验机和冲击试验机对焊缝的力学性能进行检测。结果表明,加入磁场后,焊缝组织由回火马氏体向针状铁素体和粒状贝氏体转变,焊缝组织细化,焊缝的抗拉强度、冲击韧性提高。由于磁场对熔池金属的搅拌作用,焊缝中粗大的柱状晶组织被打碎,作为异质形核点,促进了针状铁素体形核,细化了晶粒,提高了焊缝的力学性能。

变形工艺参数对Nb-Ti微合金钢再结晶的影响

通过热压缩实验研究了应变量及加热温度对Nb-Ti微合金钢的再结晶行为及变形后相变产物的影响。结果表明:当加热温度为1100℃时,奥氏体晶粒尺寸不均匀,导致压缩过程中各晶粒的应变累积不均匀,当总应变量为0.380时即发生了动态再结晶;奥氏体加热温度为1050和1000℃时,动态再结晶的临界应变量分别为0.668和0.552;当变形温度为850℃,应变量超过0.552时,试样在道次间隔发生静态再结晶;奥氏体化1100℃保温后压缩样品的冷却相变显微组织为贝氏体和准多边形铁素体,而1050℃和1000℃奥氏体化保温后压缩样品冷却相变后显微组织均为多边形铁素体,1000℃奥氏体化保温后压缩样品冷却相变后多边形铁素体晶粒尺寸更细小(2~5μm)。

以史为鉴意识在工科专业课程思政教学中的应用——以“钢铁冶金学”教学为例

工科专业的发展多具有历史传承性,在经历了深远的历史沉淀后逐步完善,在这个过程中会受到社会发展局限性、承接人物认知能力以及配套理论的完备性的影响而呈现出局部倒退或者爆发式发展的现象,故而在工科专业课程教学时,除了基础理论知识外,融入相应的历史背景、历史事件、历史人物,可以使学生对学科发展有更好的认知,对理论与实践结合的重要性有更深刻的体会,对扎实基础知识的必要性有更清晰的认识,对学以致用的价值和意义有更明确的认同感,从而起到良好的课程思政教育作用。

Nb/V/Ti微合金化对20MnSi钢组织和力学性能影响

采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和室温拉伸测试等研究了Nb、V、Ti微合金化元素对20MnSi钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:Nb、V、Ti微合金化及其所形成的第二相粒子可以阻碍试验钢的晶界迁移、细化晶粒尺寸,经热轧-空冷后晶粒明显细化,晶粒尺寸可达12级,综合力学性能明显优于20MnSi穿水钢筋,并达到新国标中400 MPa级钢筋所要求的性能指标。根据理论模型计算,晶界强化、固溶强化和位错强化增量分别约占屈服强度的54%、22%和17%,而由于微合金化元素含量较低且所形成的第二相粒子体积分数较低,析出强化增量在试验钢屈服强度中的占比仅约7%,表明Nb、V、Ti微合金化设计而导致的晶粒细化对试验钢力学性能提升所产生的贡献十分显著。

短时间焊后热处理对S32101双相不锈钢板激光焊焊缝组织和性能的影响

对厚度为6.5 mm的S32101双相不锈钢板进行激光焊接,并进行不同温度(800~1100℃)和不同保温时间(0~180 s)的焊后热处理,研究了焊后热处理对焊缝显微组织和性能的影响。结果表明:热处理后焊缝中奥氏体含量高于焊态焊缝,并且其含量随保温时间的延长整体呈增大的趋势,随热处理温度的升高整体呈先增大后减小的趋势;在1000~1100℃下保温0~180 s后焊缝中的奥氏体体积分数均超过30%,热处理温度为1075℃时奥氏体体积分数最高;热处理后焊缝的平均显微硬度低于焊态焊缝,与母材相近;在热处理温度为1075℃,保温时间为0下,焊缝的自腐蚀电位与焊态焊缝相近,当保温时间延长至180 s时,自腐蚀电位提高,腐蚀倾向降低。

脉冲激光焊接铝/钢异种金属的研究进展

铝/钢复合结构具有强度高、耐腐蚀、质量轻等优点,是汽车制造、航空航天等行业最受关注的实现轻量化设计的方案之一。然而,铝合金与钢的物理和化学性能严重不匹配,很难通过传统熔焊技术实现连接。脉冲激光焊接技术具有热输入控制精准、加工速度快、灵活性高、能量密度高等优点,在焊接铝/钢异种金属上存在着更大的优势。从脉冲激光参数、脉冲激光复合焊接、对焊接母材进行预处理等多个角度梳理了国内外脉冲激光焊接铝/钢异种金属的研究进展,并给出了铝/钢脉冲激光焊接技术仍需开展的工作,旨在为后续相关研究提供参考。

转炉底吹CO_(2)炼钢技术碳减排计算探讨

钢铁作为非电力行业最大碳排放行业,在我国推进双碳政策过程中,钢铁的绿色低碳发展将成为至关重要的一环。转炉底吹CO_(2)炼钢技术作为中钢协优选的50项极致能效技术之一,能够有效提升产品质量,降低生产成本,同时在减排方面具有明显效果,结合国际钢协CO_(2)排放计算方法,对转炉底吹CO_(2)工艺技术的碳排放测算方法进行探讨,通过测算使用该工艺碳减排效果4.3 kg/t,计算结果符合LCA计算要求。

高性能低合金耐磨钢研究进展

低合金耐磨钢作为一种耐磨材料已广泛应用于诸多磨损领域,但其耐磨系统的机理研究及磨损性能研究仍不够完善。因此,为了更好地拓宽低合金耐磨钢在此领域的应用,系统总结耐磨钢研究目的和发展现状,从分类、性能、影响因素等方面进行总结概述,阐明当前低合金耐磨钢的相关研究进展情况,最后结合现有研究和未来需求,对低合金钢的广泛应用及亟待解决的问题和今后发展趋势进行了总结和展望。

Mn微合金化Al-Si-Cu-Mg合金显微组织及耐蚀性能研究

Al-Si-Cu-Mg系列合金具有优异的强韧性,但其中的含Cu强化相极大地影响了该系合金的耐蚀性能。因此,本文通过对不同Mn含量的Al-7Si-2Cu-0.6Mg合金进行显微组织观察和电化学分析,探究Mn元素的添加对T6热处理状态下合金微观结构和耐蚀性的影响。结果表明,Mn添加量的提高对合金显微硬度几乎没有影响,但在合金基体中可以观察到弥散相。随着Mn含量升高,合金的耐蚀性呈现先升高后降低的趋势。添加0.360%Mn(质量分数)合金具有最佳耐蚀性,腐蚀电流密度比基础合金减少了54%。腐蚀形貌观察结果表明,Mn的添加可以显著减弱合金的点蚀趋势。

激光3D打印制备多孔结构不锈钢的组织及压缩性能研究

采用316L不锈钢粉末基于激光3D打印技术（Laser 3D printing，L3DP）制备多孔结构试样与致密试样，研究其微观组织结构及压缩性能。首先对两种试样进行显微组织分析及显微硬度测量；随后进行压缩试验，获得两种试样工程应力．应变曲线并比较其压缩性能；最后利用有限元数值模拟动态再现两种试样的压缩过程，分析变形过程中金属流动与宏观工程应力．应变曲线的内在联系。结果表明：L3DP成型多孔结构不锈钢部件内部组织具有典型的层带结构，主要由沿不同方向生长的柱状晶构成，晶粒尺寸由中心白亮组织向外逐层递增，各层带成分分布均匀且显微硬度在170～190HV之间变化；L3DP成型多孔不锈钢部件的屈服强度为380MPa，压缩弹性模量为23．0GPa，具有良好强塑性匹配；压缩仿真试验显示多孔结构部件内部孔隙在应力作用下逐渐弯曲，最终由流动金属压合填充，由此导致整体空间体积减小，所以相同工程应力下多孔结构部件的工程应变较大。

带钢表面缺陷在线检测系统的设计

针对带钢表面缺陷人工检测方法效率低下的问题,设计了一套在线自动检测系统.首先,提出了带钢表面缺陷在线检测系统的总体设计方案,包括系统的硬件结构、软件结构以及图像采集系统.随后,着重研究了在线检测系统中所涉及的图像预处理方法、图像分割方法、特征提取选择和缺陷分类方法.通过缺陷区域频率域图像特征的提取和缺陷的人工神经网络分类,提高了分类结果的准确性.最后,采用常见缺陷的样本对该系统进行测试,实验结果验证了算法的有效性.

激光增材制造H13钢及回火处理的组织和性能

利用激光增材制造技术成功制备了H13钢,并研究了回火处理对其显微组织和性能的影响。通过光学显微镜、SEM以及XRD衍射仪对各试样进行分析。结果表明,激光增材制造H13钢显微组织主要为马氏体、残余奥氏体以及细小碳化物,回火处理使得马氏体向回火马氏体转变,同时有细小合金碳化物析出。当回火温度超过550℃时,碳化物开始粗化。随回火温度升高,显微硬度呈先升后降的趋势。550℃回火后,试样硬度达到峰值600 HV_(0.3)。摩擦磨损测试结果表明,不同处理状态下各试样主要以粘着磨损为主,同时包含轻微氧化磨损。与沉积态试样相比,550℃回火后,试样耐磨性提高了2倍;650℃回火2 h后,由于基体软化,试样的耐磨性能最差。拉伸测试表明,当回火温度低于550℃时,断口主要以解理断裂为主,550℃回火时抗拉强度最大,为1 928.2 MPa,延伸率为6.4%;当回火温度升高到600~650℃时,断口呈现出韧性断裂,抗拉强度降低,延伸率增大。

热处理温度对纳米析出强化钢组织性能的影响

开展了一系列热处理(500~750℃保温30 min后空冷)实验,分析了热处理温度对新型纳米析出强化钢组织性能的影响。结果表明:未热处理钢板的屈服强度和抗拉强度分别为510 MPa和620 MPa,显微组织为铁素体+珠光体;热处理温度在500~660℃之间时,屈服强度上升幅度在20~45 MPa之间;而热处理温度在700~750℃之间时,由于形成典型双相钢组织(铁素体+M/A岛),屈服强度仅为350 MPa。热处理温度在500~660℃之间时发生了(Nb,Ti)C的二次析出,且原有的析出物具有很好的热稳定性,宏观上表现为实验钢屈服强度提高。