钢铁钒钛

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2019年中国钛工业发展报告

贾翃, 逯福生, 郝斌

2020, 41(3): 1-7.

摘要(27) PDF(10)

摘要:
从2019年国内钛工业钛精矿、海绵钛、钛锭、钛材、进出口等品种的产能、产量、应用和进出口量等数据分析了中国钛工业的整体情况,并对目前行业存在的问题提出了建议。

有机胺类萃取剂构效关系及其萃钒的研究进展

陈子杨, 叶国华, 左琪, 谢禹, 张豪

2020, 41(3): 8-15. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.001

摘要(37) PDF(2)

摘要:
分析了有机胺类萃取剂的构效关系及其萃钒机理,结果表明:有机胺类萃取剂是以阴离子交换为特征、N原子为萃取功能基的碱性萃取剂;伯胺和叔胺在酸性体系中发生质子化后形成铵盐,季胺盐类不需质子化;伯胺与氢键形成缔合物从而选择性优先萃钒,常用于萃取钒铬渣浸出液中的钒,传统单一伯胺最优萃取pH值一般小于4;叔胺与体系中含钒配合阴离子形成缔合物从而萃钒,其在更低pH值下萃取性能更好,尤其在萃取含铁杂质的浸出液中钒时性能优良,但叔胺饱和容量小、萃取剂消耗量大且易产生第三相;强碱性季胺盐与含钒溶液接触时,含钒阴离子与萃取剂中Cl^-发生交换,从而使钒进入有机相,季胺盐类存在饱和容量低以及分相平衡时间较长的问题。评述了近年来有机胺类萃取剂萃钒的研究进展,指出了今后的研究方向:探索最佳萃取pH值、提高改性剂性能、与其它试剂协同萃钒、优化萃取前的提钒工序等,同时加强胺类萃取剂萃钒机制的探究,开发高效且适应范围广的新型胺类萃取剂。

利用新硫酸和钛白废酸直接酸浸含钒钢渣试验研究

李军, 吴恩辉, 侯静, 徐众, 黄平, 刘黔蜀, 蒋燕

2020, 41(3): 16-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.002

摘要(18) PDF(2)

摘要:
以含钒钢渣为原料,进行新硫酸和钛白废酸直接酸浸提钒研究。首先对试验用含钒钢渣进行成分、结构分析,结果表明:含钒钢渣主要由Ca₂SiO₄,(MgO)_0.593(FeO)_0.407,Ca₃Fe₂(SiO₄)₃,Ca₃(V,Ti)₂O₇等相结构组成。钒在含钒钢渣中弥散分布在多种矿物中,以V⁴⁺价态与元素Ti、Fe、Ca、O元素形成的较为致密的大颗粒的钒钛钙氧化物(Ca₃(V,Ti)₂O₇),是主要的钒富集相。直接酸浸难以破坏其结构,要提高钒的浸出率需要对含钒钢渣进行球磨。元素Ca、Si、V、O等元素形成了硅酸二钙等矿相,这些矿相中钒含量较低且较为分散,但其中V容易被酸直接浸出。含钒钢渣新酸直接浸出表明:常温,搅拌速度200 r/min,硫酸浓度30%,含钒钢渣粒度为-120目(124μm)粒级占比65%,液固比7∶1,酸浸时间1 h时,为较好的酸浸条件,钒的浸出率可以达到79%。上述工艺条件下液固比为5∶1时,以钛白废酸进行浸出时,钒的浸出率达到74%,新硫酸和废酸的钒浸出率相差不大。由于含钒钢渣CaO、FeO含量较高,耗酸量大,以新硫酸浸出,成本太高,而钛白废酸是废弃物,不能直接排放,传统处理工艺是采用碳酸钙中和,采用含钒钢渣中和钛白废酸可以大大消耗钛白废酸用量,降低单独中和废酸的碳酸钙用量,同时将含钒钢渣中的钒提取出来,实现了含钒钢渣的高值化利用。

攀西钒钛磁铁矿中钛铁矿高效回收工艺研究

王洪彬, 李金, 张国华

2020, 41(3): 23-29. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.003

摘要(25) PDF(1)

摘要:
针对攀西地区某钒钛磁铁矿选铁尾矿采用常规“强磁—强磁—浮选”流程回收钛铁矿时,回收率低、选钛成本高、粒度偏细不利于深加工等问题,对攀西钒钛磁铁矿选铁粗粒尾矿采用“强磁—重选—电选”、选铁细粒尾矿采用“强磁—强磁—浮选”流程进行钛铁矿高效回收工艺研究。试验表明能获得TiO₂品位47.40%、回收率61.84%的钛精矿,钛铁矿相对选铁尾矿的回收率、单位钛精矿成本和0.074 mm以下细粒级含量较常规“强磁—强磁—浮选”流程分别提高约14个百分点、降低约50元与降低约20个百分点,更适宜生产硫酸法钛白和酸溶性高钛渣。

钒渣亚熔盐工艺中主要物相演变及钒、铬元素微区转浸率研究

史志新, 高健, 钟祥

2020, 41(3): 30-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.004

摘要(21) PDF(1)

摘要:
基于亚熔盐反应可以在低温下高效高选择性将钒渣中的钒、铬元素转化为可溶性盐,对钒铬渣亚熔盐反应前后主要物相演变过程,钒、铬元素的赋存变化规律以及钒铬物相微区转化率进行分析研究。结果表明,表面晶格多缺陷比致密的钒铬尖晶石更有利于O^2-离子的晶格取代,加速钒铬尖晶石的分解过程;亚熔盐反应前后Cr元素的回收率为99.63%,而V元素的回收率为90.01%;主要含V物相微区转化率计算证明,亚熔盐反应后Fe₂O₃中V含量的增加是导致其回收率低的主要原因。

硫酸焙烧铝系钒铁炉渣共提钒和铝的试验研究

邓孝伯

2020, 41(3): 36-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.005

摘要(14) PDF(1)

摘要:
电铝热法冶炼钒铁的炉渣中含有高品位的铝和高价值的钒。针对钒铁炉渣的特点,采用硫酸焙烧法处理钒铁炉渣,考察了酸料比、焙烧温度和焙烧时间对钒、铝提取效果的影响,探讨了硫酸焙烧机理。研究结果表明:在酸料比1.4 mL/g、焙烧温度240℃和焙烧时间90 min条件下,钒铁炉渣中钒、铝提取率分别达到72.5%、68.3%。该工艺具有焙烧温度低、提取率高的特点,为钒铁炉渣资源化利用提供了新的途径。

攀枝花低硅钛精矿还原试验研究

刘祥海

2020, 41(3): 41-46. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.006

摘要(24) PDF(1)

摘要:
以攀枝花低硅钛精矿为研究对象,研究氧化温度和时间对钛铁矿物相结构和还原的影响,同时对预氧化钛铁矿不同温度和时间下还原失重率和金属化率变化情况进行分析。研究结果表明:钛精矿的氧化在较短时间内可完成,随着氧化温度的升高,钛精矿主要物相变化过程为FeTiO₃→Fe₂O₃+TiO₂→Fe₂TiO₅+Fe₂O₃+TiO₂;在钛铁矿的还原过程中,还原温度和时间对钛铁矿还原的金属化率影响较大,在还原温度大于1 300℃,时间大于8 h后变化不明显;显微结构分析发现,高温还原后金属铁扩散发生聚集,形成球形和棒状金属铁颗粒,其尺寸大约为10μm。

钒/镍离子掺杂LiFePO₄的制备及其电化学性能

刘甜甜, 崔旭梅, 王宁军, 李娜丽

2020, 41(3): 47-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.007

摘要(29) PDF(2)

摘要:
以水/乙醇作溶剂,采用溶剂热法制备合成了钒/镍离子掺杂的锂离子电池正极材料LiFePO₄,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对试验所得样品进行物相和形貌分析,通过恒流充放电测试仪以及电化学工作站对样品的电化学性能进行了研究。结果表明:掺杂钒和镍离子后样品的充放电电压平台差均比未掺杂样品小,当钒离子掺杂量1%以及镍离子掺杂量为1%时,在2.5~4.3 V、0.2C和常温下电池的首次放电比容量分别为124.9、113.5 mAh/g。常温下钒离子掺杂量1%时循环性能最佳,循环50次后放电比容量为114.4 mAh/g,容量保持率为91.59%。镍掺杂量为1%样品在低温条件(0℃)下具有最高的首次放电比容量103.1 mAh/g。

EB炉熔炼TA1铸坯在热轧过程中的组织演变

崔岩, 孙新军, 张志波, 雍岐龙

2020, 41(3): 53-58. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.008

摘要(11) PDF(1)

摘要:
通过热轧试验和组织观察,研究了热轧变形温度、单道次压下率等对EB炉铸态板坯在热轧过程中的组织演变和再结晶的影响规律。发现经过热轧前的板坯加热,EB炉铸坯比VAR锻坯的晶粒尺寸大几百倍,粗大的EB炉铸坯晶粒组织不利于热轧过程中发生再结晶。通过提高热轧温度(≥850℃)、减小单道次压下量、降低热轧变形速度,可以促使热轧组织充分再结晶;探讨采用薄坯高温开轧、高温终轧、高温卷取,争取热轧卷获得较大比例的再结晶组织,从而可以省略传统的热轧板退火再结晶工艺。发现当热轧温度为850℃时,存在一个细化再结晶晶粒的临界压下率(43.6%),当热轧压下率低于43.6%时,提高热轧压下率可显著细化热轧卷中再结晶晶粒,超过临界压下率,热轧卷中再结晶晶粒尺寸几乎保持不变。当热轧温度≤810℃,存在一个临界压下率开动再结晶形核过程,随着热轧温度降低,临界压下率逐渐增大。

钒微合金化汽车钛合金的轧制工艺优化

孙凤, 尹晓丽, 赵达

2020, 41(3): 59-63. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.009

摘要(35) PDF(1)

摘要:
选用不同工艺进行了钒微合金化汽车钛合金Ti-Al-Mo-Cr-V的轧制试验,并进行了力学性能的测试与对比分析。结果表明,开轧温度和轧制变形量对试验合金力学性能产生明显影响。随开轧温度从945℃逐步提高到1 045℃时,试验合金力学性能先提高后下降;随轧制变形量从59%逐步增大到75%时,试验合金的力学性能先急剧提高后缓慢提高。试验合金的开轧温度优选为1 020℃、轧制变形量优选为67%。与945℃开轧温度相比,1 020℃轧制时试验合金的抗拉强度增大28 MPa、屈服强度增大34 MPa,断面收缩率减小2.5%。与59%轧制变形量相比,采用67%变形量轧制时试验合金的抗拉强度增大23 MPa、屈服强度增大27 MPa,断面收缩率减小1.5%。

钒钛系新能源电池负极合金的球磨参数优化研究

周国烛, 管小清

2020, 41(3): 64-68. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.010

摘要(11) PDF(1)

摘要:
采用不同机械球磨工艺参数进行了钒钛系电池负极合金V-20.5Ti-14Ni-6Co-4Al制备,并进行了充放电循环稳定性和耐腐蚀性能的测试与对比分析。结果表明:球磨转速和球磨时间对合金充放电循环稳定性和耐腐蚀性能产生明显影响。随球磨转速从300 r/min增至700 r/min、球磨时间从2 h延长至10 h,合金的充放电循环稳定性和耐腐蚀性能均先提高后下降。合金的球磨转速优选600 r/min、球磨时间优选6 h。与球磨转速300 r/min相比,球磨转速600 r/min时合金的放电容量衰减率减小16个百分点、腐蚀电位正移了81 mV。与球磨时间2 h相比,球磨时间6 h时合金的放电容量衰减率减小18个百分点、腐蚀电位正移了116 mV。

Ti-Al-Nb系新型合金性能研究

刘树龙, 高超, 郭敏娜, 闫萍

2020, 41(3): 69-73. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.011

摘要(16) PDF(3)

摘要:
进行了不同Al含量和Nb含量下Ti-Al-Nb系新型合金试样的抗高温氧化性能和耐高温磨损性能测试、比较和分析。结果表明:随Al含量和Nb含量的增加,试样的单位面积质量增重和高温磨损体积先减小后略有增大,抗高温氧化性能和耐高温磨损性能先提升后缓缓下降。14%Al含量下试样的单位面积质量增重和高温磨损体积分别较8%Al含量时减小了53.85%、50%;35%Nb含量下试样的单位面积质量增重和高温磨损体积分别较20%Nb含量时减小了43.75%、41.38%。Ti-Al-Nb系新型合金试样的Al含量优选14%、Nb含量优选35%。

轴肩直径对搅拌摩擦改性钒钛镍储氢合金充放电性能的影响

王东辉, 张永红

2020, 41(3): 74-78. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.012

摘要(39) PDF(2)

摘要:
采用不同轴肩直径进行了V₃TiNi_0.56钒钛镍储氢合金的搅拌摩擦改性试验,并进行了显微组织和充放电循环稳定性的测试与对比分析。结果表明:搅拌摩擦改性明显细化了合金内部晶粒,提高了合金的充放电循环稳定性。当轴肩直径范围在8~12 mm时,合金的平均晶粒尺寸和放电容量衰减率均先减小后增大,合金的充放电循环稳定性先提高后下降。与未经搅拌摩擦改性试样相比,采用轴肩直径10 mm搅拌头进行搅拌摩擦改性时合金的平均晶粒尺寸减小48%、放电容量衰减率下降24个百分点。

高钛重矿渣再生混凝土耐久性试验研究

王伟

2020, 41(3): 79-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.013

摘要(19) PDF(1)

摘要:
将再生高钛重矿渣粗、细骨料按50%、75%、100%的取代率取代高钛重矿渣粗、细骨料制备强度等级为C20、C25、C30的高钛重矿渣再生混凝土并测定其28 d强度,采用抗氯离子渗透试验、快速冻融试验、抗硫酸盐干湿循环侵蚀试验研究其耐久性能。试验结果表明:再生混凝土实测强度随再生骨料取代率的增大而减小,各个强度等级混凝土的实测强度均能达到设计强度,但强度富余小;再生混凝土D_RCM值随骨料取代率及强度等级的提高而降低,最小及最大D_RCM值分别为2.3×10^-12 m²/s和3.3×10^-12 m²/s,耐久性推荐水平分别为好和较好;再生混凝土抗冻性能随再生骨料取代率及强度等级的提高逐渐增强,但仅有再生骨料取代率为75%、100%的C25再生混凝土及取代率为100%的C30再生混凝土达到100次冻融循环的抗冻等级;30次硫酸盐干湿循环侵蚀对再生混凝土的强度影响很小,在同一强度等级下,再生混凝土抗硫酸盐侵蚀性能随再生骨料取代率的升高而减小,强度等级越小,减小幅度越大。

钒钛磁铁矿尾矿对蒸压加气混凝土砌块的影响

石磊, 宋宵

2020, 41(3): 84-89. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.014

摘要(13) PDF(1)

摘要:
以承德地区的钒钛磁铁矿选铁尾矿为主要原料制备了加气混凝土砌块,研究了尾矿细度及添加量对制品干密度与抗压强度的影响,采用XRD和SEM分析了尾矿添加量调控样品相组成与显微结构的机理,检测了制品的吸水率与耐水性等相关性能。结果表明:尾矿经球磨20 min后,-0.074μm颗粒含量增至90.23%。提高尾矿细度增大了样品的致密度,引入尾矿使样品的干密度与抗压强度先增大后减小。采用尾矿(球磨20 min)∶水泥∶石灰∶石膏=60∶20∶15∶5的工艺条件,制备出加气混凝土砌块的抗压强度大于4.0 MPa,干密度小于595 kg·m^-3,综合性能满足GB11968—2006标准中A4.5等级的要求。XRD与SEM分析表明,添加40%~60%尾矿有利于生成C-S-H凝胶与托贝莫来石。两者相互胶结,使制品具有较高的强度,较优的吸水率及耐水性。

钛石膏酸浸除杂试验研究

邵国庆

2020, 41(3): 90-94. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.015

摘要(13) PDF(1)

摘要:
对钛石膏理化性质进行了分析并开展了酸浸除杂单因素试验,研究了液固比、浸出时间、浸出液浓度、浸出温度、体系压力等因素对除杂效果的影响。试验结果表明,常压下的最佳反应条件为:液固比4、浸出时间45 min、浸出液浓度15%、浸出温度65℃,此时,Fe、Al、Mg的去除率分别为85%、56%、91%;当反应体系压力增加至2.0 MPa后,去除率得到进一步提升。矿物微观形貌分析发现,除杂后的钛石膏中硫酸钙晶型未发生明显变化;硫酸钙晶体表面附着的氢氧化铁得到有效去除。经过加压酸浸除杂后,钛石膏中Fe、Al、Mg的含量明显降低。

焦化废水臭氧催化氧化深度处理及应用

周梅

2020, 41(3): 95-98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.016

摘要(13) PDF(2)

摘要:
为适应新的环保要求,进一步提升焦化废水的处理水平,对攀枝花某厂焦化废水处理系统进行了升级优化改造,采用臭氧催化氧化工艺技术对废水进行深度净化处理,通过对进水悬浮物、硫氰化物影响和水力停留时间的优化,系统运行处理能力得到大幅提高,出水水质优于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)直接排放标准,其中氨氮≤1 mg/L,COD≤70 mg/L,多环芳烃和苯并芘去除效果明显,色度明显改善且无异味,工业运行效果良好。

巴西铁矿粉流态化还原条件优化研究

徐其言, 李志平, 谷张涵, 殷志宏

2020, 41(3): 99-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.017

摘要(9) PDF(1)

摘要:
采用加压可视流化床装置,对巴西铁矿粉流态化还原行为进行研究,发现适当地增加压力可以提高金属化率,添加碳粉可以改善流化状态。为进一步优化还原时间、还原压力、还原气体线速度、还原温度、碳粉含量和碳粉粒径等因素对巴西铁矿粉还原的影响,采用六因素三水平正交试验方法,对还原后巴西铁矿粉样品进行金属化率和粘结比检测,发现不同还原条件对巴西铁矿粉的影响规律。研究发现纯氢气流态化还原巴西铁矿粉的最佳条件为:还原温度为923~1 023 K,还原气体线速度0.6 m/s,还原时间30~50 min,还原压力0.25 MPa,碳粉质量分数2%~6%(占矿粉质量),碳粉粒径4~7μm。

中碳域铁碳合金薄带气—固反应脱碳研究

陈鹏飞, 艾立群

2020, 41(3): 105-109. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.018

摘要(15) PDF(1)

摘要:
为了研究中碳域铁碳合金薄带固态下的脱碳规律,试验以初始碳质量分数1.2%、1.5 mm厚的铁碳合金薄带作为研究对象,以界面气—固反应的形式对薄带进行脱碳处理。通过调整入炉Ar-H₂-H₂O的流量比例,控制气氛P_H₂O/P_H₂为0.61。脱碳温度选用1 353、1 413、1 453 K,保温脱碳时间为10~40 min,间隔为10 min。研究表明:薄带的脱碳反应近似为表观一级反应,求解得到反应活化能为68.85 kJ/mol,脱碳过程的限制性环节为碳在薄带基体内的扩散。拟合得出试验条件下薄带剩余平均碳含量经验公式为w_t=1.2e^{(0.148 82－1.28×10^－4T)t}。提高脱碳温度既可有效提高脱碳速率又可增大极限脱碳量。随着脱碳处理时间的延长,碳的浓度梯度差减小、扩散行程加大,脱碳速率会逐渐降低并出现明显的转变节点。

V-Ti微合金化HRB600高强钢筋组织及强化机制分析

杨晓伟, 陈焕德, 周云, 张宇, 朱海涛, 徐霞

2020, 41(3): 110-115. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.019

摘要(17) PDF(2)

摘要:
采用热模拟试验机、高分辨透射电镜及金相显微镜等设备研究了V-Ti试验钢连续冷却相转变和强化机制。结果表明,低冷速下(0.5~1.5℃/s),组织为铁素体和珠光体;冷速增加(1.5~5℃/s),发生贝氏体相变,且贝氏体比例逐渐增加;高冷速状态(5~25℃/s),马氏体出现并逐渐作为主体组织。V-Ti试验钢强化机制主要为析出沉淀强化和细晶强化,晶粒内部弥散析出10~60 nm圆角矩形的V(C,N)+TiN粒子。优化冷速1.0~1.5℃/s开展25 mm HRB600产线试制,屈服强度≥630 MPa,抗拉强度≥820 MPa,断后伸长率≥20%,最大力总伸长率≥11%,强屈比≥1.25。

微波水解法制备α-纳米氧化铁的研究

张毅, 林玲, 朱学军, 王俊, 邓俊, 廖妮

2020, 41(3): 116-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.020

摘要(19) PDF(1)

摘要:
以FeCl₃为原料,三乙烯四胺(TETA)为配位剂,采用微波水解法制备α-纳米Fe₂O₃。并运用激光粒度仪、FT-IR、UV-Vis对所得产物进行结构和性质的分析比较。结果表明,微波照射能迅速制备粒径小而均匀的纳米粒子,缩短陈化时间。微波水解法中,微波加热时间14 min及n_TETA∶n_FeCl₃=40∶100(摩尔比)为最佳条件,在此条件下制备的纳米α-Fe₂O₃粒径小而均匀。纳米Fe₂O₃的红外光谱在580 cm^-1和480 cm^-1附近的特征吸收峰随着粒径的减小发生红移,而紫外光谱在480 nm和330~350 nm附近两个吸收峰受量子尺寸效应的影响随粒径变小发生蓝移。

12Mn钢精炼渣CaO/Al₂O₃值优化

王旭, 魏军, 仇圣桃, 李召岭, 李维

2020, 41(3): 122-127. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.021

摘要(10) PDF(1)

摘要:
通过对12Mn钢精炼渣渣系进行调整,优化CaO/Al₂O₃值使得渣系脱硫率提高,熔化温度降低,钢中氧含量降低。结果显示CaO/Al₂O₃值由调整前的平均值3.29降到了1.64,使得熔点降低进而提高脱硫率;最终通过脱硫率和钢中氧含量验证了CaO/Al₂O₃值在1.4~1.7时效果最佳。该研究对12Mn钢精炼渣系调整具有重要指导意义。

钢中Al₂O₃夹杂物生成、聚集原位观察

沈昶, 郑福舟, 陈洁, 杨峥

2020, 41(3): 128-131,142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.022

摘要(14) PDF(1)

摘要:
利用高温激光共聚焦显微镜观察了铝脱氧钢Al₂O₃夹杂的生成、聚集成团簇以及Al₂O₃团簇运动到固液界面的行为特征,发现从生成单颗粒Al₂O₃并且单颗粒Al₂O₃从相距145μm到自发聚集成78μm的Al₂O₃团簇仅需1.5 s,聚集后的Al₂O₃团簇从钢液内悬浮位置被吸附移动146μm至固液界面仅需0.5 s,后续生成单颗粒Al₂O₃迅速向固液界面处的Al₂O₃团簇聚集,Al₂O₃团簇可在1 s时间由细长状收缩为团状。理论分析表明Al₂O₃夹杂聚集、Al₂O₃团簇被固液界面吸附的主要作用力为范德华力,且夹杂尺寸越大所受范德华力越大,夹杂物的移动速度越快,Al₂O₃团簇自发收缩成团主要是液桥力的作用。

09CrCuSb钢连铸坯的高温力学性能

胡海亮, 朱立光, 孙立根, 周景一

2020, 41(3): 132-136. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.023

摘要(13) PDF(1)

摘要:
采用Gleeble-3500热模拟试验机对09CrCuSb钢连铸坯的高温力学性能进行测试,得到其在650~1 300℃的应力—应变曲线、高温强度、热塑性和塑性模量的变化规律。结果表明:应力—应变曲线中,应力峰值随测试温度升高而减小,当测试温度高于700℃时,应力—应变曲线中出现应力平台现象;连铸坯试样的高温强度较差,随温度升高,其高温强度整体呈下降趋势;在2.4×10^-3 s^-1应变速率下,存在两个明显的脆性温度区间,第一脆性温度区间为1 200℃~熔点,第三脆性温度区间为700~800℃,在825~1 250℃时09CrCuSb钢连铸坯热塑性较好,断面收缩率均大于80%;连铸坯试样的高温塑性模量在675~1 300℃时小于660.099 MPa。

时效处理对06Cr15Ni5Cu2Ti钢组织和力学性能的影响

白青青

2020, 41(3): 137-142. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.024

摘要(18) PDF(1)

摘要:
利用相图计算、拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析测试手段,研究了06Cr15Ni5Cu2Ti马氏体沉淀硬化不锈钢经1 000℃固溶,425~650℃不同温度时效处理后微观组织与力学性能的演变规律。结果显示,06Cr15Ni5Cu2Ti马氏体沉淀硬化不锈钢在450℃时效时强度出现峰值,冲击功出现最低值。温度升高,强度逐渐降低,冲击韧性逐渐增加,650℃时效时强度最低,冲击功最高。这种变化规律主要与组织中出现的富铜相及奥氏体的逆转变有关。综合考虑,06Cr15Ni5Cu2Ti钢在500℃时效时,可以获得良好的强度和韧性的配合。

硫元素对无取向硅钢显微组织和电磁性能的影响

张峰

2020, 41(3): 143-149. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.025

摘要(31) PDF(2)

摘要:
为了弄清楚硫元素在无取向硅钢中的作用机理,结合工业化生产的0.25%Si硅钢,探讨了硫元素对钢的显微组织和电磁性能的影响。结果表明,钢中的硫含量从0.001 9%增加至0.010 2%时,试样的硫化物形貌、尺寸和数量发生了显著变化。硫化物形貌依次表现为“胶囊形”→“椭球形”→“类球形”,组成依次演变为“单个的MnS”→“复合的MnS+Cu_xS”→“单个的Cu_xS”。由于Cu_xS钉扎晶界和降低了晶粒长大扩散率,导致了0.010 2%S试样出现了“细晶偏聚”和“岛状晶粒”现象,最终引起晶粒尺寸偏小且非均匀分布。总的来说,0.010 2%S试样的磁感要优于0.001 9%S试样,但0.010 2%S试样的铁损要劣于0.001 9%S试样。两者铁损中的涡流损耗差值基本恒定,但磁滞损耗的差值会随着退火温度的升高而出现增大,这是造成0.010 2%S试样铁损偏高的主导因素。

热处理工艺对80kg水电站用钢组织性能的影响

冯路路, 乔文玮, 鲁修宇

2020, 41(3): 150-155. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.026

摘要(10) PDF(1)

摘要:
采用光学显微镜、拉伸试验机和低温冲击韧性试验机研究了热处理工艺对80 kg水电站用钢组织性能的影响,分析了试验钢在不同淬火温度和回火温度下微观组织的变化规律,讨论了试验钢在不同热处理状态下力学性能变化规律。结果表明:试验钢在较低温度下淬火得到粒状贝氏体组织,随着淬火温度的提高,逐渐转变为板条贝氏体组织。试验钢淬火后采用不同温度高温回火,淬火时形成的位错出现合并、重组并消失,淬火内应力得到释放,随着回火温度的升高,板条状组织出现了合并长大,铁素体数量增加,逐渐向多边形铁素体转变。同时,屈服强度呈现先升高后降低的现象,在630℃达到最大值;抗拉强度则是单边下降,当回火温度达到650℃时,抗拉强度出现了不合格现象,延伸率和-40℃低温冲击韧性值在回火阶段显著提高,综合对比认为较好的淬火温度可以选择900~930℃,回火温度可以选择600~630℃。

基于Ti元素添加的A356铝合金成型工艺影响分析

赵利平

2020, 41(3): 156-160. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.027

摘要(5) PDF(1)

摘要:
基于A356铝合金固态成型工艺,针对航空机器人的外壳A356铝合金进行加工设计,添加钛元素可有效降低铁元素的含量,富铁相的数量也得到有效控制,复合材料中针状β富铁相逐渐转变为α富铁相,同时富铁相的尺寸显著降低;抗拉强度、屈服强度大幅提升,塑性也有所增强。研究表明,随着钛元素的增加,合金的晶粒得到了明显的细化,当超过一定值时,细化效果明显下降,在进行半固态等温处理时,富铁相的宽度和长度都随着温度的升高先增大后变小;晶粒尺寸也随着温度的升高先减小后增大。随着等温时间的延长,富铁相长度和宽度有所增大;延长等温时间或添加细化剂,未熔初生相的球化呈现明显趋势。

SAPH440酸洗板电阻点焊工艺研究

余腾义

2020, 41(3): 161-165. doi: 10.7531/j.issn.1004-7638.2020.03.028

摘要(9) PDF(1)

摘要:
以2.0 mm厚SAPH440酸洗板为研究对象,通过检测点焊接头的抗剪性能及十字拉伸性能,综合评价接头的力学性能,并使用Axio Obersver A1m型光学显微镜观察点焊接头显微组织,测量熔核直径,分析焊接电流对熔核直径的影响,创建点焊工艺窗口。结果表明:酸洗板点焊工艺窗口为8.5 kA至12 kA,宽度3.5 kA,接头熔核直径及力学性能与焊接电流呈正相关,当出现飞溅后,熔核直径与力学性能略微下降,熔核区与热影响区组织均为马氏体,受焊接热循环的影响,熔核区组织为粗大柱状,热影响区组织为细小针状。

ER70-Ti钢铸坯表面横向裂纹分析及控制

朱立光, 张晓仕, 刘增勋, 王杏娟, 朴占龙, 张明博, 康爱元

2020, 41(3): 166-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.029

摘要(16) PDF(1)

摘要:
承钢生产ER70-Ti焊丝钢小方坯过程中铸坯出现了严重的横向裂纹。利用FactSage热力学模拟软件对ER70-Ti钢的凝固特性进行分析,针对钢本身特性、保护渣和连铸工艺参数进行分析,研究横向裂纹缺陷产生的原因。利用全自动炉渣熔点熔速测定仪测得保护渣的熔速为145 s,利用旋转粘度计测试粘度为0.71 Pa·s,利用红外传热系统测试热流密度为184 kW/m²。这种熔速慢、控制传热效果差的保护渣严重影响保护渣的渣层厚度和保护渣熔化的均匀性,通过改变保护渣的碱度、C含量以及配碳模式。将保护渣的热流密度降低到118 kW/m²,熔速提高到55 s。实际生产表明调整后的保护渣使铸坯的表面质量明显改善。

40Cr钢螺栓断裂失效原因分析

董雪娇, 杨大巍, 刘锦燕, 刘兆华, 黄洁

2020, 41(3): 172-176. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2020.03.030

摘要(8) PDF(2)

摘要:
针对某厂水处理站服役4年便发生早期断裂失效的40Cr螺栓,采用化学成分分析、力学性能检测、扫描电镜以及光学显微镜等方法对其断裂原因进行了分析。结果表明,断裂起源于第二道螺纹根部,该处存在多道次焊接是引起疲劳断裂的诱因;轴的心部组织是珠光体+网状铁素体,属未经调质处理的原材料组织,其力学性能和疲劳强度不能满足使用要求;疲劳源处发现硬脆相马氏体组织,与轴在运转过程中不同心(偏心)产生交变应力的共同作用下使裂纹快速扩展直至断裂。

留言板

2020年第41卷第3期

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