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2023年  第44卷  第5期

采矿与选矿
基于Box-Behnken响应面法的钛铁矿浮选工艺优化研究
戴川, 陈攀, 孙伟, 王洪彬, 杨耀辉
2023, 44(5): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.001
摘要(79) HTML (21) PDF(18)
摘要:
针对钛铁矿浮选分离的难题,对钛铁矿粗选进行了详细的单因素变量试验,确定了影响钛铁矿浮选的主要参数及其最佳工艺条件。为了解浮选时各参数的交互作用并进行优化,采用响应面法进行了详细研究。结果表明,试验建立的精矿TiO2品位及回收率响应面模型可靠,硫酸与柴油的交互作用对精矿TiO2品位及回收率具有显著影响。在优化后的最佳工艺条件(硫酸用量为1.61 kg/t、MOH用量为2.82 kg/t,柴油用量为0.81 kg/t)下进行验证试验,得到TiO2品位为32.58%,回收率为77.60%的钛粗选精矿,这一结果与模型预测值相吻合。在粗选的基础上进行全流程开路浮选试验,得到了TiO2品位为47.21%,回收率为49.28%的钛精矿。
钛铁矿浮选动力学测试及分析
马宠涵, 樊学赛, 陈飞飞
2023, 44(5): 8-14. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.002
摘要(52) HTML (11) PDF(8)
摘要:
磁选加浮选逐渐成为钛铁矿综合回收的最佳工艺流程,浮选回收面临着矿石比重大、粒度粗、矿浆浓度高(约65%)、作业产率大等特点。针对某厂现有浮选流程,进行了选钛浮选机浮选动力学测试及分析。空气分散度测试表明各台浮选机空气分散度偏小,空气在槽体截面上分散不均,同时吸浆槽浮选机空气分散度明显小于直流槽,空气分散效果不理想;气泡负载率测试表明粗粒级矿物上升运输过程中脱落概率大,回收效果较差;矿浆悬浮能力测试表明浮选机均存在明显的矿浆分层现象,即距溢流堰1100 mm以下矿浆浓度相差不大,随着距溢流堰深度减小,浓度明显下降,近溢流堰区域的矿浆浓度明显小于叶轮区域;浮选机气含率分布不均匀,表明浮选机操作过程中缺乏规律,不能够保证矿物颗粒与气泡间的碰撞、粘附概率。
新疆某低品位钒钛磁铁矿铁、钛综合回收试验研究
马东林, 杨耀辉, 邓建, 严伟平, 王洪彬
2023, 44(5): 15-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.003
摘要(59) HTML (19) PDF(16)
摘要:
针对新疆某低品位钒钛磁铁矿资源,进行了铁、钛选矿高效综合回收试验研究,根据矿石特性,开发了阶磨阶选回收铁—强磁预富集+浮选回收钛的铁、钛综合回收技术工艺流程。选铁流程最终获得产率16.43%,TFe品位57.08%,Fe回收率53.24%的铁精矿产品;选钛预富集最终获得产率23.35%,TiO2品位16.30%,回收率50.22%的钛铁矿入浮物料产品;浮选选钛最终获得产率25.60%,TiO2品位48.02%、TiO2作业回收率为75.62%的钛精矿产品。指标良好,为该地区低品位钒钛磁铁矿的铁、钛资源回收提供了技术参考。
油酸与苯甲羟肟酸对钛铁矿浮选作用的差异
杨招君, 谢宝华, 梁焘茂, 王丰雨, 钟森林
2023, 44(5): 23-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.004
摘要(69) HTML (20) PDF(6)
摘要:
从钛铁矿界面性质研究出发,通过单矿物浮选试验、捕收剂吸附量、接触角及ζ电位测定,对比研究了油酸、苯甲羟肟酸对钛铁矿浮选作用的差异。认为油酸、苯甲羟肟酸在矿浆中均与钛铁矿表面发生了物理吸附和化学吸附,但主要以化学吸附为主。且苯甲羟肟酸对钛铁矿的浮选性能优于油酸,为新型钛铁矿捕收剂的研发奠定了理论基础。
青海某低品位难选铁矿选矿试验研究
罗云波, 肖金雄, 石云良, 谢宝华
2023, 44(5): 28-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.005
摘要(44) HTML (15) PDF(5)
摘要:
针对青海某难选铁矿石铁品位较低,磁铁矿嵌布粒度细,与脉石矿物关系复杂的特点,采用干抛—阶段磨矿—阶段磁选的工艺流程进行试验研究,该工艺流程的主要特点是在干抛和一段磨矿作业时可以抛掉大量的尾矿,大幅度降低后续磨矿作业的入磨量。结果表明,经过四段磨矿,在最终磨矿细度−0.025 mm占95.15%时,可以获得含TFe 64.10%,TFe回收率为70.45%的铁精矿,较好地实现了该低品位难选铁矿的回收。同时,分析了四段铁精矿中的磁铁矿仍有少部分呈铁的贫连生体产出,其组成是影响铁精矿品位难以进一步提高的主要原因。
国外某难选钛铁矿选矿试验研究
谢宝华, 罗云波, 王丰雨, 梁焘茂, 杨招君
2023, 44(5): 36-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.006
摘要(62) HTML (16) PDF(11)
摘要:
针对国外某钛铁矿矿物组成复杂,有价矿物之间共生关系密切,且钛铁矿嵌布粒度细等问题,采用阶段磨矿—阶段选别的磁选—浮选工艺流程对该难选钛铁矿矿石进行了选矿工艺试验研究。结果表明,对含TFe 55.36%、TiO2 9.91%的原矿,采用该工艺后,可获得TFe品位64.50%,回收率81.70%的铁精矿和TiO2品位为47.22%、回收率为50.55%的钛精矿。该工艺为开发利用该矿产资源提供了技术支撑。
基于Mathews和FLAC3D的采场结构参数优化研究
李翠, 张良兵, 陈涛, 罗少琛
2023, 44(5): 41-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.007
摘要(40) HTML (15) PDF(4)
摘要:
以攀西某地下矿山为例,基于Mathews稳定图法和经验类比法估算采场暴露面积,推荐采场顶板允许暴露面积为800~1200 m2,矿体侧帮允许暴露面积为4000~5000 m2。基于FLAC3D数值模拟分析优化采场结构参数,结果表明,随采场长度和阶段高度增大,采场周围的最大拉应力、最大压应力和最大剪应力都呈增加趋势。结合矿山现有开拓系统,推荐攀西某地下矿山阶段高度为60 m,采场长度为60 m。
攀西某铁矿山无底柱分段崩落法覆盖层厚度分析与研究
张良兵, 冷建勇, 李翠, 陈涛, 罗少琛
2023, 44(5): 48-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.008
摘要(47) HTML (17) PDF(6)
摘要:
针对攀西某铁矿山露天转地下崩落法开采覆盖层合理厚度的确定问题,采用相似模型试验与数值模拟相结合的方式,分析研究了放矿过程中不同厚度覆盖层颗粒的运动速度、轨迹及覆盖层整体的沉降变化情况。结果表明,数值模拟结果与室内相似材料试验匹配程度高,覆盖层35、40 m时,表面起伏角度小,结构完整,均能满足矿山安全生产需要。结合安全规程,覆盖层厚度取40 m更安全、合理。
钒钛材料与应用
加氧对碳化渣低温氯化选择性影响的热力学分析
岳东, 温良英, 陈荣, 王建鑫, 杨仰军
2023, 44(5): 53-60. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.009
摘要(70) HTML (25) PDF(19)
摘要:
利用Factsage热力学软件及数据库,计算分析了引入氧气对碳化钛渣中TiC和钙镁氧化物氯化的影响,以及加氧选择性强化碳化渣中TiC氯化反应的同时减少或抑制钙镁氧化物氯化反应的调控方案。结果表明,加氧低温氯化可促进渣中TiC的氯化反应进程,提高TiC的氯化率;当低温氯化反应温度为500 ℃时,在Cl2/TiC摩尔比为1.80~3.50范围内,MgO不发生氯化反应,氧气的引入可以使CaO氯化反应受到抑制,降低CaO氯化率;氯氧气体摩尔比为4.00:1.00,氯化反应使碳化渣中TiC质量分数减小至4.02%时,可将氯化气体切换为氯气与氮气的混合气体,进一步氯化渣中残留的TiC直至2.50%以下;此加氧分步氯化与不加氧直接氯化相比,氯气总消耗量可减少25.69%,CaO总氯化率可减少37.74%。
Ti-55511合金热变形行为及组织演变研究
牟芃威, 吕书锋, 杨培杰, 康煦东, 杜赵新
2023, 44(5): 61-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.010
摘要(46) HTML (21) PDF(9)
摘要:
通过等温热压缩模拟方法在温度为700~950 ℃和应变速率为0.001~10 s−1的工艺下研究了Ti-55511合金的热变形行为。结果表明,合金的软化机制对热加工参数的变化很敏感,在高应变速率及低变形温度的匹配下,合金因动态回复/再结晶所造成的软化行为在与形变硬化的竞争中占据主导地位,表现为流变应力的降低。此外,再结晶软化与形变硬化在高变形温度与低应变速率的匹配下达到平衡状态。对比功率耗散因子(η)可以发现,低应变速率条件下的η值较高,组织分布较为均匀,热加工性能良好。
后处理对退火态Ti75合金组织与性能的影响
尹艳超, 李龙腾, 吕逸帆, 孙志杰, 余巍, 蒋鹏
2023, 44(5): 68-75. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.011
摘要(56) HTML (22) PDF(16)
摘要:
为了研究后处理对退火态Ti75合金性能的影响,采用不同后处理温度和冷却速率对退火态Ti75合金进行处理,利用OM、SEM分析了显微组织演变,并研究了显微组织对拉伸、冲击性能的影响。结果表明,后处理温度较低时,等轴α相的体积分数无明显变化;当温度升至足够高时,等轴α相开始溶解,其体积分数随着温度的升高逐渐降低。退火态Ti75合金经750~950 ℃处理后空冷的强度、冲击韧性变化趋势与炉冷基本相同。屈服强度、抗拉强度随后处理温度的升高呈现先降低后升高又降低的趋势,强度升高的主要原因是β转变组织中数量较多的细小α相难以变形;冲击韧性在低温区无明显变化,而后随温度的升高而逐渐升高。退火态Ti75合金经相同温度处理后空冷的强度高于炉冷;在低温区,空冷后的冲击韧性高于炉冷,高温区则呈现相反的规律。
焊后热处理对钛合金对接板疲劳寿命影响的数值模拟
罗家元, 张宇翔, 吕晨轲
2023, 44(5): 76-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.012
摘要(47) HTML (20) PDF(6)
摘要:
基于有限元软件建立了考虑蠕变应力松弛效应的30 mm厚TC4钛合金对接板的热—弹—塑性有限元模型,采用该模型模拟了TC4钛合金对接板电子束焊接过程中的温度场与应力场,对比了3种焊后热处理工艺下对接板内部残余应力分布情况,得出最优的焊后热处理工艺。通过疲劳分析软件fe-safe分析了焊后热处理对于对接板疲劳性能的影响。结果表明,数值模拟得到的残余应力分布情况较为准确。对接板经过700 ℃$ \times $2 h焊后热处理,其内部横向、纵向残余应力基本完全消除,峰值分别为28、46.3 MPa。蠕变效应在焊后热处理消除残余应力的过程中起重要作用,经过焊后热处理,对接板焊缝与热影响区的疲劳安全系数由0.192提升至0.7左右。
钛铝基多元合金氮化层的耐磨性能研究
张倩, 马兰, 杨绍利, 朱奎松
2023, 44(5): 84-92. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.013
摘要(38) HTML (22) PDF(7)
摘要:
以攀枝花酸溶性钛渣、铝粉、氧化钙为原料制备钛铝基多元合金,并将钛铝基多元合金在不同温度不同时间条件下直接氮化处理,得到氮化层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、三维形貌仪等对制得的氮化层的性能进行检测分析。结果表明,在不同条件下对钛铝基多元合金进行直接氮化,均能提高合金的表面硬度及耐磨性。氮化温度对合金硬度及耐磨性能的影响较大,氮化时间为2 h时,适宜的氮化温度为800 ℃,此时氮化层的平均硬度(HV)高达698.8,平均摩擦系数为0.120,往复摩擦的磨损率为19.44 mm3/(N·m),表面粗糙度为0.731 μm;氮化温度为900 ℃时,适宜的氮化时间为3 h,此时得到的氮化层硬度(HV)为682.6,平均摩擦系数为0.059,往复摩擦的磨损率为9.48 mm3/(N·m),表面粗糙度为0.601 μm。
二氧化钛用于硅负极材料表面包覆改性的研究
王仕伟, 郑浩, 孟伟巍
2023, 44(5): 93-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.014
摘要(42) HTML (14) PDF(5)
摘要:
以TiCl4为钛源,商用纳米Si为硅源,采用水解法制备了核—壳结构的硅@二氧化钛(Si@TiO2)纳米复合材料。借助XRD、SEM、TEM和电化学性能测试等对材料进行了详细研究。结果显示,坚固的TiO2外壳在充放电过程中极大缓解了硅的体积膨胀,使得Si@TiO2展现出较好的电化学性能,其在1600 mAh/g大电流密度下的放电比容量为614.3 mAh/g。电流密度500 mA/g,循环100次后仍有877 mAh/g的放电比容量,容量保持率为51.8%。
资源环境与节能
含锌粉尘氢还原低碳高值化新路线构建
滕飞, 郭培民, 朱德庆, 龙红明, 李凯, 王磊, 孔令兵
2023, 44(5): 98-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.015
摘要(54) HTML (16) PDF(7)
摘要:
对国内外钢厂的含锌粉尘综合利用理论及技术进行了分析,火法还原工艺基于以煤为载体的高温碳冶金,能耗高、碳排放量大、污染严重是其难以回避的共性问题,同时还带来次氧化锌回收利用产生的能耗高、环境负荷大等新问题。根据团队以往研究经验,并结合目前国内外对低碳冶炼的新要求,提出了含锌粉尘氢还原低碳排放高值化利用技术思路:通过氢还原,将含锌粉尘中的铁和锌、铅、铋等有价金属还原,还原后的锌、铅、铋以气体形态被氢气载体带走,实现金属铁与有色金属的分离,含氢烟气再通过梯级冷凝分离锌、铅等有色金属。同时开展了含锌粉尘制备球团、氢还原理论和试验、含锌蒸汽分离理论分析及金属铁磁选等研究工作,为该技术思路的实施提供了坚实的基础。新技术有望实现钢厂含锌粉尘的低碳化冶炼,同时还可以得到附加值更高的金属锌及其它金属产品。
攀西某钒钛铁精矿提质降杂试验研究
李硕, 陈福林, 蔡先炎, 黄立雨, 王志杰, 吴宁, 黄延
2023, 44(5): 105-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.016
摘要(35) HTML (14) PDF(7)
摘要:
攀西某钒钛铁精矿TFe为55.88%,主要杂质元素化学成分为TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO,粒状钛铁矿及脉石矿物等杂质组分占比达14.26%,钛铁矿主要以客晶形式嵌布于钛磁铁矿基底中,粗、细粒铁精矿中杂质组分及嵌布特征差异显著。针对该样品,在实验室开展了“预先分级—粗粒再磨磁选”“预先分级—粗粒再磨磁选—细粒磁选”“深度磁选—分级—粗粒再磨磁选”3种工艺对比试验,以及电磁湿法鼓式磁选机、高频谐波磁选机、磁选柱3种磁选设备对比试验,并对提质前后铁精矿的主要化学成分及矿物组分进行了对比分析。研究表明,以电磁湿法鼓式磁选机为选别设备,采用“预先分级(0.074 mm)-粗粒再磨(−0.074 mm占96.50%)磁选—细粒直接磁选”工艺的提质效果最优,该钒钛铁精矿经提质后TFe提升3.36个百分点,杂质组分占比累计降低了6.92个百分点,TFe/TiO2提高了3.44个百分点。
北方某铁尾矿浮磷试验研究
荣一阳, 叶国华, 亢选雄, 朱思琴, 宋昌溆, 项新月, 张云
2023, 44(5): 111-115. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.017
摘要(33) HTML (13) PDF(5)
摘要:
北方某选铁尾矿含P2O5 2.93%,多数为晶质磷灰石,属于低品位磷资源。为了实现铁尾矿中磷的高效回收,针对其性质特点,进行了浮磷试验研究,并分析了主要因素的影响。最终,在最佳条件下(以氧化石蜡皂为捕收剂,用量为1200 g/t;碳酸钠为pH调整剂,用量为2 000 g/t;水玻璃为抑制剂,用量为200 g/t)采用“一粗—三精”的大开路小闭路流程,获得了理想的技术指标,磷精矿含P2O5达33.19%、回收率达82.98%。
硫酸法钛白废酸浓缩工艺研究
王海波, 孙科
2023, 44(5): 116-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.018
摘要(57) HTML (13) PDF(9)
摘要:
为了提升废酸浓缩效率,以现场废酸为原料,在实验室采用真空旋转蒸发仪模拟现场废酸真空蒸发浓缩,开展废酸浓缩工艺单因素试验及正交试验,然后以实验室研究结果为依据,在现场开展了废酸浓缩工艺优化工业试验。结果表明,在相同的硫酸浓度条件下,废酸相对纯硫酸密度大,且随着硫酸浓度的增加,两者密度差逐渐减少;随着废酸浓缩时间、浓缩温度及浓缩真空度的增加,废酸浓缩浓度均逐渐增加,影响废酸浓缩浓度的关键影响因素为浓缩时间、浓缩真空度、浓缩时间×浓缩真空度、浓缩温度,重要度排序为浓缩时间>浓缩真空度>浓缩真空度×浓缩时间>浓缩温度。工业试验结果表明,当废酸浓缩时间、浓缩温度及浓缩真空度分别由2.06 h、108 ℃及30 kPa提升至2.68 h、112 ℃及45 kPa时,一级浓缩酸浓度均值由29.5%提升至38.5%。研究结果为硫酸法钛白生产企业提升废酸浓缩效率提供了重要的数据及理论支撑。
钢铁冶金与材料
功率超声作用下钢液中空化泡尺寸的演变特性
王顺, 陈敏, 郭庆, 程伟浩
2023, 44(5): 122-129. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.019
摘要(51) HTML (19) PDF(8)
摘要:
利用四阶龙格库塔法,通过Matlab软件求解功率超声作用周期T与空化泡半径R之间的函数关系,研究了声压幅值、频率、初始平衡半径和气体多变指数对钢液中空化泡尺寸的影响。结果表明,1~2P0范围内产生稳态空化,频率和初始平衡半径的增加均使空化泡的峰值半径增大,初始平衡半径由5 μm增加至50 μm时,空化泡的峰值半径分别增加了0.35 μm和90.75 μm;频率由20 kHz增加至80 kHz时,空化泡的峰值半径仅增加了0.84 μm。3~100P0范围内产生瞬态空化,初始平衡半径由5 μm增加至20 μm时,空化泡的峰值半径由423.01 μm增加至896.12 μm,而初始平衡半径增加至50 μm时,空化泡的峰值半径减小为544.16 μm;频率为20 kHz时,空化泡经历2次膨胀与收缩过程后崩溃,空化泡的峰值半径为488.05 μm。气体多变指数对稳态和瞬态空化条件下的空化效应影响较小,当气体多变指数由1增加至1.65时,空化泡峰值半径分别减小了1.6 μm和0.35 μm。
钒含量对X80管线钢显微结构及强塑性影响研究
李龙飞, 林腾昌, 孟华栋, 张阳
2023, 44(5): 130-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.020
摘要(49) HTML (18) PDF(8)
摘要:
借助高分辨透射电镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术等手段分析了四种不同钒含量(0.036%,0.075%,0.110 %,0.150 %)X80管线钢中析出相和显微组织结构特征及对钢强塑性等性能的影响。结果表明,随着钒含量的升高,钢中纳米级析出相的数量和体积分数均呈增高趋势,四种试验钢中析出相尺寸主要集中在0~20 nm,且随着钢中钒含量的升高,尺寸小于10 nm的析出相数量增多,无论是晶内还是晶界附近析出的纳米级第二相颗粒均多为含钒的碳化物。四种不同钒含量试验钢的显微组织均由块状铁素体及粒状贝氏体组成,内部大角度晶界比例分别为23.27%、20.69%、23.13%和16.24%,钒含量最高的4#钢中的大角度晶界最少。随着钒含量由0.036%增加到0.075%,试验钢的抗拉强度和屈服强度均有明显的提高,然而钒含量进一步升高对试验钢的强度影响较小,甚至屈服强度还有一定的下降。试验钢强度的增加主要是纳米级析出相沉淀强化和细晶强化的共同作用,试验钢的塑性受钒含量变化的影响不大。
Nb-Ti高强钢中第二相粒子固溶行为及奥氏体晶粒长大规律研究
杨建伟, 杨钦, 吴静, 郑亚旭, 汪云辉
2023, 44(5): 139-145. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.021
摘要(40) HTML (15) PDF(4)
摘要:
采用透射电子显微镜、光学显微镜以及热力学计算,对Nb-Ti微合金化钢中纳米碳化物在高温加热过程中的固溶行为及奥氏体晶粒长大规律进行了研究。结果表明,在Nb-Ti微合金钢中,奥氏体晶粒尺寸和析出相的大小均受加热温度和保温时间的影响,奥氏体的晶粒尺寸随温度升高和保温时间延长而逐渐增大。与保温时间相比,加热温度对晶粒粗化率的影响更大。温度从950 ℃加热到1300 ℃,奥氏体晶粒尺寸从28.4 μm长大到94.6 μm,晶粒长大迅速;当加热温度达到1200 ℃,保温时间由10 min逐渐延长至120 min,奥氏体晶粒尺寸从79.4 μm逐渐增加到88.5 μm,晶粒长大速度缓慢。Nb-Ti微合金钢中的小尺寸析出相随着加热温度的升高逐渐溶解到奥氏体中,钢中碳化物总数量减少。未溶的析出物均为较大尺寸的(Ti,Nb)C。钢中未溶碳化物中Ti/Nb的原子比随加热温度的升高而增大。就热稳定性而言,碳化物中的Ti高于Nb,其回溶温度更高。随着温度的升高,Nb、Ti和C的固溶量逐渐增加,Nb-Ti微合金钢中析出相的体积分数逐渐降低。随着加热温度的升高,钢中细小的第二相粒子溶解,大大削弱了其对奥氏体晶界的钉扎强度,因此奥氏体晶界开始迁移,奥氏体晶粒开始迅速粗化。
基于材料计算下淬火配分钢的贝氏体设计
吴萌, 胡智评, 刘仁东, 林春青, 顾兴利, 徐鑫
2023, 44(5): 146-150. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.022
摘要(33) HTML (22) PDF(8)
摘要:
将材料热、动力学与中试试验相结合,针对商用淬火配分(Q&P,Quenching and Partitioning)钢的贝氏体进行优化设计。基于试验膨胀数据建立Bohemen切变模型,充分考虑淬火配分工艺下过时效等温阶段的组织演变复杂性,特别是回火阶段马氏体中碳化物析出特性以及对膨胀结果的影响,通过合理化数据对Bohemen模型进行修订,建立等温贝氏体相变动力学模型,实现贝氏体相变的精准预测。结合修订的Bohemen模型计算结果分析淬火配分钢中贝氏体/马氏体交互作用对残余奥氏体保留及稳定性的影响。结果显示,低淬火温度下马氏体板条间的残余奥氏体含量高,占据变形过程中的主导地位;反之,高淬火温度下贝氏体中的残余奥氏体含量高。由此形成基于材料计算下淬火配分钢的贝氏体优化设计。
Cr含量对500 MPa级高强抗震钢筋奥氏体化的影响
王闻涛, 刘星, 曹建春, 陈伟, 阴树标
2023, 44(5): 151-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.023
摘要(33) HTML (17) PDF(6)
摘要:
应用光学显微镜、扫描电镜等手段观察显微组织,研究了不同Cr含量钢筋在不同铸坯再加热温度和保温时间下奥氏体晶粒的变化,探讨了Cr含量对500 MPa级高强抗震钢筋奥氏体化的影响。结果表明,不同再加热温度范围内,Cr含量对试验钢奥氏体晶粒的影响规律不同。在950~1050 ℃温度区间时,含Cr钢奥氏体晶粒的生长速率慢,随钢中Cr含量的增加,奥氏体晶粒尺寸减小;高于1050 ℃时,奥氏体晶粒生长速率加快,随钢中Cr含量的增加,奥氏体晶粒尺寸增大。相同再加热温度下,随保温时间的延长,奥氏体晶粒长大。当Cr含量较高时,随着再加热温度的升高或保温时间的延长,Cr元素在晶界处偏聚减弱,导致奥氏体晶粒更容易长大和粗化。在再加热温度为1050 ℃、保温时间为30 min条件下含Cr试验钢可得到细小均匀的奥氏体组织。
高温、高应变率下9Cr18Mo不锈钢流变行为及本构模型研究
贾海深, 沈建成, 罗文翠, 易湘斌
2023, 44(5): 158-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.024
摘要(39) HTML (17) PDF(4)
摘要:
在UTM5305万能试验机和剖分式 Hopkinson 压杆试验装置上,对9Cr18Mo不锈钢进行了压缩试验研究,获得准静态(应变率为0.001~0.1 s−1)及动态下(温度范围为25~650 ℃,应变率范围为800~4000 s−1)的应力—应变曲线关系。由获取的应力—应变曲线,探讨了其高温度、高应变率下的流变行为。依据所得到的试验数据,对其进行了J-C、P-L两种本构模型参数的识别,并对比分析了两种本构模型的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)。结果表明,9Cr18Mo不锈钢具有应变率敏感性和显著的温度软化效应,即其流动应力随着应变率的增加而增加,随着温度的升高而显著下降。两种本构模型的相关系数(R)分别为0.9697、0.9896,平均相对误差(AARE)分别为2.77%、1.85%,即P-L本构模预测精度要高于J-C本构模型,更能精确地描述其高温、高应变率下的流变行为。
钛微合金化高强大梁钢高温热塑性能研究
宋裕, 高智君, 汪水泽, 尹晶晶
2023, 44(5): 167-175. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.025
摘要(47) HTML (20) PDF(6)
摘要:
通过高温拉伸试验研究了600~1300 ℃温度范围内不同Ti含量的钛微合金化高强大梁钢热塑性规律,基于Thermo-calc热力学计算软件对不同试验钢中主要析出相的析出区间进行计算,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对热拉伸断口形貌、断口析出物、显微组织特征进行观察和讨论。结果表明,随着四种试验钢中Ti含量的增加,低塑性区逐渐向下移动,低塑性区间宽度增加,含Ti量最高的950L钢热塑性显著下降。主要原因是沿晶界析出的网膜状铁素体弱化了晶界强度,为裂纹的萌生和扩展提供了条件。此外,在应力的作用下,钢中存在的微米级TiN颗粒及其析出物易于与基体间形成产生微孔,微孔聚集形成裂纹,从而降低试验钢的热塑性。因此,提出在保证矫直温度的前提下适当提高钢水冷却速率,抑制薄膜状先共析铁素体的析出及第二相析出,可有效改善试验钢在第III脆性区间的高温热塑性。
在线固溶处理对2507双相不锈钢组织及性能的影响
徐海健, 韩楚菲, 郭诚, 乔馨, 刘留, 沙孝春
2023, 44(5): 176-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.026
摘要(39) HTML (18) PDF(5)
摘要:
利用热轧试验机组、Zeiss光学金相显微镜及透射电子显微镜(TEM)研究了在线固溶处理工艺及轧后待温时间对其组织和性能的影响。结果表明,在线固溶处理与离线固溶处理相比铁素体含量更高,屈服强度和抗拉强度较高,塑性和低温韧性降低较为明显,随着轧后待温时间的增加,锯齿状奥氏体含量逐渐降低,并最终转变为岛状奥氏体。TEM分析表明,在线固溶处理的铁素体相内分布大量位错。随着待温时间增加,铁素体和奥氏体的相界处有Cr2N相析出,造成钢板的塑性和耐蚀性能降低,考虑到脆性相析出数量及奥氏体形态演变,轧后钢板应快速入水。
重轨钢连铸大方坯V型偏析形成分析
李红光, 徐明丽, 冯元超, 曾武
2023, 44(5): 180-187. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.027
摘要(42) HTML (24) PDF(4)
摘要:
针对重轨钢连铸大方坯V型偏析,检测了V型偏析的宏观形貌特征和凝固组织,计算对比了理论收缩体积与实际V型体积。通过凝固末端压下工艺对比、钢种对比及凝固组织调控试验,探究了V型偏析形成的影响因素。结果表明,重轨钢大方坯V型偏析分两步形成,首先是凝固前沿捕捉的晶核充分长大成粗大球化等轴晶组织后发生搭接,搭接产生封闭的富集溶质微区而形成初始V型偏析,进一步在钢液静压力和凝固收缩的负压抽吸等综合作用下发生组织滑移产生中心凹陷,导致V型偏析的宏观形貌进一步改变(减小V型角)而形成最终的V型偏析。建立了协同改善重轨钢大方坯V型偏析和中心偏析的关键工艺,实现了连铸坯V型偏析和中心偏析协同改善。
CMT熔钎焊工艺对铝/钢异种金属焊接接头组织及性能的影响
余腾义, 李伟, 喻高扬, 李岩, 陈树海, 刘珂
2023, 44(5): 188-194. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.028
摘要(56) HTML (17) PDF(5)
摘要:
采用厚度均为2 mm的Q235钢与5052铝合金板进行CMT电弧对接熔钎焊,研究焊接速度、送丝速度对接头焊缝成形、界面微观组织与力学性能的影响。试验结果表明,在送丝速度为5.6 m/min、焊接速度为0.48 m/min时背部成形良好,钎料在母材的润湿铺展较好。界面处生成了平均厚度小于10 μm的金属间化合物层,其成分以针状向钢侧生长的Fe2Al5和靠近铝侧的较为均匀的FeAl3为主。当钎料润湿铺展较好且有背部成形时,接头强度较高,接头在铝母材处发生颈缩,接头承载强度可达158.3 MPa。其余试样均断裂在铝/钢界面处,随着界面处金属间化合物厚度的降低,强度有所提高。铣除余高后,接头强度明显降低,接头最高抗拉强度仅为67.9 MPa。
铸坯与钢轨成品表面缺陷继承关系研究
陶功明, 朱军, 邓峰, 孙进
2023, 44(5): 195-200. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.029
摘要(41) HTML (19) PDF(4)
摘要:
通过在无超标缺陷的铸坯表面的轧制滑移区域和轧制稳定区域分别制作人造缺陷,采用正常的加热、轧制、矫直工艺,并依据轧制延伸系数在钢轨成品对应人造缺陷处取样、打磨,采取涡流探伤仪等无损检测设备分析缺陷形貌,判断铸坯与钢轨成品表面缺陷明显的对应关系。同时,通过分析钢轨缺陷形貌及分布,推断铸坯缺陷的演变规律,拟合铸坯与钢轨成品表面缺陷的继承关系,利用该继承关系成功将钢轨上的缺陷溯源回铸坯上,缺陷溯源形貌对应度高达90%,缺陷溯源定位误差±2‰。可以帮助技术人员快速准确地定位铸坯上的缺陷位置,预估铸坯上的缺陷形貌及产生区域,即时选取合适的应对策略,进行缺陷消除,有效提升钢轨良品率。
GB/T 3623-2022《钛及钛合金丝》标准解析
解晨, 魏佳琦, 张伟, 冯永琦, 冯军宁, 马忠贤, 胡志杰, 陶海林
2023, 44(5): 201-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.030
摘要(64) HTML (27) PDF(15)
摘要:
主要介绍新版标准GB/T 3623-2022的修订背景、历史演变以及标准解析,以期为标准在后续引用、生产、验收过程提供指导,加深对新版标准的理解,从而更全面、系统地掌握和应用新版标准。