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戴川, 陳攀, 孫偉, 王洪彬, 楊耀輝

2023, 44(5): 1-7. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.001

摘要(468) HTML (187) PDF(31)

摘要:
針對鈦鐵礦浮選分離的難題，對鈦鐵礦粗選進行了詳細的單因素變量試驗，確定了影響鈦鐵礦浮選的主要參數及其最佳工藝條件。為了解浮選時各參數的交互作用并進行優化，采用響應面法進行了詳細研究。結果表明，試驗建立的精礦TiO₂品位及回收率響應面模型可靠，硫酸與柴油的交互作用對精礦TiO₂品位及回收率具有顯著影響。在優化后的最佳工藝條件（硫酸用量為1.61 kg/t、MOH用量為2.82 kg/t，柴油用量為0.81 kg/t）下進行驗證試驗，得到TiO₂品位為32.58%，回收率為77.60%的鈦粗選精礦，這一結果與模型預測值相吻合。在粗選的基礎上進行全流程開路浮選試驗，得到了TiO₂品位為47.21%，回收率為49.28%的鈦精礦。

鈦鐵礦浮選動力學測試及分析

馬寵涵, 樊學賽, 陳飛飛

2023, 44(5): 8-14. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.002

摘要(516) HTML (149) PDF(14)

摘要:
磁選加浮選逐漸成為鈦鐵礦綜合回收的最佳工藝流程，浮選回收面臨著礦石比重大、粒度粗、礦漿濃度高（約65%）、作業產率大等特點。針對某廠現有浮選流程，進行了選鈦浮選機浮選動力學測試及分析。空氣分散度測試表明各臺浮選機空氣分散度偏小，空氣在槽體截面上分散不均，同時吸漿槽浮選機空氣分散度明顯小于直流槽，空氣分散效果不理想；氣泡負載率測試表明粗粒級礦物上升運輸過程中脫落概率大，回收效果較差；礦漿懸浮能力測試表明浮選機均存在明顯的礦漿分層現象，即距溢流堰1100 mm以下礦漿濃度相差不大，隨著距溢流堰深度減小，濃度明顯下降，近溢流堰區域的礦漿濃度明顯小于葉輪區域；浮選機氣含率分布不均勻，表明浮選機操作過程中缺乏規律，不能夠保證礦物顆粒與氣泡間的碰撞、粘附概率。

新疆某低品位釩鈦磁鐵礦鐵、鈦綜合回收試驗研究

馬東林, 楊耀輝, 鄧建, 嚴偉平, 王洪彬

2023, 44(5): 15-22. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.003

摘要(559) HTML (163) PDF(41)

摘要:
針對新疆某低品位釩鈦磁鐵礦資源，進行了鐵、鈦選礦高效綜合回收試驗研究，根據礦石特性，開發了階磨階選回收鐵—強磁預富集+浮選回收鈦的鐵、鈦綜合回收技術工藝流程。選鐵流程最終獲得產率16.43%，TFe品位57.08%，Fe回收率53.24%的鐵精礦產品；選鈦預富集最終獲得產率23.35%，TiO₂品位16.30%，回收率50.22%的鈦鐵礦入浮物料產品；浮選選鈦最終獲得產率25.60%，TiO₂品位48.02%、TiO₂作業回收率為75.62%的鈦精礦產品。指標良好，為該地區低品位釩鈦磁鐵礦的鐵、鈦資源回收提供了技術參考。

油酸與苯甲羥肟酸對鈦鐵礦浮選作用的差異

楊招君, 謝寶華, 梁燾茂, 王豐雨, 鐘森林

2023, 44(5): 23-27. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.004

摘要(433) HTML (130) PDF(13)

摘要:
從鈦鐵礦界面性質研究出發，通過單礦物浮選試驗、捕收劑吸附量、接觸角及ζ電位測定，對比研究了油酸、苯甲羥肟酸對鈦鐵礦浮選作用的差異。認為油酸、苯甲羥肟酸在礦漿中均與鈦鐵礦表面發生了物理吸附和化學吸附，但主要以化學吸附為主。且苯甲羥肟酸對鈦鐵礦的浮選性能優于油酸，為新型鈦鐵礦捕收劑的研發奠定了理論基礎。

青海某低品位難選鐵礦選礦試驗研究

羅云波, 肖金雄, 石云良, 謝寶華

2023, 44(5): 28-35. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.005

摘要(420) HTML (153) PDF(11)

摘要:
針對青海某難選鐵礦石鐵品位較低，磁鐵礦嵌布粒度細，與脈石礦物關系復雜的特點，采用干拋—階段磨礦—階段磁選的工藝流程進行試驗研究，該工藝流程的主要特點是在干拋和一段磨礦作業時可以拋掉大量的尾礦，大幅度降低后續磨礦作業的入磨量。結果表明，經過四段磨礦，在最終磨礦細度?0.025 mm占95.15%時，可以獲得含TFe 64.10％，TFe回收率為70.45%的鐵精礦，較好地實現了該低品位難選鐵礦的回收。同時，分析了四段鐵精礦中的磁鐵礦仍有少部分呈鐵的貧連生體產出，其組成是影響鐵精礦品位難以進一步提高的主要原因。

國外某難選鈦鐵礦選礦試驗研究

謝寶華, 羅云波, 王豐雨, 梁燾茂, 楊招君

2023, 44(5): 36-40. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.006

摘要(477) HTML (133) PDF(20)

摘要:
針對國外某鈦鐵礦礦物組成復雜，有價礦物之間共生關系密切，且鈦鐵礦嵌布粒度細等問題，采用階段磨礦—階段選別的磁選—浮選工藝流程對該難選鈦鐵礦礦石進行了選礦工藝試驗研究。結果表明，對含TFe 55.36%、TiO₂ 9.91%的原礦，采用該工藝后，可獲得TFe品位64.50%，回收率81.70%的鐵精礦和TiO₂品位為47.22%、回收率為50.55%的鈦精礦。該工藝為開發利用該礦產資源提供了技術支撐。

基于Mathews和FLAC^3D的采場結構參數優化研究

李翠, 張良兵, 陳濤, 羅少琛

2023, 44(5): 41-47. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.007

摘要(538) HTML (228) PDF(13)

摘要:
以攀西某地下礦山為例，基于Mathews穩定圖法和經驗類比法估算采場暴露面積，推薦采場頂板允許暴露面積為800～1200 m²，礦體側幫允許暴露面積為4000～5000 m²。基于FLAC^3D數值模擬分析優化采場結構參數，結果表明，隨采場長度和階段高度增大，采場周圍的最大拉應力、最大壓應力和最大剪應力都呈增加趨勢。結合礦山現有開拓系統，推薦攀西某地下礦山階段高度為60 m，采場長度為60 m。

攀西某鐵礦山無底柱分段崩落法覆蓋層厚度分析與研究

張良兵, 冷建勇, 李翠, 陳濤, 羅少琛

2023, 44(5): 48-52. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.008

摘要(425) HTML (201) PDF(16)

摘要:
針對攀西某鐵礦山露天轉地下崩落法開采覆蓋層合理厚度的確定問題，采用相似模型試驗與數值模擬相結合的方式，分析研究了放礦過程中不同厚度覆蓋層顆粒的運動速度、軌跡及覆蓋層整體的沉降變化情況。結果表明，數值模擬結果與室內相似材料試驗匹配程度高，覆蓋層35、40 m時，表面起伏角度小，結構完整，均能滿足礦山安全生產需要。結合安全規程，覆蓋層厚度取40 m更安全、合理。

加氧對碳化渣低溫氯化選擇性影響的熱力學分析

岳東, 溫良英, 陳榮, 王建鑫, 楊仰軍

2023, 44(5): 53-60. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.009

摘要(458) HTML (172) PDF(33)

摘要:
利用Factsage熱力學軟件及數據庫，計算分析了引入氧氣對碳化鈦渣中TiC和鈣鎂氧化物氯化的影響，以及加氧選擇性強化碳化渣中TiC氯化反應的同時減少或抑制鈣鎂氧化物氯化反應的調控方案。結果表明，加氧低溫氯化可促進渣中TiC的氯化反應進程，提高TiC的氯化率；當低溫氯化反應溫度為500 ℃時，在Cl₂/TiC摩爾比為1.80～3.50范圍內，MgO不發生氯化反應，氧氣的引入可以使CaO氯化反應受到抑制，降低CaO氯化率；氯氧氣體摩爾比為4.00:1.00，氯化反應使碳化渣中TiC質量分數減小至4.02%時，可將氯化氣體切換為氯氣與氮氣的混合氣體，進一步氯化渣中殘留的TiC直至2.50%以下；此加氧分步氯化與不加氧直接氯化相比，氯氣總消耗量可減少25.69%，CaO總氯化率可減少37.74%。

Ti-55511合金熱變形行為及組織演變研究

牟芃威, 呂書鋒, 楊培杰, 康煦東, 杜趙新

2023, 44(5): 61-67. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.010

摘要(360) HTML (231) PDF(19)

摘要:
通過等溫熱壓縮模擬方法在溫度為700～950 ℃和應變速率為0.001～10 s^?1的工藝下研究了Ti-55511合金的熱變形行為。結果表明，合金的軟化機制對熱加工參數的變化很敏感，在高應變速率及低變形溫度的匹配下，合金因動態回復/再結晶所造成的軟化行為在與形變硬化的競爭中占據主導地位，表現為流變應力的降低。此外，再結晶軟化與形變硬化在高變形溫度與低應變速率的匹配下達到平衡狀態。對比功率耗散因子（η）可以發現，低應變速率條件下的η值較高，組織分布較為均勻，熱加工性能良好。

后處理對退火態Ti75合金組織與性能的影響

尹艷超, 李龍騰, 呂逸帆, 孫志杰, 余巍, 蔣鵬

2023, 44(5): 68-75. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.011

摘要(376) HTML (157) PDF(25)

摘要:
為了研究后處理對退火態Ti75合金性能的影響，采用不同后處理溫度和冷卻速率對退火態Ti75合金進行處理，利用OM、SEM分析了顯微組織演變，并研究了顯微組織對拉伸、沖擊性能的影響。結果表明，后處理溫度較低時，等軸α相的體積分數無明顯變化；當溫度升至足夠高時，等軸α相開始溶解，其體積分數隨著溫度的升高逐漸降低。退火態Ti75合金經750～950 ℃處理后空冷的強度、沖擊韌性變化趨勢與爐冷基本相同。屈服強度、抗拉強度隨后處理溫度的升高呈現先降低后升高又降低的趨勢，強度升高的主要原因是β轉變組織中數量較多的細小α相難以變形；沖擊韌性在低溫區無明顯變化，而后隨溫度的升高而逐漸升高。退火態Ti75合金經相同溫度處理后空冷的強度高于爐冷；在低溫區，空冷后的沖擊韌性高于爐冷，高溫區則呈現相反的規律。

焊后熱處理對鈦合金對接板疲勞壽命影響的數值模擬

羅家元, 張宇翔, 呂晨軻

2023, 44(5): 76-83. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.012

摘要(427) HTML (186) PDF(14)

摘要:
基于有限元軟件建立了考慮蠕變應力松弛效應的30 mm厚TC4鈦合金對接板的熱—彈—塑性有限元模型，采用該模型模擬了TC4鈦合金對接板電子束焊接過程中的溫度場與應力場，對比了3種焊后熱處理工藝下對接板內部殘余應力分布情況，得出最優的焊后熱處理工藝。通過疲勞分析軟件fe-safe分析了焊后熱處理對于對接板疲勞性能的影響。結果表明，數值模擬得到的殘余應力分布情況較為準確。對接板經過700 ℃$ \times $2 h焊后熱處理，其內部橫向、縱向殘余應力基本完全消除，峰值分別為28、46.3 MPa。蠕變效應在焊后熱處理消除殘余應力的過程中起重要作用，經過焊后熱處理，對接板焊縫與熱影響區的疲勞安全系數由0.192提升至0.7左右。

鈦鋁基多元合金氮化層的耐磨性能研究

張倩, 馬蘭, 楊紹利, 朱奎松

2023, 44(5): 84-92. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.013

摘要(315) HTML (162) PDF(11)

摘要:
以攀枝花酸溶性鈦渣、鋁粉、氧化鈣為原料制備鈦鋁基多元合金，并將鈦鋁基多元合金在不同溫度不同時間條件下直接氮化處理，得到氮化層。采用掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計、摩擦磨損試驗機、三維形貌儀等對制得的氮化層的性能進行檢測分析。結果表明，在不同條件下對鈦鋁基多元合金進行直接氮化，均能提高合金的表面硬度及耐磨性。氮化溫度對合金硬度及耐磨性能的影響較大，氮化時間為2 h時，適宜的氮化溫度為800 ℃，此時氮化層的平均硬度（HV）高達698.8，平均摩擦系數為0.120，往復摩擦的磨損率為19.44 mm³/（N·m），表面粗糙度為0.731 μm；氮化溫度為900 ℃時，適宜的氮化時間為3 h，此時得到的氮化層硬度（HV）為682.6，平均摩擦系數為0.059，往復摩擦的磨損率為9.48 mm³/（N·m），表面粗糙度為0.601 μm。

二氧化鈦用于硅負極材料表面包覆改性的研究

王仕偉, 鄭浩, 孟偉巍

2023, 44(5): 93-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.014

摘要(597) HTML (173) PDF(32)

摘要:
以TiCl₄為鈦源，商用納米Si為硅源，采用水解法制備了核—殼結構的硅@二氧化鈦（Si@TiO₂）納米復合材料。借助XRD、SEM、TEM和電化學性能測試等對材料進行了詳細研究。結果顯示，堅固的TiO₂外殼在充放電過程中極大緩解了硅的體積膨脹，使得Si@TiO₂展現出較好的電化學性能，其在1600 mAh/g大電流密度下的放電比容量為614.3 mAh/g。電流密度500 mA/g，循環100次后仍有877 mAh/g的放電比容量，容量保持率為51.8%。

含鋅粉塵氫還原低碳高值化新路線構建

滕飛, 郭培民, 朱德慶, 龍紅明, 李凱, 王磊, 孔令兵

2023, 44(5): 98-104. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.015

摘要(369) HTML (149) PDF(20)

摘要:
對國內外鋼廠的含鋅粉塵綜合利用理論及技術進行了分析，火法還原工藝基于以煤為載體的高溫碳冶金，能耗高、碳排放量大、污染嚴重是其難以回避的共性問題，同時還帶來次氧化鋅回收利用產生的能耗高、環境負荷大等新問題。根據團隊以往研究經驗，并結合目前國內外對低碳冶煉的新要求，提出了含鋅粉塵氫還原低碳排放高值化利用技術思路：通過氫還原，將含鋅粉塵中的鐵和鋅、鉛、鉍等有價金屬還原，還原后的鋅、鉛、鉍以氣體形態被氫氣載體帶走，實現金屬鐵與有色金屬的分離，含氫煙氣再通過梯級冷凝分離鋅、鉛等有色金屬。同時開展了含鋅粉塵制備球團、氫還原理論和試驗、含鋅蒸汽分離理論分析及金屬鐵磁選等研究工作，為該技術思路的實施提供了堅實的基礎。新技術有望實現鋼廠含鋅粉塵的低碳化冶煉，同時還可以得到附加值更高的金屬鋅及其它金屬產品。

攀西某釩鈦鐵精礦提質降雜試驗研究

李碩, 陳福林, 蔡先炎, 黃立雨, 王志杰, 吳寧, 黃延

2023, 44(5): 105-110. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.016

摘要(404) HTML (143) PDF(17)

摘要:
攀西某釩鈦鐵精礦TFe為55.88%，主要雜質元素化學成分為TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO，粒狀鈦鐵礦及脈石礦物等雜質組分占比達14.26%，鈦鐵礦主要以客晶形式嵌布于鈦磁鐵礦基底中，粗、細粒鐵精礦中雜質組分及嵌布特征差異顯著。針對該樣品，在實驗室開展了“預先分級—粗粒再磨磁選”“預先分級—粗粒再磨磁選—細粒磁選”“深度磁選—分級—粗粒再磨磁選”3種工藝對比試驗，以及電磁濕法鼓式磁選機、高頻諧波磁選機、磁選柱3種磁選設備對比試驗，并對提質前后鐵精礦的主要化學成分及礦物組分進行了對比分析。研究表明，以電磁濕法鼓式磁選機為選別設備，采用“預先分級（0.074 mm）-粗粒再磨（?0.074 mm占96.50%）磁選—細粒直接磁選”工藝的提質效果最優，該釩鈦鐵精礦經提質后TFe提升3.36個百分點，雜質組分占比累計降低了6.92個百分點，TFe/TiO₂提高了3.44個百分點。

北方某鐵尾礦浮磷試驗研究

榮一陽, 葉國華, 亢選雄, 朱思琴, 宋昌溆, 項新月, 張云

2023, 44(5): 111-115. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.017

摘要(411) HTML (181) PDF(12)

摘要:
北方某選鐵尾礦含P₂O₅2.93%，多數為晶質磷灰石，屬于低品位磷資源。為了實現鐵尾礦中磷的高效回收，針對其性質特點，進行了浮磷試驗研究，并分析了主要因素的影響。最終，在最佳條件下（以氧化石蠟皂為捕收劑，用量為1200 g/t；碳酸鈉為pH調整劑，用量為2 000 g/t；水玻璃為抑制劑，用量為200 g/t）采用“一粗—三精”的大開路小閉路流程，獲得了理想的技術指標，磷精礦含P₂O₅達33.19%、回收率達82.98%。

硫酸法鈦白廢酸濃縮工藝研究

王海波, 孫科

2023, 44(5): 116-121. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.018

摘要(555) HTML (191) PDF(27)

摘要:
為了提升廢酸濃縮效率，以現場廢酸為原料，在實驗室采用真空旋轉蒸發儀模擬現場廢酸真空蒸發濃縮，開展廢酸濃縮工藝單因素試驗及正交試驗，然后以實驗室研究結果為依據，在現場開展了廢酸濃縮工藝優化工業試驗。結果表明，在相同的硫酸濃度條件下，廢酸相對純硫酸密度大，且隨著硫酸濃度的增加，兩者密度差逐漸減少；隨著廢酸濃縮時間、濃縮溫度及濃縮真空度的增加，廢酸濃縮濃度均逐漸增加，影響廢酸濃縮濃度的關鍵影響因素為濃縮時間、濃縮真空度、濃縮時間×濃縮真空度、濃縮溫度，重要度排序為濃縮時間＞濃縮真空度＞濃縮真空度×濃縮時間＞濃縮溫度。工業試驗結果表明，當廢酸濃縮時間、濃縮溫度及濃縮真空度分別由2.06 h、108 ℃及30 kPa提升至2.68 h、112 ℃及45 kPa時，一級濃縮酸濃度均值由29.5%提升至38.5%。研究結果為硫酸法鈦白生產企業提升廢酸濃縮效率提供了重要的數據及理論支撐。

功率超聲作用下鋼液中空化泡尺寸的演變特性

王順, 陳敏, 郭慶, 程偉浩

2023, 44(5): 122-129. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.019

摘要(359) HTML (137) PDF(14)

摘要:
利用四階龍格庫塔法，通過Matlab軟件求解功率超聲作用周期T與空化泡半徑R之間的函數關系，研究了聲壓幅值、頻率、初始平衡半徑和氣體多變指數對鋼液中空化泡尺寸的影響。結果表明，1～2P₀范圍內產生穩態空化，頻率和初始平衡半徑的增加均使空化泡的峰值半徑增大，初始平衡半徑由5 μm增加至50 μm時，空化泡的峰值半徑分別增加了0.35 μm和90.75 μm；頻率由20 kHz增加至80 kHz時，空化泡的峰值半徑僅增加了0.84 μm。3～100P₀范圍內產生瞬態空化，初始平衡半徑由5 μm增加至20 μm時，空化泡的峰值半徑由423.01 μm增加至896.12 μm，而初始平衡半徑增加至50 μm時，空化泡的峰值半徑減小為544.16 μm；頻率為20 kHz時，空化泡經歷2次膨脹與收縮過程后崩潰，空化泡的峰值半徑為488.05 μm。氣體多變指數對穩態和瞬態空化條件下的空化效應影響較小，當氣體多變指數由1增加至1.65時，空化泡峰值半徑分別減小了1.6 μm和0.35 μm。

釩含量對X80管線鋼顯微結構及強塑性影響研究

李龍飛, 林騰昌, 孟華棟, 張陽

2023, 44(5): 130-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.020

摘要(401) HTML (153) PDF(25)

摘要:
借助高分辨透射電鏡、掃描電鏡、電子背散射衍射技術等手段分析了四種不同釩含量（0.036%，0.075%，0.110 %，0.150 %）X80管線鋼中析出相和顯微組織結構特征及對鋼強塑性等性能的影響。結果表明，隨著釩含量的升高，鋼中納米級析出相的數量和體積分數均呈增高趨勢，四種試驗鋼中析出相尺寸主要集中在0～20 nm，且隨著鋼中釩含量的升高，尺寸小于10 nm的析出相數量增多，無論是晶內還是晶界附近析出的納米級第二相顆粒均多為含釩的碳化物。四種不同釩含量試驗鋼的顯微組織均由塊狀鐵素體及粒狀貝氏體組成，內部大角度晶界比例分別為23.27%、20.69%、23.13%和16.24%，釩含量最高的4^#鋼中的大角度晶界最少。隨著釩含量由0.036%增加到0.075%，試驗鋼的抗拉強度和屈服強度均有明顯的提高，然而釩含量進一步升高對試驗鋼的強度影響較小，甚至屈服強度還有一定的下降。試驗鋼強度的增加主要是納米級析出相沉淀強化和細晶強化的共同作用，試驗鋼的塑性受釩含量變化的影響不大。

Nb-Ti高強鋼中第二相粒子固溶行為及奧氏體晶粒長大規律研究

楊建偉, 楊欽, 吳靜, 鄭亞旭, 汪云輝

2023, 44(5): 139-145. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.021

摘要(495) HTML (229) PDF(26)

摘要:
采用透射電子顯微鏡、光學顯微鏡以及熱力學計算，對Nb-Ti微合金化鋼中納米碳化物在高溫加熱過程中的固溶行為及奧氏體晶粒長大規律進行了研究。結果表明，在Nb-Ti微合金鋼中，奧氏體晶粒尺寸和析出相的大小均受加熱溫度和保溫時間的影響，奧氏體的晶粒尺寸隨溫度升高和保溫時間延長而逐漸增大。與保溫時間相比，加熱溫度對晶粒粗化率的影響更大。溫度從950 ℃加熱到1300 ℃，奧氏體晶粒尺寸從28.4 μm長大到94.6 μm，晶粒長大迅速；當加熱溫度達到1200 ℃，保溫時間由10 min逐漸延長至120 min，奧氏體晶粒尺寸從79.4 μm逐漸增加到88.5 μm，晶粒長大速度緩慢。Nb-Ti微合金鋼中的小尺寸析出相隨著加熱溫度的升高逐漸溶解到奧氏體中，鋼中碳化物總數量減少。未溶的析出物均為較大尺寸的(Ti,Nb)C。鋼中未溶碳化物中Ti/Nb的原子比隨加熱溫度的升高而增大。就熱穩定性而言，碳化物中的Ti高于Nb，其回溶溫度更高。隨著溫度的升高，Nb、Ti和C的固溶量逐漸增加，Nb-Ti微合金鋼中析出相的體積分數逐漸降低。隨著加熱溫度的升高，鋼中細小的第二相粒子溶解，大大削弱了其對奧氏體晶界的釘扎強度，因此奧氏體晶界開始遷移，奧氏體晶粒開始迅速粗化。

基于材料計算下淬火配分鋼的貝氏體設計

吳萌, 胡智評, 劉仁東, 林春青, 顧興利, 徐鑫

2023, 44(5): 146-150. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.022

摘要(305) HTML (144) PDF(13)

摘要:
將材料熱、動力學與中試試驗相結合，針對商用淬火配分（Q&P，Quenching and Partitioning）鋼的貝氏體進行優化設計。基于試驗膨脹數據建立Bohemen切變模型，充分考慮淬火配分工藝下過時效等溫階段的組織演變復雜性，特別是回火階段馬氏體中碳化物析出特性以及對膨脹結果的影響，通過合理化數據對Bohemen模型進行修訂，建立等溫貝氏體相變動力學模型，實現貝氏體相變的精準預測。結合修訂的Bohemen模型計算結果分析淬火配分鋼中貝氏體/馬氏體交互作用對殘余奧氏體保留及穩定性的影響。結果顯示，低淬火溫度下馬氏體板條間的殘余奧氏體含量高，占據變形過程中的主導地位；反之，高淬火溫度下貝氏體中的殘余奧氏體含量高。由此形成基于材料計算下淬火配分鋼的貝氏體優化設計。

Cr含量對500 MPa級高強抗震鋼筋奧氏體化的影響

王聞濤, 劉星, 曹建春, 陳偉, 陰樹標

2023, 44(5): 151-157. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.023

摘要(302) HTML (129) PDF(16)

摘要:
應用光學顯微鏡、掃描電鏡等手段觀察顯微組織，研究了不同Cr含量鋼筋在不同鑄坯再加熱溫度和保溫時間下奧氏體晶粒的變化，探討了Cr含量對500 MPa級高強抗震鋼筋奧氏體化的影響。結果表明，不同再加熱溫度范圍內，Cr含量對試驗鋼奧氏體晶粒的影響規律不同。在950～1050 ℃溫度區間時，含Cr鋼奧氏體晶粒的生長速率慢，隨鋼中Cr含量的增加，奧氏體晶粒尺寸減??；高于1050 ℃時，奧氏體晶粒生長速率加快，隨鋼中Cr含量的增加，奧氏體晶粒尺寸增大。相同再加熱溫度下，隨保溫時間的延長，奧氏體晶粒長大。當Cr含量較高時，隨著再加熱溫度的升高或保溫時間的延長，Cr元素在晶界處偏聚減弱，導致奧氏體晶粒更容易長大和粗化。在再加熱溫度為1050 ℃、保溫時間為30 min條件下含Cr試驗鋼可得到細小均勻的奧氏體組織。

高溫、高應變率下9Cr18Mo不銹鋼流變行為及本構模型研究

賈海深, 沈建成, 羅文翠, 易湘斌

2023, 44(5): 158-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.024

摘要(424) HTML (147) PDF(15)

摘要:
在UTM5305萬能試驗機和剖分式 Hopkinson 壓桿試驗裝置上，對9Cr18Mo不銹鋼進行了壓縮試驗研究，獲得準靜態（應變率為0.001～0.1 s^?1）及動態下（溫度范圍為25～650 ℃，應變率范圍為800～4000 s^?1）的應力—應變曲線關系。由獲取的應力—應變曲線，探討了其高溫度、高應變率下的流變行為。依據所得到的試驗數據，對其進行了J-C、P-L兩種本構模型參數的識別，并對比分析了兩種本構模型的相關系數（R）和平均相對誤差（AARE）。結果表明，9Cr18Mo不銹鋼具有應變率敏感性和顯著的溫度軟化效應，即其流動應力隨著應變率的增加而增加，隨著溫度的升高而顯著下降。兩種本構模型的相關系數（R）分別為0.9697、0.9896，平均相對誤差（AARE）分別為2.77%、1.85%，即P-L本構模預測精度要高于J-C本構模型，更能精確地描述其高溫、高應變率下的流變行為。

鈦微合金化高強大梁鋼高溫熱塑性能研究

宋裕, 高智君, 汪水澤, 尹晶晶

2023, 44(5): 167-175. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.025

摘要(473) HTML (187) PDF(22)

摘要:
通過高溫拉伸試驗研究了600～1300 ℃溫度范圍內不同Ti含量的鈦微合金化高強大梁鋼熱塑性規律，基于Thermo-calc熱力學計算軟件對不同試驗鋼中主要析出相的析出區間進行計算，利用光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）對熱拉伸斷口形貌、斷口析出物、顯微組織特征進行觀察和討論。結果表明，隨著四種試驗鋼中Ti含量的增加，低塑性區逐漸向下移動，低塑性區間寬度增加，含Ti量最高的950L鋼熱塑性顯著下降。主要原因是沿晶界析出的網膜狀鐵素體弱化了晶界強度，為裂紋的萌生和擴展提供了條件。此外，在應力的作用下，鋼中存在的微米級TiN顆粒及其析出物易于與基體間形成產生微孔，微孔聚集形成裂紋，從而降低試驗鋼的熱塑性。因此，提出在保證矯直溫度的前提下適當提高鋼水冷卻速率，抑制薄膜狀先共析鐵素體的析出及第二相析出，可有效改善試驗鋼在第III脆性區間的高溫熱塑性。

在線固溶處理對2507雙相不銹鋼組織及性能的影響

徐海健, 韓楚菲, 郭誠, 喬馨, 劉留, 沙孝春

2023, 44(5): 176-179. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.026

摘要(482) HTML (136) PDF(16)

摘要:
利用熱軋試驗機組、Zeiss光學金相顯微鏡及透射電子顯微鏡（TEM）研究了在線固溶處理工藝及軋后待溫時間對其組織和性能的影響。結果表明，在線固溶處理與離線固溶處理相比鐵素體含量更高，屈服強度和抗拉強度較高，塑性和低溫韌性降低較為明顯，隨著軋后待溫時間的增加，鋸齒狀奧氏體含量逐漸降低，并最終轉變為島狀奧氏體。TEM分析表明，在線固溶處理的鐵素體相內分布大量位錯。隨著待溫時間增加，鐵素體和奧氏體的相界處有Cr₂N相析出，造成鋼板的塑性和耐蝕性能降低，考慮到脆性相析出數量及奧氏體形態演變，軋后鋼板應快速入水。

重軌鋼連鑄大方坯V型偏析形成分析

李紅光, 徐明麗, 馮元超, 曾武

2023, 44(5): 180-187. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.027

摘要(523) HTML (139) PDF(22)

摘要:
針對重軌鋼連鑄大方坯V型偏析，檢測了V型偏析的宏觀形貌特征和凝固組織，計算對比了理論收縮體積與實際V型體積。通過凝固末端壓下工藝對比、鋼種對比及凝固組織調控試驗，探究了V型偏析形成的影響因素。結果表明，重軌鋼大方坯V型偏析分兩步形成，首先是凝固前沿捕捉的晶核充分長大成粗大球化等軸晶組織后發生搭接，搭接產生封閉的富集溶質微區而形成初始V型偏析，進一步在鋼液靜壓力和凝固收縮的負壓抽吸等綜合作用下發生組織滑移產生中心凹陷，導致V型偏析的宏觀形貌進一步改變（減小V型角）而形成最終的V型偏析。建立了協同改善重軌鋼大方坯V型偏析和中心偏析的關鍵工藝，實現了連鑄坯V型偏析和中心偏析協同改善。

CMT熔釬焊工藝對鋁/鋼異種金屬焊接接頭組織及性能的影響

余騰義, 李偉, 喻高揚, 李巖, 陳樹海, 劉珂

2023, 44(5): 188-194. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.028

摘要(569) HTML (152) PDF(17)

摘要:
采用厚度均為2 mm的Q235鋼與5052鋁合金板進行CMT電弧對接熔釬焊，研究焊接速度、送絲速度對接頭焊縫成形、界面微觀組織與力學性能的影響。試驗結果表明，在送絲速度為5.6 m/min、焊接速度為0.48 m/min時背部成形良好，釬料在母材的潤濕鋪展較好。界面處生成了平均厚度小于10 μm的金屬間化合物層，其成分以針狀向鋼側生長的Fe₂Al₅和靠近鋁側的較為均勻的FeAl₃為主。當釬料潤濕鋪展較好且有背部成形時，接頭強度較高，接頭在鋁母材處發生頸縮，接頭承載強度可達158.3 MPa。其余試樣均斷裂在鋁/鋼界面處，隨著界面處金屬間化合物厚度的降低，強度有所提高。銑除余高后，接頭強度明顯降低，接頭最高抗拉強度僅為67.9 MPa。

鑄坯與鋼軌成品表面缺陷繼承關系研究

陶功明, 朱軍, 鄧峰, 孫進

2023, 44(5): 195-200. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.029

摘要(426) HTML (190) PDF(12)

摘要:
通過在無超標缺陷的鑄坯表面的軋制滑移區域和軋制穩定區域分別制作人造缺陷，采用正常的加熱、軋制、矯直工藝，并依據軋制延伸系數在鋼軌成品對應人造缺陷處取樣、打磨，采取渦流探傷儀等無損檢測設備分析缺陷形貌，判斷鑄坯與鋼軌成品表面缺陷明顯的對應關系。同時，通過分析鋼軌缺陷形貌及分布，推斷鑄坯缺陷的演變規律，擬合鑄坯與鋼軌成品表面缺陷的繼承關系，利用該繼承關系成功將鋼軌上的缺陷溯源回鑄坯上，缺陷溯源形貌對應度高達90%，缺陷溯源定位誤差±2‰?？梢詭椭夹g人員快速準確地定位鑄坯上的缺陷位置，預估鑄坯上的缺陷形貌及產生區域，即時選取合適的應對策略，進行缺陷消除，有效提升鋼軌良品率。

GB/T 3623-2022《鈦及鈦合金絲》標準解析

解晨, 魏佳琦, 張偉, 馮永琦, 馮軍寧, 馬忠賢, 胡志杰, 陶海林

2023, 44(5): 201-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.05.030

摘要(1245) HTML (667) PDF(37)

摘要:
主要介紹新版標準GB/T 3623-2022的修訂背景、歷史演變以及標準解析，以期為標準在后續引用、生產、驗收過程提供指導，加深對新版標準的理解，從而更全面、系統地掌握和應用新版標準。

留言板

2023年第44卷第5期

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