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期刊信息/Journal information
特殊钢
特殊钢

汪学瑶

双月刊

1003-8620

tsg-mag@hs-mail.hb.cninfo.net

0714-6297386，6297313

435001

湖北省黄石市黄石大道316号大冶特殊钢股份有限公司

特殊钢/Journal Special Steel北大核心
查看更多>>本刊是全国特殊钢行业唯一的综合性科技期刊。它主要宣传国家特钢生产、科技政策、报导特钢研究成果、交流推广先进工艺技术、传递国内外特殊钢经济信息。它是我国冶金类中文核心期刊，是国内外著名数据统计和收录用刊。
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    我国特种冶金产品、技术和装备的最新进展与展望

    姜周华董艳伍刘福斌耿鑫...
    1-12页
    查看更多>>摘要：航空航天、能源、石油化工、船舶、轨道交通、新能源汽车、节能环保、电子信息等领域的高端装备产业发展强劲,对特殊钢和特种合金材料的质量和性能提出了更高的要求,需求量激增.因此,最近十几年我国特种冶金行业得到了快速的发展.首先,分析和总结了我国上述高端装备制造用超高强度钢、高温合金、耐蚀合金、耐热钢、特种不锈钢、高性能轴承钢、工模具钢以及精密合金等的新需求.其次,分析了传统特种冶金流程和几种特冶新流程的发展现状与趋势,重点强调了与转炉/电弧炉炼钢流程相结合可以为电渣重熔和真空电弧重熔提供高洁净的自耗电极,也可以为真空感应炉提供纯净原材料,用连铸坯作为自耗电极的抽锭式电渣重熔后接轧制工艺的电渣短流程可以显著提升生产效率和降低生产成本.同时,也简要介绍了高氮不锈钢冶炼的双联工艺和工模具钢的粉末冶金和喷射成形工艺流程.再次,分析和总结了我国特种冶金产业发展现状,以及新技术和新装备的进展情况.最后,对未来十年我国特种冶金的技术发展提出了建议和展望.

    特种冶金特殊钢特种合金工艺流程冶金装备

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    镍基变形高温合金裂纹形成及控制研究进展

    杨树峰贾雷鄢宇灿王田田...
    13-25页
    查看更多>>摘要：随着高性能航空发动机对材料要求的不断提高,新型镍基变形高温合金的合金化程度和γ′相质量分数也在不断增加.这就导致了合金的熔炼难度逐渐提高.高合金化的新型镍基变形高温合金一般通过真空感应熔炼(VIM)+保护气氛电渣重熔(PESR)+真空电弧重熔(VAR)三联工艺来生产.受合金化程度的影响,合金在熔炼过程中易产生液固相间的溶质分凝和元素偏析,电极和铸锭在热应力与相变应力的综合作用下极易发生开裂,造成后续重熔过程电弧波动,从而对铸锭质量造成不利影响.电极裂纹问题是高温合金凝固过程中产生的一种复杂冶金缺陷,也是长期困扰我国高合金化难变形高温合金锭型扩大的共性技术难题.基于此,综述了近年来作者团队和国内外研究组在变形镍基高温合金熔炼过程中裂纹的形成机制、裂纹的影响因素及裂纹控制方面的研究进展,并对沉淀强化型镍基变形高温合金的未来发展方向进行了展望.

    三联熔炼高合金化高温合金裂纹形成机制裂纹控制

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    加压电渣重熔装备与工艺技术开发

    刘福斌姜周华李花兵冯浩...
    26-33页
    查看更多>>摘要：加压电渣重熔是目前工业化制备高氮钢和高氮合金最为有效的生产路线,是当今电渣冶金领域的研究热点和前沿技术.介绍了加压电渣重熔成套设备、工艺技术发展和主要产品特点.对当前加压电渣炉装备中氮化合金加料系统和水-气动态平衡系统等核心部件进行综述;针对加压电渣重熔生产中的工艺难点,阐述了氮化合金增氮和气相增氮技术的机理和方法、新型高效发热精炼重熔渣系开发及元素精准控制等新工艺技术发展.近年来,随着国内新建的系列国产化中试规模加压电渣炉的应用和系列高氮钢产品的成功研制,我国在加压电渣重熔成套装备的自主研制和工艺技术开发上取得的较大突破,并逐步向国际先进水平迈进.同时,深入开展工业级加压电渣重熔成套装备的自主研制和工艺技术研发,保障我国航空、航天和军工等领域高端高品质特殊钢和特种合金等急需的关键材料制备,是我国发展现代电渣冶金技术的重要方向.

    加压电渣重熔高氮钢氮合金化渣系工艺开发

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    镍基单晶涡轮叶片定向凝固过程温度场数值模拟研究进展

    孙佳怡董龙沛赵云松王恩会...
    34-40页
    查看更多>>摘要：作为先进航空发动机不可缺少的核心部件之一,镍基单晶涡轮叶片(简称单晶叶片)的空心结构尺寸精度、合金元素的分布均匀性和表面及内腔冶金质量等要求极为苛刻.研究发现,定向凝固过程中温度梯度的控制直接影响单晶叶片性能和质量,能否持续获得稳定热流成为定向凝固技术的关键.随着计算机技术的不断进步,数值模拟已经成为单晶叶片定向凝固研究的重要手段之一.首先,对单晶叶片制备技术进行了介绍,分析了定向凝固过程中的传热方式.其次,总结了数值模拟界面换热系数边界条件的优化方法,重点介绍了Beck非线性估算法和有限差分法在界面换热系数求解中的应用,证明了两种方法均可以对铸件/型壳间的界面换热系数进行求解,有效提升了温度场模拟的准确性.最后,对定向凝固过程温度场数值模拟的研究进展进行了追踪,总结归纳出了工艺参数对温度场的影响规律.基于对镍基单晶涡轮叶片定向凝固过程温度场数值模拟研究进展的分析,提出了定向凝固工艺优化方向以及相关技术后续的发展趋势,以促进单晶涡轮叶片的高质量研发.

    镍基单晶涡轮叶片定向凝固数值模拟温度场界面换热系数

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    基于相场法模拟VAR强迫流场中柱状晶生长

    周杨朱红春李花兵姜周华...
    41-46页
    查看更多>>摘要：基于相场法建立了流-热-质全耦合模型,模拟了真空自耗电弧重熔(VAR)过程铸锭柱状晶在强制流场中的生长.对比柱状晶在有无流场条件下的生长特征解析熔体流动对柱状晶生长的影响机制.模拟结果表明,凝固前沿流场速度大小为45 μm/s,方向与枝晶生长方向垂直时,二次枝晶表现出"迎流"生长,枝晶干受冲刷作用向下游倾斜;相邻枝晶形成细小涡流,枝晶干上游侧溶质和热量随熔体带入下游侧,上游侧溶质和温度边界层厚度减小,由无流场时的51 μm降至31.5 μm,温度梯度大促进二次枝晶发展;下游侧边界层溶质和热量富集程度大,边界层厚度增至78 μm,梯度减小明显抑制二次枝晶发展.下游溶质浓度高于无流场情况,枝晶生长缓慢增大微观偏析风险.

    真空自耗重熔相场法柱状晶生长强制流场溶质场温度场

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    电子束精炼FGH4096合金夹杂物冶金机制

    董立阳游小刚董庚益王轶农...
    47-54页
    查看更多>>摘要：研究了不同电子束精炼参数对熔体凝固过程中夹杂物的类型、数量和尺寸分布等影响机制.通过对不同功率精炼后FGH4096合金中O和N含量以及夹杂物的类型、数量和尺寸分布进行了统计分析,结合夹杂物生长动力学揭示了电子束精炼功率对夹杂物生长的影响.电子束精炼制备的FGH4096合金中碳氮化合物和复合相夹杂物的数量密度在夹杂物中占比最大,两者占比达到了95.53%.在碳氮化合物和复合相夹杂物中,TiN-TiC、TiN-(Ti,M)C和Al2O3-TiN-(Ti,M)C的占比较大.夹杂物生长动力学计算结果表明,功率从9 kW增加到12 kW时,由于功率的增加提升了夹杂物形成元素的去除效率,限制夹杂物生长所需的元素含量、降低夹杂物的形成温度从而缩短其生长温度区间.此外,由于冷速变化较小导致夹杂物的生长时间较短,夹杂物尺寸减小.而当功率从12 kW增加到15 kW时,O和N含量降幅较小而熔体冷速的降幅较大,导致夹杂物的生长时间延长.这降低了杂质元素含量去除所带来的影响,夹杂物尺寸增大.

    电子束精炼FGH4096夹杂物动力学

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    ?690mm大尺寸GH4738合金真空自耗重熔数值模拟与工业试验

    赵朋桂凯璇曲敬龙杨树峰...
    55-60页
    查看更多>>摘要：为探究大尺寸高温合金真空自耗重熔工艺,提高铸锭均质化、洁净化水平,采用数值模拟与工业试验相结合的方法,研究了ϕ690 mm锭型GH4738合金真空自耗重熔过程熔池演变、凝固特征以及夹杂物分布规律.结果表明,随着熔炼的进行,模拟的熔池由"浅平"形逐渐向"浅U"形转变,熔炼500 min后,熔池逐渐趋于稳定,冶炼过程最大熔池深度和糊状区宽度分别为200.88、72.38 mm.稳定熔炼期间,铸锭表面和中心的冷却速率分别为0.126、0.009 K/s,高度超过0.4 m后,铸锭冷却速率基本维持稳定.模拟了6种粒径的夹杂物在熔池中的运动轨迹,>20 μm的夹杂物在熔池内作螺旋运动,大部分在熔池表面与铸锭侧壁接触面被捕获,≤10 μm的夹杂物进入熔池后沿熔池底部向内运动,最终停留在铸锭内部,与工业铸锭检测值基本一致.

    镍基高温合金真空自耗重熔数值模拟熔池夹杂物GH4738合金

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    GH4742合金真空自耗铸锭中夹杂物分布特征

    杨曙磊王曦伟田强王田田...
    61-67页
    查看更多>>摘要：以ϕ570 mm的合金锭作为自耗重熔的电极,通过起弧、稳定熔炼和热封顶三个阶段,制备ϕ660 mm的真空自耗铸锭,熔炼过程共历时860 min.采用场发射电子扫描显微镜和夹杂物自动扫描系统,分析了真空自耗重熔GH4742合金工业铸锭内部及其特征位置(锭冠、搁架、橘皮)处夹杂物的分布规律.结果表明,GH4742合金真空自耗铸锭中夹杂物的类型主要有Ti(C,N)、LaAlO3-Ti(C,N)、Ti(C,N)-(Ti,Nb,Mo)C及LaAlO3-Ti(C,N)-(Ti,Nb,Mo)C四种.夹杂物的尺寸主要以<3 μm的小尺寸夹杂物为主,从中心到边缘夹杂物的尺寸逐渐降低,夹杂物的数量密度逐渐增多.铸锭中部中心处夹杂物的尺寸最大,最大平均尺寸为4.14 μm.铸锭底部中心处的夹杂物数量最少,数量密度为13.23个/mm2.铸锭锭冠、橘皮及搁架处分布着聚集的氧化物夹杂,这是电极上脱落的氧化物在熔池流动作用下运动到铸锭边缘,被边缘凝固区域捕捉形成的.

    GH4742合金真空自耗重熔杂质元素夹杂物

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    磁控电渣重熔对M2高速钢凝固组织及力学性能的影响

    孙中豪李强张明亮马程款...
    68-76页
    查看更多>>摘要：本文在M2高速钢的电渣重熔过程中施加了横向稳恒磁场,利用光学显微镜、扫描电镜和金属夹杂物分析仪等方法检测了外加横向静磁场对M2高速钢电渣锭凝固组织、夹杂物及力学性能的影响.结果表明,应用横向静磁场后M2电渣锭的凝固组织得到改善,其中,晶粒生长角由52.03°降低至21.99°;熔池深度由44.2 mm降低至18.8 mm;共晶碳化物尺寸得到了细化,粗大的网状聚集得到破碎.夹杂物的去除效率得到了提升,在4 mm2的检测区域内,夹杂物的数量由2 119个降低至1 064个.电渣锭横/纵截面的硬度均匀性均获得了提升.分析认为,外加横向稳恒磁场与重熔电流交互作用产生的电磁振荡效应减小了金属熔滴的尺寸,促进熔滴分散滴入金属熔池,使得熔池中的温度分布更加均匀,形成更加浅平的金属熔池.同时,更加浅平的金属熔池减小了局部凝固时间,抑制了共晶碳化物生长的动力学条件,从而获得更加细小的碳化物尺寸.外加横向静磁场在液膜层-熔滴-熔池三阶段强化去除作用提升了夹杂物去除效率.

    磁控电渣重熔横向静磁M2高速钢凝固组织碳化物夹杂物硬度均匀性

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    低频电渣重熔过程电流对电渣锭洁净度的影响

    王冰杰王宇项淼苗施晓芳...
    77-82页
    查看更多>>摘要：基于实验室小型低频电渣重熔装置,以使用70%CaF2+30%Al2O3渣系电渣重熔304 L奥氏体不锈钢为研究对象,详细分析低频条件下不同的重熔电流对电渣锭夹杂物数量、尺寸及类型的影响规律.结果表明,与工频电渣重熔(50 Hz,1 800 A)相比,低频(2 Hz)条件下,采用不同的电流(1 800、1 400 A)电渣重熔后,电渣锭中的w[O]分别增加了172.2%、75.5%,w[N]分别降低了4%、3.4%.在低频下,采用不同的电流重熔时,电渣锭中夹杂物的种类并无改变,但是夹杂物的数量及各类夹杂物占比有所改变.低频下夹杂物数量随着电流的降低而减少,但是与工频条件下相比夹杂物数量仍然增高了173%(1 800 A)与63.7%(1 400 A),增加部分基本为10 μm以下的细小夹杂物,大尺寸夹杂物(＞10 μm)数量增加较少.

    电渣重熔电流低频夹杂物洁净度

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