高炉灌浆补炉是高炉炉体维护的重要技术手段之一,目前国内的灌浆实践均根据经验进行,经常出现炉壳发热、烧红、炉墙顶穿、泥浆料通过砖缝渗入铁液引起爆炸等事故.本文基于有限元理论及弹性力学理论,利用ANSYS软件建立了灌浆过程炉衬应力计算模型,计算了不同灌浆压力、灌浆面积及灌浆位置等条件下炉衬的应力分布.研究发现:灌浆压力的增大仅引起炉衬内最大应力值的变化,不会造成应力穿透,条件允许的情况下可适当增大灌浆压力;单孔灌浆量的增大将导致炉衬应力集中位置向炉内迁移,应采用‘少量、多孔’的灌浆操作方针;在炉衬最薄位置灌浆时易造成炉衬热面开裂,应避免在此位置灌浆.模型应用实例表明,本模型计算准确且对灌浆过程的指导是合理有效的

在大方坯连铸中,经常出现的缺陷是表面网状裂纹.由于铸坯表面存在网状裂纹导致轧制过程中出现严重的纵裂纹.通过微观检测、热模拟等手段分析了表面网状裂纹产生的原因及机理,由实验结果可以看出,表面网状裂纹沿异常粗大的奥氏体晶粒开裂,其实质是奥氏体晶间裂纹;异常粗大的奥氏体晶粒、残余元素Cu的富集以及AlN、BN等氮化物和先共析铁素体薄膜的析出是导致该钢种产生晶间裂纹的主要原因;大的奥氏体晶粒是残余元素富集以及氮化物和先共析铁素体薄膜析出的先决条件,因此表面网状裂纹是第Ⅱ和第Ⅲ脆性区间相互作用的结果,经常出现在存在凹陷和鼓肚的部位;异常粗大的奥氏体晶粒产生的主要原因是高的过热度和不均匀冷却

采用反U型试样,对690合金样品在高压釜内进行了4400 h的应力腐蚀实验,以研究其在含Pb溶液中的应力腐蚀规律.利用扫描电镜和能谱仪等分析了690合金在含Pb高温高压水环境中的应力腐蚀行为.扫描电镜结果表明,690合金在测试溶液中发生穿晶型应力腐蚀开裂,裂纹内部堆积着腐蚀产物,并且Pb掺杂在其中.裂纹区域的元素面扫描表明,690合金表面生成的腐蚀产物膜内层富Cr、外层富Ni,腐蚀产物与基体膨胀系数的差异导致裂纹快速扩展.试样内外表面的腐蚀形貌差异明显,内壁呈晶格网状,外壁呈一定方向性腐蚀沟堑,主要是由于内外表面状态不同造成的

以钛铁粉、铬粉、铁粉和碳的前驱体(蔗糖)等为原料,通过前驱体碳化复合技术制备了碳化复合粉,并利用等离子熔覆技术在Q235钢表面制备了Fe-Cr-C和Fe-Cr-C-Ti涂层.采用X射线衍射和扫描电镜对涂层的相组成和显微组织结构进行了分析.结果表明:Fe-Cr-C涂层由(Cr,Fe)7C3初生碳化物和菊花瓣状分布共晶碳化物(Cr,Fe)7C3与奥氏体组织组成;Fe-Cr-C-Ti涂层由原位合成的TiC相和(Cr,Fe)7C3共晶相与奥氏体相构成.这两种涂层与基体之间都是冶金结合.涂层中碳化物TiC的体积分数呈现梯度分布,并且涂层的熔合区和中部区域TiC颗粒形状多为等轴状颗粒,涂层的表层区域部分TiC颗粒多为树枝晶颗粒.与Fe-Cr-C涂层相比较,Fe-Cr-C-Ti涂层的抗开裂性更好.Fe-Cr-C和Fe-Cr-C-Ti两涂层的平均显微硬度约是750 HV0.2,是基体金属的3.2倍,从涂层表面到熔合区相差不大

采用典型的电化学渗氢装置,对材料的化学成分、焊接和环境中CO2和NH4+的质量浓度、溶液的pH值对硫化氢应力腐蚀开裂中氢扩散行为的影响进行了研究.结果表明:金属中夹杂物数量、焊缝金属中空位和焊接缺陷使得氢扩散系数增加;在硫化氢环境中,氢扩散稳态电流随pH值的增加而降低,随着NH4+的质量浓度的增加而增加,且增加幅度随着pH值的增加而加大;CO2的质量浓度对氢稳态扩散电流的影响是随着pH值的变化而起着不同的作用,在低pH值条件下氢稳态扩散电流随着CO2的质量浓度增加而增加,在较高的pH值中氢稳态扩散电流随着CO2的质量浓度增加而减小

对氢致钢内部疲劳裂纹的萌生和扩展进行了数值模拟.首先用有限元法分析了氢在疲劳载荷作用下向钢中缺陷处扩散富集的过程,然后计算得到氢含量分布结果.根据夹杂理论将氢富集区视为在缺陷附近分布的弹性夹杂,用有限元法计算得到的氢含量场求出夹杂处的应力强度因子,进而建立疲劳裂纹萌生和扩展的判据.比较了在不同加载条件下氢致疲劳裂纹萌生和扩展的规律.用梯形法修正了Sofronis和McMeeking的瞬态扩散有限元公式,发现用梯形法可以缓解加载初期较高的浓度梯度和应力梯度引起的计算结果震荡的情况,这对于计算开裂判据是十分重要的.最后讨论了提高模拟精度和改进模型的方法

为了研究残余元素Cu、As和Sn对钢高温延塑性的影响,采用Gleeble-1500热模拟试验机测试了含有一定量Cu、As和Sn低合金钢连铸坯的高温延塑性,得到了低合金钢第Ⅲ脆性温度区在920~730℃之间.结果表明:第Ⅲ脆性温度区脆化的主要原因是奥氏体单相区低温域钢中Cu、As和Sn等残余元素在奥氏体晶界的偏聚削弱晶界结合能,导致试样沿晶脆性断裂;奥氏体和铁素体两相区在原奥氏体晶界析出的网状铁素体导致试样沿晶开裂.钢中的Cu、As和Sn元素增加第Ⅲ脆性温度区的宽度和脆性凹槽的深度,同时提高第Ⅲ脆性温度区的上限临界温度

采用Gleeble-1500热模拟试验机对FGH96合金进行双道次真应变量为0.6＋0.6和0.3＋0.9的等温间断热压缩试验,研究了变形温度为1050~1125℃、变形速率为0.001~0.1 s-1时合金的热变形行为和组织演变.热变形过程中合金发生了再结晶,第一道次较小的真应变量减轻了合金的开裂.当第一道次真应变量小时,随着温度和变形速率的上升,合金道次间再结晶软化率增加.不同应变量以及不同道次真应变量均对合金热加工图产生明显影响.在相同变形条件下,当能量耗散率随应变量的增加而下降时,合金中组织由细晶向粗晶转变,反之则由粗晶向细晶转变;当能量耗散率不随应变量的变化而变化时,能量耗散率低于20%的合金中出现大量的不完全再结晶组织,能量耗散率高于35%的合金中出现细小完全再结晶组织

用同一炉钢的铸件和锻件对比研究了在水介质中的应力腐蚀性能,结果表明,铸钢和锻钢应力腐蚀裂纹扩展的激活能相同,均为Q=5540cal/mol。且和氢渗透测出的表观扩散激活能Q=6010cal/mol相—致。无论是阳极极化还是阴极极化均使铸钢和锻钢的da/dt升高,但阴极极化更为明显,氢渗透测量表明,无论是阳极极化还是阴极极化,随电流增大,饱和氢渗透通量明显增加;极化对da/dt和氢渗透通量影响是相似的。实验表明,试验温度对KIscc影响极小,但铸钢的KIscc明显比锻钢要高。氢渗透测试表明,锻钢的饱和氢渗透通量约比铸钢要大一倍,这就可解释KIscc的差异,这也和断口观察相一致,尽管断口形貌明显依赖开裂时的KI值,但在KIscc附近锻钢全是沿晶断口,而铸钢则以准解理为主

为了解决Cr20Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900-1220℃,应变速率为0.001-10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 kJ·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050-1200℃,应变速率为0.03-0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证