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5月20日，中國(guó)五礦中冶集團(tuán)在2017中國(guó)城市鋼制綜合管廊新技術(shù)應(yīng)用論壇上發(fā)布由中冶自主研發(fā)和設(shè)計(jì)的鋼制波紋管廊技術(shù)，并在河北省衡水市武邑縣建成中冶裝配式綜合管廊50米示范段。 本次論壇首推的中冶自主研發(fā)和設(shè)計(jì)的鋼制波紋管廊，是基于國(guó)家經(jīng)濟(jì)新常態(tài)和供給側(cè)改革的背景下，契合國(guó)家“三去一降一補(bǔ)”政策，推動(dòng)化解和轉(zhuǎn)移鋼鐵產(chǎn)能的重要舉措，也是中冶自主科技創(chuàng)新的又一典范。鋼制管廊相較于目前市場(chǎng)上已有的混凝土預(yù)制綜合管廊和現(xiàn)澆綜合管廊，優(yōu)勢(shì)明顯。一是施工簡(jiǎn)便、周期較短。裝配式鋼制波紋管綜合管廊相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土形式，總工期節(jié)省約30%-50%，大大縮短了施工周期。二是抗震能力強(qiáng)，經(jīng)久耐用。裝配式鋼制綜合管廊結(jié)構(gòu)采用波紋鋼板（管），在變形協(xié)調(diào)方面，具有良好的橫縱向位移補(bǔ)償功能，整體鋼制管廊結(jié)構(gòu)與土體共同作用，通過(guò)局部有益變形，最終形成環(huán)壓狀態(tài)。理論測(cè)定，主體結(jié)構(gòu)可達(dá)120年的使用年限。三是質(zhì)量穩(wěn)固可靠。鋼制波紋管綜合管廊構(gòu)件多為工廠化生產(chǎn)線形成的標(biāo)準(zhǔn)件，其在成型、焊接、防腐、運(yùn)輸、裝配等各環(huán)節(jié)，較之混凝土構(gòu)件均具有材質(zhì)均勻、穩(wěn)固性強(qiáng)、運(yùn)輸裝配便捷等特點(diǎn)。四是成本優(yōu)勢(shì)明顯。鋼制波紋管綜合管廊在總投資上與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)相比，成本降幅達(dá)可達(dá)到10%以上，基本預(yù)期每公里造價(jià)可節(jié)省投資近千萬(wàn)元，對(duì)于具體城市具體項(xiàng)目的投資，其成本降幅不可小視。五是社會(huì)環(huán)境友好。鋼制波紋管綜合管廊具有幾乎無(wú)揚(yáng)塵、無(wú)噪音、無(wú)進(jìn)場(chǎng)主材和周轉(zhuǎn)材料、裝配速度快等明顯優(yōu)勢(shì)，可大為降低對(duì)市容市貌和居民生活的不利影響，有利于構(gòu)筑友好型社會(huì)環(huán)境。六是促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈條，擴(kuò)大社會(huì)就業(yè)面。鋼制波紋管綜合管廊的制作有賴于在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)加工基礎(chǔ)上通過(guò)引進(jìn)和升級(jí)技術(shù)與裝備實(shí)施，更新領(lǐng)域內(nèi)的裝配式生產(chǎn)線建設(shè)，對(duì)于屬地企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、擴(kuò)大社會(huì)就業(yè)面、提升屬地產(chǎn)業(yè)工人技術(shù)與技能，富有積極意義。 當(dāng)下，我國(guó)正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展新時(shí)期，地上空間發(fā)展飽和，地下基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，“馬路拉鏈”、“空中蜘蛛網(wǎng)”等影響城市發(fā)展的“城市病”日益顯著，因此合理布局城市地下空間資源勢(shì)在必行。推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)，統(tǒng)籌各類市政管線規(guī)劃、建設(shè)和管理，可以解決反復(fù)開(kāi)挖路面、架空線網(wǎng)密集、管線事故頻發(fā)等問(wèn)題，有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景觀、促進(jìn)城市集約高效和轉(zhuǎn)型發(fā)展，提高城市綜合承載能力和城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量，增加公共產(chǎn)品有效投資、拉動(dòng)社會(huì)資本投入、打造經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動(dòng)力。

在高爐冶煉過(guò)程中，焦炭的骨架作用非常重要，其核心指標(biāo)是抗碎強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度、反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度，其中最重要的是反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度。只有降低焦炭的反應(yīng)性，提高焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度，才能夠保證高爐順行和各項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)化，從而使焦比降低、產(chǎn)量增加、鐵成本降低，這對(duì)煉鐵生產(chǎn)具有重要意義。 影響焦炭質(zhì)量的因素 煉焦煤料的煤化度。大量的科學(xué)及生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，中等變質(zhì)程度的煤（焦煤、肥煤）煉出的焦炭氣孔率低，與CO2反應(yīng)后氣孔率的增值較小，即反應(yīng)性降低。但是單獨(dú)煉焦時(shí)，不僅不能充分利用煉焦煤資源，而且容易出現(xiàn)推焦困難，損壞爐體。 煉焦煤料的惰性組分含量。按煤巖學(xué)理論，結(jié)焦過(guò)程中并非煤?；ト鄢删坏慕箟K，而是活性物和惰性物之間進(jìn)行界面反應(yīng)。 因此，焦炭的強(qiáng)度既決定于活性物的組型和各種組型的含量，又決定于惰性物相對(duì)含量。適宜的惰性物含量可以獲得氣孔率低的焦炭，而且焦炭與CO2的反應(yīng)速率也低。因此，應(yīng)使煉焦煤料的惰性物含量達(dá)到適宜值，以獲得反應(yīng)性低、反應(yīng)后強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)焦炭。 煤料的預(yù)處理。煤料的堆密度及均勻性增加、預(yù)熱后裝煤（200℃）等均能使焦炭的氣孔率降低（實(shí)驗(yàn)已證明能降低焦炭的氣孔率3%左右），使焦炭的比表面積減少，進(jìn)而降低焦炭的反應(yīng)性。 煉焦條件。提高煉焦速度與延長(zhǎng)燜爐時(shí)間，也能降低焦炭的氣孔率，從而改善焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度。 改進(jìn)焦炭質(zhì)量的措施 為了不斷改善焦炭的質(zhì)量，在條件允許的情況下，研究者對(duì)焦炭的抗碎強(qiáng)度與反應(yīng)后強(qiáng)度、熱反應(yīng)性的相關(guān)性進(jìn)行了分析和試驗(yàn)。 單種煤結(jié)焦性能試驗(yàn)。到目前為止，對(duì)煤的研究還沒(méi)有一種成型的理論，而且，由于不同礦點(diǎn)的同一煤種質(zhì)量差異較大，只能通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)，不斷摸索、不斷完善。為此，研究者對(duì)不同礦點(diǎn)的洗精煤分別進(jìn)行小焦?fàn)t試驗(yàn)，對(duì)所得焦炭進(jìn)行質(zhì)量分析，尋找單種煤的結(jié)焦特性以及焦炭抗碎強(qiáng)度、反應(yīng)后強(qiáng)度、熱反應(yīng)性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而為優(yōu)化配煤比提供依據(jù)。試驗(yàn)顯示，焦炭的抗碎強(qiáng)度與反應(yīng)后強(qiáng)度、熱反應(yīng)性雖不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，但在大趨勢(shì)上基本統(tǒng)一，特別是強(qiáng)黏結(jié)性煤存在著較明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 提高煉焦速度的研究。我國(guó)焦?fàn)t加熱的管理方法通常用標(biāo)準(zhǔn)溫度法，日本采用火落管理法。由于火落后的焦餅仍照常進(jìn)行加熱，在經(jīng)過(guò)一段不低于技術(shù)要求的燜爐時(shí)間才可以推焦，使焦餅在結(jié)焦后期的熱分解與熱縮聚程度提高，焦炭的揮發(fā)分降低，碳結(jié)構(gòu)中氫含量減少，焦質(zhì)更加致密，從而能夠提高焦炭的耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度，降低焦炭的反應(yīng)性。這與我國(guó)傳統(tǒng)的提高煉焦速度、延長(zhǎng)燜爐時(shí)間，使焦炭的氣孔率降低，從而提高焦炭的耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度的觀點(diǎn)基本一致。為此，研究者進(jìn)行了半個(gè)月的試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，提高加熱速度，延長(zhǎng)燜爐時(shí)間，對(duì)改善焦炭質(zhì)量有一定的好處。 焦炭鈍化技術(shù)的研究。研究者采用硼酸作為鈍化劑，在熄焦池內(nèi)配入硼酸，用不同濃度的硼酸溶液熄焦，在配煤比不變的情況下，焦炭的熱反應(yīng)性降低5%左右，反應(yīng)后強(qiáng)度提高5%左右，但是焦炭的成本上升15元/噸以上。對(duì)于焦化廠來(lái)說(shuō)，成本壓力增大。因此，焦炭鈍化以及鈍化劑的選擇還有待進(jìn)一步研究。

▲H（氫） H是一般鋼中最有害的元素，鋼中溶有氫會(huì)引起鋼的氫脆、白點(diǎn)等缺陷。氫與氧、氮一樣，在固態(tài)鋼中溶解度極小，在高溫時(shí)溶入鋼液，冷卻時(shí)來(lái)不及逸出而積聚在組織中形成高壓細(xì)微氣孔，使鋼的塑性、韌度和疲勞強(qiáng)度急劇降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成裂紋、脆斷?！皻浯唷敝饕霈F(xiàn)在馬氏體鋼中，在鐵氧體鋼中不十分突出，一般與硬度和含碳量一起增加。 另一方面，H能提高鋼的磁導(dǎo)率，但也會(huì)使矯頑力和鐵損增加（加H后矯頑力可增大0.5～2倍）。 ▲B（硼） B在鋼中的主要作用是增加鋼的淬透性，從而節(jié)約其他較稀貴的金屬，與鎳、鉻、鉬等。為了這一目的，其含量一般規(guī)定在0.001%～0.005%范圍內(nèi)。它可以代替1.6%的鎳、0.3%的鉻或0.2%的鉬，以硼代鉬應(yīng)注意，因鉬能防止或降低回火脆性，而硼卻略有促進(jìn)回火脆性的傾向，所以不能用硼將鉬完全代替。 中碳碳素鋼中加硼，由于提高了淬透性，可使厚20mm以上的鋼材調(diào)質(zhì)后性能大為改善，因此，可用40B和40MnB鋼代替40Cr，可用20Mn2TiB鋼代替20CrMnTi滲碳鋼。但由于硼的作用隨鋼中碳的含量的增加而減弱，甚至消失，在選用含硼滲碳鋼時(shí)，必須考慮到零件滲碳后，滲碳層的淬透性將低于芯部的淬透性的這一特點(diǎn)。 彈簧鋼一般要求完全淬透，通常彈簧面積不大，采用含硼鋼有利。對(duì)高硅彈簧鋼硼的作用波動(dòng)較大，不便采用。 硼和氮及氧有強(qiáng)的親和力，沸騰鋼中加入0.007%的硼，可以消除鋼的時(shí)效現(xiàn)象。 ▲C（碳） C是僅次于鐵的主要元素，它直接影響鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性和焊接性能等。 當(dāng)鋼中含碳量在0.8%以下時(shí)，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度和硬度提高，而塑性和韌性降低；但當(dāng)含碳量在1.0%以上時(shí)，隨著含碳量的增加，鋼材的強(qiáng)度反而下降。 隨著含碳量的增加，鋼材的焊接性能變差（含碳量大于0.3%的鋼材，可焊性顯著下降），冷脆性和時(shí)效敏感性增大，耐大氣銹蝕性下降。 ▲N（氮） N對(duì)鋼材性能的影響與碳、磷相似，隨著氮含量的增加，可使鋼材的強(qiáng)度顯著提高，塑性特別是韌性也顯著降低，可焊性變差，冷脆性加?。煌瑫r(shí)增加時(shí)效傾向及冷脆性和熱脆性，損壞鋼的焊接性能及冷彎性能。因此，應(yīng)該盡量減小和限制鋼中的含氮量。一般規(guī)定氮含量應(yīng)不高于0.018%。 氮在鋁、鈮、釩等元素的配合下可以減少其不利影響，改善鋼材性能，可作為低合金鋼的合金元素使用。有些牌號(hào)的不銹鋼，適當(dāng)增加N的含量，可以減少Cr的使用量，可以有效降低成本。 ▲O（氧） O在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過(guò)程中自然進(jìn)入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧，但不可能除盡。鋼水凝固期間，溶液中氧和碳反應(yīng)會(huì)生成一氧化碳，可以造成氣泡。氧在鋼中主要以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式存在，使鋼的強(qiáng)度、塑性降低。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。 氧會(huì)使硅鋼中鐵損增大，磁導(dǎo)率及磁感強(qiáng)度減弱，磁時(shí)效作用加劇。 ▲Mg（鎂） 鎂能使鋼中夾雜物數(shù)量減少、尺寸減小、分布均勻、形態(tài)改善等。微量鎂能改善軸承鋼的碳化物尺寸及分布，含鎂軸承鋼的碳化物顆粒細(xì)小均勻。當(dāng)鎂含量為0.002%～0.003% ,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度增加5%以上，塑性基本保持不變。 ▲Al（鋁） 鋁作為脫氧劑或合金化元素加入鋼中，鋁脫氧能力比硅、錳強(qiáng)得多。鋁在鋼中的主要作用是細(xì)化晶粒、固定鋼中的氮，從而顯著提高鋼的沖擊韌性，降低冷脆傾向和時(shí)效傾向性。如D級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼要求鋼中酸溶鋁含量不小于0.015%，深沖壓用冷軋薄鋼板08AL要求鋼中酸溶鋁含量為0.015%―0.065%。 鋁還可提高鋼的抗腐蝕性能，特別是與鉬、銅、硅、鉻等元素配合使用時(shí)，效果更好。 鉻鉬鋼和鉻鋼中含Al可增加其耐磨性。高碳工具鋼中Al的存在可使產(chǎn)生淬火脆性。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。 ▲Si（硅） Si是煉鋼過(guò)程中重要的還原劑和脫氧劑：對(duì)于碳鋼中的很多材質(zhì)來(lái)說(shuō)，都含有0.5%以下的Si，這些Si一般是由于煉鋼過(guò)程中作為還原劑和脫氧劑而帶入的。 硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度，其作用僅次于磷，較錳、鎳、鉻、鎢、鉬、釩等元素強(qiáng)。但含硅量超過(guò)3%時(shí)，將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈服比（σs/σb），以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比（σ-1/σb）等。這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故。 硅能降低鋼的密度、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。能促使鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。有減小晶體的各向異性傾向，使磁化容易，磁阻減小，可用來(lái)生產(chǎn)電工用鋼，所以硅鋼片的磁阻滯損耗較低。硅能提高鐵素體的導(dǎo)磁率，使鋼片在較弱磁場(chǎng)下有較高的磁感強(qiáng)度。但在強(qiáng)磁場(chǎng)下硅降低鋼的磁感強(qiáng)度。硅因有強(qiáng)的脫氧力，從而減少了鐵的磁時(shí)效作用。 含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。 硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長(zhǎng)，降低塑性。硅鋼若加熱時(shí)冷卻較快，由于熱導(dǎo)率低，鋼的內(nèi)部和外部溫差較大，因而斷裂。 硅能降低鋼的焊接性能。因?yàn)榕c氧的結(jié)合能力硅比鐵強(qiáng)，在焊接時(shí)容易生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，增加熔渣和融化金屬的流動(dòng)性，引起噴濺現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量。硅是良好的脫氧劑。用鋁脫氧時(shí)酌情加一定量的硅，能顯著提高率的脫氧性。硅在鋼中本來(lái)就有一定的殘存，這是由于煉鐵煉鋼時(shí)作為原料帶入的。在沸騰鋼中，硅限制在<0.07%，有意加入時(shí)，則在煉鋼時(shí)加入硅鐵合金。 ▲P（磷） P是由礦石帶入鋼中的，一般說(shuō)磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強(qiáng)度、硬度增高，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時(shí)，它使鋼材顯著變脆，這種現(xiàn)象稱"冷脆"。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對(duì)含磷量控制較嚴(yán)。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.025%；優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.04%；普通鋼：P＜0.085%。 P的固溶強(qiáng)化及冷作硬化作用很好，與銅聯(lián)合使用，提高低合金高強(qiáng)度鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能，與硫、錳聯(lián)合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性。 磷可提高比電阻，且由于容易粗晶而可使矯頑力和渦流損失降低，于磁感而言，則在弱中磁場(chǎng)下磷含量高的鋼磁感會(huì)提高，含P硅鋼的熱加工也并不困難，但由于它會(huì)使硅鋼具冷脆性，含量≯0.15%（如冷軋電機(jī)用硅鋼含P=0.07～0.10%）。 磷是強(qiáng)化鐵素體作用最強(qiáng)的元素。（P對(duì)硅鋼再結(jié)晶溫度和晶粒長(zhǎng)大的影響將超過(guò)同等硅含量作用的4～5倍。） ▲S（硫） 硫來(lái)源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150～1200℃以上，所以當(dāng)鋼材熱加工時(shí)，由于FeS化合物的過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開(kāi)裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.03%～0.045%；普通鋼：S＜0.055%～0.7%以下。 由于其切屑發(fā)脆而可得到非常光澤的表面，所以可用于制要求負(fù)荷不大而具高表面光潔度的鋼制件（名為快削鋼），（如Cr14）有意加進(jìn)少量的硫（=0.2～0.4%）。 某些高速鋼工具鋼進(jìn)行硫化表面。 ▲K/Na（鉀/鈉） 鉀/鈉可作為變質(zhì)劑使白口鐵中碳化物團(tuán)球化，使白口鐵（以及萊氏體鋼）)在保持原有硬度的條件下, 韌性提高二倍以上；使球墨鑄鐵的組織細(xì)化、蠕鐵的處理過(guò)程穩(wěn)定化；是強(qiáng)烈的促進(jìn)奧氏體化的元素，例如，它可使奧氏體錳鋼的錳/碳比從10:1~13:1降至4:1~5:1。 ▲Ca（鈣） 鋼中加鈣能細(xì)化晶粒，部分脫硫，并改變非金屬夾雜物的成分、數(shù)量和形態(tài)。與鋼中加稀土的作用基本相似。 改善鋼的耐蝕性、耐磨性、耐高溫和低溫性能；提高了鋼的沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、塑性和焊接性能；增加了鋼的冷鐓性、防震性、硬度和接觸持久強(qiáng)度。 鑄鋼中加鈣使鋼水流動(dòng)性大為提高；鑄件表面光潔度得到改善, 鑄件中組織的各向異性得以消除；其鑄造性能、抗熱裂性能、機(jī)械性能和切削加工性能均有不同程度的增加。 鋼中加鈣能改善抗氫致裂紋性能和抗層狀撕裂性能，可延長(zhǎng)設(shè)備、工具的使用 壽命。鈣加入母合金中可用作脫氧劑和孕育劑，并起微合金化作用。 ▲Ti（鈦） 鈦和氮、氧、碳都有極強(qiáng)的親和力，與硫的親和力比鐵強(qiáng)，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮和碳的有效元素。鈦雖然是強(qiáng)碳化物形成元素，但不和其他元素聯(lián)合形成復(fù)合化合物。碳化鈦結(jié)合力強(qiáng)，穩(wěn)定，不易分解，在鋼中只有加熱到1000℃以上才能緩慢地溶入固溶體中。 在未溶入之前，碳化鈦微粒有阻止晶粒長(zhǎng)大的作用。由于鈦和碳之間的親和力遠(yuǎn)大于鉻和碳之間的親和力，在不銹鋼中常用鈦來(lái)固定其中的碳以消除鉻在晶界處的貧化，從而消除或減輕鋼的晶間腐蝕。 鈦也是強(qiáng)鐵氧體形成元素之一，強(qiáng)烈的提高了鋼的A1和A3溫度。鈦在普通低合金鋼中能提高塑性和韌性。由于鈦固定了氮和硫并形成碳化鈦，提高了鋼的強(qiáng)度。經(jīng)正火使晶粒細(xì)化，析出形成碳化物可使鋼的塑性和沖擊韌性得到顯著改善，含鈦的合金結(jié)構(gòu)鋼，有良好的力學(xué)性能和工藝性能，主要缺點(diǎn)是淬透性稍差。 在高鉻不銹鋼中通常需加入約5倍碳含量的鈦，不但能提高鋼的抗蝕性（主要是抗晶間腐蝕）和韌性；還能組織鋼在高溫時(shí)的晶粒長(zhǎng)大傾向和改善鋼的焊接性能。 ▲V（釩） 釩和碳、氨、氧有極強(qiáng)的親和力，與之形成相應(yīng)的穩(wěn)定化合物。釩在鋼中主要以碳化物的形式存在。其主要作用是細(xì)化鋼的組織和晶粒，降低鋼的強(qiáng)度和韌性。當(dāng)在高溫溶入固溶體時(shí)，增加淬透性；反之，如以碳化物形式存在時(shí)，降低淬透性。釩增加淬火鋼的回火穩(wěn)定性，并產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。鋼中的含釩量，除高速工具鋼外，一般均不大于0.5%。 釩在普通低碳合金鋼中能細(xì)化晶粒，提高正火后的強(qiáng)度和屈服比及低溫特性，改善鋼的焊接性能。 釩在合金結(jié)構(gòu)鋼中由于在一般熱處理?xiàng)l件下會(huì)降低淬透性，故在結(jié)構(gòu)鋼中常和錳、鉻、鉬以及鎢等元素聯(lián)合使用。釩在調(diào)質(zhì)鋼中主要是提高鋼的強(qiáng)度和屈服比，細(xì)化晶粒，撿的過(guò)熱敏感性。在滲碳鋼中因能細(xì)化晶粒，可使鋼在滲碳后直接淬火，不需二次淬火。 釩在彈簧鋼和軸承鋼中能提高強(qiáng)度和屈服比，特別是提高比例極限和彈性極限，降低熱處理時(shí)脫碳敏感性，從而提高了表面質(zhì)量。五鉻含釩的軸承鋼，碳化彌散度高，使用性能良好。 釩在工具鋼中細(xì)化晶粒，降低過(guò)熱敏感性，增加回火穩(wěn)定性和耐磨性，從而延長(zhǎng)了工具的使用壽命。 ▲Cr（鉻） 鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化的作用，可提高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆。含量超過(guò)12%時(shí)，使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性腐蝕的作用，還增加鋼的熱強(qiáng)性。鉻為不銹鋼耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。 鉻能提高碳素鋼軋制狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度，降低伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。當(dāng)鉻含量超過(guò)15%時(shí)，強(qiáng)度和硬度將下降，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率則相應(yīng)地有所提高。含鉻鋼的零件經(jīng)研磨容易獲得較高的表面加工質(zhì)量。 鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)中的主要作用是提高淬透性，使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。 含鉻的彈簧鋼在熱處理時(shí)不易脫碳。鉻能提高工具鋼的耐磨性、硬度和紅硬性，有良好的回火穩(wěn)定性。在電熱合金中，鉻能提高合金的抗氧化性、電阻和強(qiáng)度。 ▲Mn（錳） Mn能提高鋼材強(qiáng)度：由于Mn價(jià)格相對(duì)便宜，且能與Fe無(wú)限固溶，在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)塑性的影響相對(duì)較小。因此，錳被廣泛用于鋼中的強(qiáng)化元素?？梢哉f(shuō)，基本上所有碳鋼中，都含有Mn。我們常見(jiàn)的沖壓軟鋼，雙相鋼(DP鋼)，相變誘導(dǎo)塑性鋼(TR鋼)，馬氏體鋼(MS鋼)，都含有錳元素。一般，軟鋼中的Mn含量不會(huì)超過(guò)0.5%；高強(qiáng)鋼中的Mn含量會(huì)隨著強(qiáng)度級(jí)別的升高而升高，例如馬氏體鋼，錳含量可高達(dá)3%。 Mn提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能：比較典型的例子是40Mn和40號(hào)鋼。 Mn能消除S（硫）的影響：Mn在鋼鐵冶煉中可與S形成高熔點(diǎn)的MnS，進(jìn)而消弱和消除S的不良影響。 但是，Mn的含量也是一把雙刃劍。Mn含量并不是越高越好。錳含量的增高，會(huì)降低鋼的塑性以及焊接性能。 ▲Co（鈷） 鈷多用于特殊的鋼和合金中，含鈷的高速鋼有高的高溫硬度，與鉬同時(shí)加入馬氏體時(shí)效鋼中可以獲得超高硬度和良好綜合力學(xué)性能。此外，鈷在熱強(qiáng)鋼和磁性材料中也是重要的合金元素。 鈷降低鋼的淬透性，因此，單獨(dú)加入碳素鋼中會(huì)降低調(diào)質(zhì)后的綜合力學(xué)性能。鈷能強(qiáng)化鐵素體，加入碳素鋼中，在退火或正火狀態(tài)下能提高鋼的硬度、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，對(duì)伸長(zhǎng)率和斷面收縮率有不利的影響，沖擊韌性也隨著鈷含量的增加而降低。由于鈷具有抗氧化性能，在耐熱鋼和耐熱合金中得到應(yīng)用。鈷基合金燃?xì)鉁u輪中更顯示了它特有的作用。 ▲Ni（鎳） 鎳的有益作用是：高的強(qiáng)度、高的韌性和良好的淬透性、高電阻、高的耐腐蝕性。 一方面既強(qiáng)烈提高鋼的強(qiáng)度，另方面又始終使鐵的韌性保持極高的水平。其變脆溫度則極低。（當(dāng)鎳＜0.3%時(shí)，其變脆溫度即達(dá)‐100℃以下，當(dāng)Ni量增高時(shí)，約4～5%，其變脆溫度競(jìng)可降至‐180℃。所以能同時(shí)提高淬火結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度和塑性。含Ni=3.5%，無(wú)Cr鋼可空淬，含Ni=8%的Cr鋼在很小冷速下也可轉(zhuǎn)變?yōu)镸體。 Ni的晶格常數(shù)與γ‐鐵相近，所以可成連續(xù)固溶體。這就有利于提高鋼的淬硬性，Ni可降低臨界點(diǎn)并增加奧氏體的穩(wěn)定性，所以其淬火溫度可降低，淬透性好。一般大斷面的厚重件都用加Ni鋼。當(dāng)它同Cr、W或Cr、Mo結(jié)合的時(shí)候，淬透性尤可增高。鎳鉬鋼還具有很高的疲勞極限。（Ni鋼有良好的耐熱疲勞性，工作在冷熱反復(fù)。σ、αk高） 在不銹鋼中用Ni，是為了使鋼具有均勻的A體組織，以改善耐蝕性。有Ni鋼一般不易過(guò)熱，所以它可阻止高溫時(shí)晶粒的增長(zhǎng)，仍可保持細(xì)晶粒組織。 ▲Cu（銅） 銅在鋼中的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時(shí)，加入銅還能提高鋼的強(qiáng)度和屈服比，而對(duì)焊接性能沒(méi)有不利的影響。含銅0.20%～0.50%的鋼軌鋼（U-Cu），除耐磨外其耐腐蝕壽命為一般碳素鋼軌的2-5倍。 銅含量超過(guò)0.75%時(shí)，經(jīng)固溶處理和時(shí)效后，可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。含量低時(shí)，其作用與鎳相似，但較弱。含量較高時(shí)，對(duì)熱變形加工不利，在熱變形加工時(shí)導(dǎo)致銅脆現(xiàn)象。2%～3%銅在奧氏體不銹鋼中可以對(duì)硫酸、磷酸及鹽酸等抗腐蝕性能及對(duì)應(yīng)力腐蝕的穩(wěn)定性。

近日，河鋼唐鋼與世界著名焊絲生產(chǎn)商、日本某跨國(guó)公司共同研發(fā)的41噸低硫焊絲新牌號(hào)ER70S-MT，在河鋼唐鋼長(zhǎng)材部高線產(chǎn)線成功下線，產(chǎn)品性能指標(biāo)及表面質(zhì)量完全滿足用戶定制要求。 今年以來(lái)，圍繞“市場(chǎng)”與“用戶”主題，河鋼唐鋼長(zhǎng)材部進(jìn)一步完善服務(wù)體系，強(qiáng)化“先期介入”模式，將關(guān)注點(diǎn)從客戶使用端前移到客戶研發(fā)端，及時(shí)響應(yīng)用戶需求，以定制化服務(wù)與攜手研發(fā)，努力構(gòu)建供需新格局。在與該高端終端直供用戶的持續(xù)合作中，該部贏得用戶信賴，在前期配合的基礎(chǔ)上，達(dá)成攜手研發(fā)的深度合作意向。ER70S-MT低硫氣保焊絲對(duì)成品碳、硫含量要求較低，控制難度加大，長(zhǎng)材部與技術(shù)中心技術(shù)人員深入用戶，就用戶使用要求進(jìn)行深度溝通，共同設(shè)計(jì)新的工藝路線。生產(chǎn)中，嚴(yán)格控制每一個(gè)工藝控制點(diǎn)、精準(zhǔn)操作，達(dá)到成分控制、性能保障100%符合定制要求。

完善精煉裝置中的精煉工藝，采用保證鋼軌中氧含量降低的脫氧新制度，依據(jù)氧含量確定鋼中非金屬夾雜的特性和數(shù)量。當(dāng)氧含量降低到25ppm時(shí)，基本以脆性斷裂氧化夾雜為主;而當(dāng)氧含量大于40ppm時(shí)，則以塑性硅酸鹽為主要形態(tài)。 目前，俄羅斯冶金行業(yè)具有足夠強(qiáng)大的技術(shù)裝備，能夠有效地改進(jìn)鋼軌的冶金質(zhì)量。由于實(shí)施一系列措施，包括研究熔煉工藝、采用綜合脫氧方法、利用鋼軌變形處理以及精煉和真空處理裝置，有可能將鋼軌中的氧含量降至20ppm，并同時(shí)降低非金屬夾雜的夾雜度。 新庫(kù)茲涅茨克鋼鐵公司利用電爐生產(chǎn)鐵路用鋼軌。一臺(tái)型號(hào)為ДСП--100H10（凸窗出鋼、95MVA變壓器、BSE公司的供氧系統(tǒng)）;另一臺(tái)型號(hào)為ДСП—100И7（虹吸出鋼、80MVA變壓器、彎形門式氧氣風(fēng)嘴）。這兩臺(tái)電爐利用25%～40%液態(tài)鐵水進(jìn)行熔煉，在上爐留下的15～30t爐渣和金屬內(nèi)，加入金屬?gòu)U鋼裝料。為了加快爐中金屬料和碳氧化物的熔煉過(guò)程，利用有效的氧氣噴嘴，BSE公司的噴嘴或者門式氧氣風(fēng)嘴Fuchs和彎形風(fēng)嘴。鼓入氧氣的一般消耗量達(dá)到1萬(wàn)m3/h。 鐵水在裝入廢金屬前直接注入，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)溫度，且碳含量大于0.7%時(shí)，在電爐啟動(dòng)的情況下，將非脫氧金屬排放到無(wú)渣罐。在往罐中排放的過(guò)程中添加造渣劑。造渣劑由石灰和螢石，以及通過(guò)計(jì)算錳在成品鋼中最低含量的硅錳合金組成。在排放的過(guò)程中，通過(guò)底部多孔風(fēng)嘴對(duì)罐中的鋼水吹入氮?dú)?，壓力?.7Mpa，消耗量為20m3/h。排完以后，進(jìn)入精煉裝置，繼續(xù)對(duì)鋼水進(jìn)行處理，以達(dá)到要求的化學(xué)成分及澆注溫度。 為降低鋼水中碳含量，在精煉裝置中開(kāi)發(fā)了精煉新工藝。當(dāng)帶有金屬的罐進(jìn)入精煉爐后，通過(guò)底部多孔風(fēng)嘴以20m3/h的消耗量進(jìn)行提前3min吹氬，進(jìn)行溫度測(cè)量、提取金屬和鋼渣試樣，繼續(xù)利用夾送器按125g/t Ca的計(jì)算量添加硅鈣合金絲。通過(guò)添加ФС75渣、0.4～0.7kg/t焦炭粉和石灰，造Fe0含量小于0.5%和堿度2.5～3.0的液態(tài)渣。 當(dāng)?shù)玫焦拗薪饘僭嚇拥幕瘜W(xué)分析結(jié)果后，再加入鐵合金及其他合金。第二次按125g/t Ca加入硅鈣合金絲，進(jìn)行最終脫氧，但不早于精煉結(jié)束前5min。利用Heraeus Electr0-Nite公司的Hydris儀器，在完成階段確定溫度和氧含量。經(jīng)過(guò)爐外精煉，鋼水在尺寸為300mm×300mm的結(jié)晶器，四流連鑄機(jī)上進(jìn)行澆鑄。 由于在精煉裝置中完善精煉工藝，并采用脫氧新制度，新庫(kù)茲涅茨克鋼鐵公司鋼軌鋼中平均氧含量達(dá)到27.8ppm。這種情況下，氧化夾雜脆性鏈的平均長(zhǎng)度為0.18mm。 為了確立依氧含量變化的鋼軌中非金屬夾雜數(shù)量和特性關(guān)系，進(jìn)行了不同氧含量鋼的金相研究。在成品軌氧含量小于25ppm時(shí)，夾雜物基本上是鈣鋁酸鹽脆性斷裂線條（Ca0.Al203）。 在這種氧含量下，最大夾雜長(zhǎng)度不超過(guò)10μm，鋼的鈣鋁酸鹽夾雜度水平評(píng)價(jià)平均不超過(guò)ГОСТ1778—70渣1級(jí)。盡管在脫氧工藝中去除了含鋁材料，在非金屬夾雜線條中仍存在Al203。顯然，鐵合金和罐中渣是鋁產(chǎn)生的源頭。 隨著氧含量升高到40ppm時(shí)，非金屬夾雜的特性和數(shù)量明顯地發(fā)生了變化。脆性斷裂氧化夾雜數(shù)量減少，而產(chǎn)生應(yīng)變的硅酸鹽的比例增加。在硅酸鹽夾雜的里還存在鋁和鈣，在顯微切片上看到的硅酸鹽夾雜，其形式是長(zhǎng)度為0.12～0.30mm黑灰色細(xì)的均勻分布線條。 在更高的氧含量下，非金屬夾雜基本上是長(zhǎng)度為0.25～0.53mm的單一硅酸鹽。這些夾雜物的鋼夾雜度平均與ГОСТ1778—70渣2級(jí)相符。 由于與脆性斷裂氧化夾雜相比，微小塑性硅酸鹽對(duì)投入運(yùn)行的鋼軌壽命影響很小。含有塑性硅酸鹽外殼的鋁氧化物是比較安全的夾雜種類。 除此而外，還可以確定不依氧含量為轉(zhuǎn)移，與內(nèi)源夾雜一樣，在鋼軌中遇見(jiàn)的還有少數(shù)長(zhǎng)度達(dá)1.5mm外源特性的夾雜。一般來(lái)說(shuō)，這樣的夾雜具有多相組成，且基本上是進(jìn)入結(jié)晶器中的渣滴和耐火材料或造渣劑的微粒。 依據(jù)組成不同而變化的多相渣夾雜在軋制中表現(xiàn)出不一樣的變形。一些氧化物夾雜，形成帶有尖的或縱向裂開(kāi)端的粗糙線條，其組成元素的順序?yàn)閇Mn]>[Si]>[Al]>[Ca]>[S]，在軋制時(shí)會(huì)產(chǎn)生塑性變形。而另一些夾雜，氧化物為波浪形線條，其組成的元素順序?yàn)閇Ca]>[Si]>[Mn]>[Al]>[Ti]>[Mg]>[K]>[S]，該夾雜在軋制時(shí)不會(huì)產(chǎn)生變形。 通常情況下，外源氧化夾雜具有偶然性，在鋼軌鋼中極少遇到。 研究表明，鋼中氧含量的降低，會(huì)使應(yīng)變硅酸鹽夾雜數(shù)量的明顯減少，而脆性斷裂復(fù)雜氧化物比例增加。因此，這是一個(gè)不良的傾向。 俄羅斯鐵路運(yùn)輸科研所開(kāi)展的批量試驗(yàn)結(jié)果表明，具有硅酸鹽高份額的К23批次鋼軌與Т17-22批次鋼軌相比，其使用壽命要長(zhǎng)。而Т17-22鋼軌是利用真空煉鋼，硅酸鹽含量較低，而鈣鋁酸鹽含量較高。該結(jié)果證明，鋼軌使用壽命不僅取決于鋼中的氧含量，而且也取決于非金屬夾雜的類型。 為了保證鋼軌更優(yōu)良的使用特性，理論上最好使非金屬夾雜的夾雜度最小。但與此同時(shí)，在鋼中氧含量降低的同時(shí)，如何保證非金屬夾雜確定形式和組成的問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。

鈦合金具有高的比強(qiáng)度、優(yōu)異的抗疲勞性和耐蝕性等突出優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于航空產(chǎn)品中,如飛機(jī)機(jī)架和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等,特別是對(duì)于高強(qiáng)度鋼以及鋁合金因質(zhì)量、強(qiáng)度、抗蝕性或高溫穩(wěn)定性等綜合性能不能滿足要求的部件。在很多情況下,都會(huì)涉及到航空鈦合金自身之間或與鋁、不銹鋼、鈦鎳合金等異種材料的連接問(wèn)題。鈦及其合金會(huì)在750～1040℃溫度范圍內(nèi)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,由具有密排六方結(jié)構(gòu)的α相轉(zhuǎn)變成具有體心立方結(jié)構(gòu)的β相。當(dāng)加熱溫度接近或者超過(guò)α相→β相的轉(zhuǎn)變溫度時(shí),β相的晶粒尺寸會(huì)急劇變大,顯微組織顯著粗化,使材料性能下降。在這種溫度下對(duì)鈦合金進(jìn)行焊接會(huì)使焊縫接頭的塑性大大降低。另外,在釬焊過(guò)程中,釬料會(huì)和母材發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng),在界面處生成脆性的金屬間化合物,致使焊縫存在較大的開(kāi)裂傾向,使接頭性能惡化。為了避免對(duì)母材性能造成損傷并提高焊接接頭的性能,應(yīng)該將鈦合金的釬焊溫度控制在β相轉(zhuǎn)變溫度以下,即在800℃以下進(jìn)行中溫釬焊。 一、選擇合適的釬料。 適合鈦合金中溫釬焊的金屬基釬料主要有三大類:銀基、鋁基、鈦-鋯基釬料。其中,鋁基釬料的釬焊溫度較低,遠(yuǎn)低于鈦合金α相→β相的轉(zhuǎn)變溫度,與鈦基體相互作用小,無(wú)明顯的溶蝕和擴(kuò)散,而且價(jià)格便宜,加工性能優(yōu)良,低熔點(diǎn)、成本低廉,故具有較好的發(fā)展和應(yīng)用前景。近年來(lái),納米多層膜復(fù)合釬料引起重視。由于納米粒子相對(duì)于傳統(tǒng)的合金粉體或者塊體材料而言具有熔點(diǎn)低、活性高等特性,可以通過(guò)在釬料中加入納米級(jí)顆粒制成納米多層復(fù)合膜釬料來(lái)降低釬料熔點(diǎn)。據(jù)報(bào)道,通過(guò)交替濺射沉積銀-銅釬料層和碳擴(kuò)散阻礙層,制備了銀-銅/碳納米多層膜復(fù)合釬料,與傳統(tǒng)的金屬基銀-銅釬料相比,熔點(diǎn)下降了約50℃,釬焊溫度下降了40～50℃;采用直流磁控濺射AlSi12納米涂層及AlN擴(kuò)散阻礙層,制備AlN/AlSi納米多層膜釬料,當(dāng)納米涂層厚度達(dá)到2～3nm 時(shí),納米多層膜復(fù)合釬料的熔點(diǎn)比無(wú)納米涂層的釬料下降了約230℃。另?yè)?jù)報(bào)道,鋁-鎳活性納米多層膜的釬料,其釬焊溫度與傳統(tǒng)釬料相比,降低了130℃左右。 二、改進(jìn)釬焊技術(shù)。 采用物理氣相沉積技術(shù)可以在母材表面沉積金屬涂層作為釬焊反應(yīng)層,在爐中進(jìn)行釬焊時(shí),反應(yīng)層能與基體形成低熔點(diǎn)的共晶或亞共晶組織,有效降低釬焊溫度,減少高溫釬焊產(chǎn)生的脆性金屬間化合物,減少接頭裂紋和氣孔,提高接頭的致密性及力學(xué)性能。據(jù)報(bào)道,以銅作為陰極材料,在鈦表面通過(guò)離子濺射沉積一定厚度的銅涂層作為釬焊反應(yīng)層,釬焊接頭的強(qiáng)度隨著銅涂層的擴(kuò)散消失而逐漸增大。近年來(lái)的另一個(gè)研究動(dòng)態(tài)是把多種釬焊技術(shù)結(jié)合起來(lái),如超聲波感應(yīng)釬焊連接,超聲輔助激光釬焊等。