钢铁流程的CO₂排放总量大、排放源分散,随排烟气温度波动大、CO₂体积分数低、污染物组分复杂,多重因素导致钢铁流程中CO₂捕集难度较大。对于钢铁行业拥有的10亿t级CO₂总量,不仅是碳捕集存在困难,后续的CO₂处置也是钢铁降碳亟待解决的难题。本文揭示了碳素流在钢铁冶炼过程中承担的燃料、还原剂、原料、工艺骨架多维功能属性及价态转换规律,分析了目前国内外碳捕集、利用及封存（carbon capture, utilization and storage,CCUS）技术的研发及应用现状,并结合中国未来产能布局、氢冶金发展的预测,创新性地提出了在极致减少碳的一次消耗的前提下,基于绿能驱动CO₂转化循环利用的碳链循环的冶金技术理论观点,即将末端排放的CO₂分离,在绿能作用下转化为还原介质,然后返回铁还原工序利用,部分替代源头的碳输入,实现低碳冶金的过程。本文重点构建了极限焦比下的CO₂转化循环利用高炉能质流模型,并指出这是值得重视的基于中国资源禀赋及钢铁产业结构特征,适合钢铁产业走向碳中和的发展路径。

预应力钢绞线作为预应力混凝土结构中的关键受力构件,其应力松弛行为直接关系到结构的长期安全性与耐久性。受材料本构特性、制造工艺及服役环境影响,钢绞线在长期荷载作用下会发生不可避免的预应力损失。近年来,针对静载、温度作用、材料组成、界面约束及疲劳荷载等因素对应力松弛行为的影响机制,国内外学者开展了大量理论分析、试验研究与模型构建工作。本文系统梳理了预应力钢绞线在静载条件下的应力松弛规律,重点总结了初始应力水平、温度作用以及材料组成与制造工艺对应力松弛性能的影响;进一步综述了钢绞线-灌浆材料界面约束作用及钢绞线表面状态对应力松弛行为的调控机制;在此基础上,重点分析了疲劳荷载及微动磨损、腐蚀等耦合作用下钢绞线应力松弛的加速演化特征及其表征与预测方法。最后,针对现有研究中存在的问题与不足,对预应力钢绞线应力松弛研究的发展趋势进行了展望。本文可为预应力结构的长期性能评估及耐久性设计提供参考。

为有效解决高炉炼铁过程中优质喷吹煤资源约束、生产成本攀升与多目标优化之间的矛盾,同时响应国家“双碳”目标对钢铁行业绿色低碳转型的要求,本文提出一种集数据管理、多目标优化与智能决策于一体的喷吹配煤系统方法。首先,构建涵盖煤粉基础属性、工业分析及元素分析等核心指标的多维度喷吹煤评价体系,实现对不同煤种在安全性、燃烧性和经济性方面的量化表征。其次,基于多目标规划理论,建立以“低成本、高燃烧率、高反应性”等为指引的多目标优化模型,并采用遗传算法与单纯形法的组合求解策略获得最优混配方案。工业应用结果表明,该模型在维持高炉稳定顺行的前提下,可有效优化燃料喷吹结构,提高煤粉利用率,显著提升生产经济效益和低碳运行水平。针对1 860 m³高炉,在成本最小化导向下,吨铁成本最高降低8.75元,碳排放减少4.57%,总燃耗下降16.22 kg/t;3 800 m³高炉在质量优先模式下,吨铁成本最高降低6.36元,碳排放降低0.68%,总燃耗下降5.7 kg/t;5 500 m³高炉在性价比最高模式下,总燃耗降低11.8 kg/t,吨煤对应的吨铁成本降低0.54元。该模型及决策体系经工业验证成效良好,为高炉喷吹配煤过程的智能化、绿色化转型提供了可行路径,对推动钢铁行业高质量发展具有重要的应用指导价值。

针对铁浴熔融还原炉内高黏度熔池环境下煤氧多段喷吹燃烧机制不明的问题,本研究建立了耦合流体体积法 （volume of fluid, VOF）多相流、组分传输及涡耗散（eddy dissipation model,EDM）燃烧的三维瞬态数值模型。系统分析了25%~100%氧气质量分数与不同煤氧比例下的枪口多相流场结构、温度分布与煤粉燃尽规律。结果表明, 高黏度、高密度熔池环境显著抑制了射流的动量传递,导致枪口区域形成特征性的“受限回流区”（类S形）,而非自由射流。该流场结构虽然强化了气固混合,但也阻碍了热量对流扩散,导致枪口局部形成高温热负荷区;多段喷吹反应器上下氧枪协同作用,提升了氧化区的温度,氧气质量分数是决定煤粉燃烧效率的主控因素。随着氧气质量分数的提升,熔池平均温度与CO₂生成量显著增加,煤粉燃尽率最高可达82.59%;相比之下,煤粉喷吹量的变化对燃尽率影响较小;综合考虑燃烧效率与喷枪寿命,高氧含量工况虽能极大提升燃尽率,但需警惕局部过热导致的喷嘴烧蚀风险。本研究揭示了受限射流下的燃烧与传热耦合机制,为工业现场优化供氧策略与延长喷枪寿命提供了理论依据。

FeO含量是影响烧结矿强度及冶金性能的重要指标,因此,准确预测烧结矿FeO含量有助于稳定烧结质量,保障高炉炼铁顺行。作为典型的时序性生产,基于循环神经网络的FeO含量预测方法已得到广泛应用。然而,传统循环神经网络及其变体在处理长序列时会面临信息稀释的问题,与序列端口相距较远的信息对最终的输出影响较弱。因此,本文构建BiGRU-Attention模型,通过分析现场数据特点,采用孤立森林监测异常值并剔除,采用缺失森林插补模型填补缺失值,最后进行数据转换,提升模型输入数据的质量。此外,采用递归特征消除算法进行特征降维,减少模型负载。通过构建双向门控循环单元,并行处理前向和后向时间序列,捕捉烧结过程长程时序依赖,实现了对时间序列全局上下文信息的完整建模,并引入注意力机制动态聚焦关键阶段,通过注意力层的查询（Query）矩阵、键（Key）矩阵与值（Value）矩阵计算各部分的重要性,自适应地为输入数据分配权重,生成更加相关的上下文矩阵,优化资源分配,提升模型在复杂时序数据上的预测精度。结果表明,与GRU、BiGRU模型相比,BiGRU-Attention模型能够更好地理解烧结特征之间的内在关联,该模型在测试集上表现出更高的预测准确性和灵活性,平均绝对误差M_AE=0.033 7,均方根误差R_MSE=0.103 6,平均绝对百分比误差M_APE=4.054%,决定系数R²=0.893 5,BiGRU-Attention模型的预测结果与真实值高度一致。同时,为了测试模型的工业应用价值,通过加入滑动窗口与掩码的方式,引入不同水平的随机噪声进行模型的训练和预测,验证了该方法在提前把控烧结矿FeO成分趋势变化上的鲁棒性与应用潜力。

白云鄂博矿是中国典型的低品位多金属共生矿床,其中铁、铌、钛、稀土等多种关键金属矿产资源储量巨大,其矿物结构复杂、品种繁多,其中含铌矿物约20种,且含铌矿物相互依存、相互包裹以及嵌布复杂;含铁脉石矿物与铌矿物在选矿过程中会发生共选现象,导致中国铌精矿品位难以提升,不利于铌资源的高效利用。本文针对含铁脉石矿物与铌矿物表面矿物物理化学性质相似及嵌布关系复杂的特点,提出了将铌矿物进行矿相重构,改变其矿物表面性质和竞争吸附作用,实现与含铁矿物的分离,形成富铌渣。为探明铌在白云鄂博矿球团氧化焙烧过程中的矿相演变规律,考察了添加不同质量分数氧化铌对白云鄂博氧化性球团焙烧过程中铌矿物转化的影响。结果表明,在焙烧温度为1 200 ℃时,适当增加Nb₂O₅质量分数,氧化球团的孔隙率降低,连通孔隙减少,球团配位数逐渐降低,连通性变差,抗压强度逐渐增大;焙烧过程中,氧化球团中生成了新相Ca₂Nb₂O₆F;球团中的Ca₂Nb₂O₆F聚集分布,紧密地包裹着赤铁矿,且大部分铌元素迁移到了Ca₂Nb₂O₆F中;白云鄂博矿中铌铁矿氧化焙烧过程中,铌物相的转变规律为FeNb₂O₆→Ca₂Nb₂O₆F,明确了白云鄂博矿中铌元素与钙、氟元素的矿相转化路径,为“复杂铌矿物→单一铌矿相”的定向重构提供了新路径。

针对袁家村赤铁矿现场钢锻介质磨矿产品粒度特征差的问题,采用批次磨矿试验与数值模拟相结合的方法,研究了二元介质条件下赤铁矿细磨过程的粒度分布规律与能量传递特征。通过条件试验得到二元介质磨矿最佳条件为磨矿质量分数70%、介质充填率35%（其中25 mm钢球占4%充填率）、瓷球配比为ϕ30 mm∶ϕ25 mm∶ ϕ20 mm = 50%∶30%∶20%（质量分数）,在最佳条件下磨矿产品中小于0.045 mm产率相较钢锻磨矿提高5.05个百分点,小于0.023 mm产率降低3.03个百分点。基于磨矿动力学特征对比表明,赤铁矿细磨过程符合一阶动力学模型,二元介质磨矿第一粒级比破碎速率为钢锻磨矿的2.03倍。通过离散元法（discrete element method,DEM）模拟揭示了钢锻磨矿以少量高能碰撞为主,冲击集中且能量分布不均,以瓷球介质为主的磨矿则通过大量中低能碰撞实现持续破碎,其中二元介质磨矿体系碰撞频率较钢锻提高2.24倍,单次碰撞能量降低61.57%。连续磨矿试验进一步验证“高频低能”的碰撞特征可提升易选粒级（0.019 ~0.045 mm）产率6.61个百分点,降低返砂比72个百分点,解决了现场钢锻磨矿效率低、循环负荷高的问题,体现出二元介质磨矿体系在赤铁矿细磨作业中的优越性。

为精准解决VD（vacuum degassing）炉真空环境下液面高度检测中存在的受烟雾遮挡、低能见度、多尺度目标干扰等问题,提出一种基于改进YOLOv12n的VD炉真空下钢水液面高度检测模型。该模型通过3方面核心改进来提升特征提取与目标检测性能,即集成高效通道注意力（efficient channel attention,ECA）模块,在降低计算量的同时自适应强化关键通道特征,削弱烟雾、粉尘等干扰信息的影响;嵌入增强的多尺度动态区域注意力（multi-scale dynamic region attention,MRA）模块,精准聚焦液面区域的多尺度特征响应,提升复杂背景下目标区域的特征分辨能力;采用改进残差高效层聚合网络（residual efficient layer aggregation,R-ELAN）后的模块DElan优化特征融合结构,增强深层特征的关联性与梯度传播效率,提升模型对液面边缘细节的捕捉精度。对包含16 000张不同真空度、不同遮挡工况的VD炉真空下钢水液面图像数据集进行试验,结果表明,改进的模型EMD-YOLO较基线模型YOLOv12n和YOLOv12n-seg在平均精度均值（mean average precision,mAP@50%）和综合置信度（comprehensive confidence,CC）上分别提高了4.7、3.1和6.9、9.1个百分点,计算量维持在6.0 GB左右,同时在烟雾遮挡、液面波动等复杂场景下的鲁棒性显著增强。该方法实现了VD炉真空环境下钢水液面高度的精准检测,为冶金精炼过程的自动化控制与安全监测提供了可靠的技术支撑。

目前工业中普遍采用钙处理解决氧化铝夹杂物聚集堵塞水口问题,但对不同含钙合金的改性效果、钙的收得率及其内在机制的系统研究仍较为缺乏。在钙添加量（质量分数）稳定在0.015%的条件下,对比研究了5种含钙合金（硅钙、硅钙钡、低钙铝、高钙铝和钙铁）分别单独处理和复合预熔渣处理过程对铝脱氧钢中氧化铝夹杂物的改性效果。结果发现,5种含钙合金单独处理时,硅钙钡合金的综合改性效果最优,钙收得率最高（约9%）,处理后夹杂物球形化率最高（约24%）、平均尺寸最小（约1.02 μm）、总截面积最低（约0.038%）,硅钙合金处理的效果次之,而低钙铝和高钙铝合金处理效果较差,钙铁合金的改性效果最差,夹杂物多为未变性的氧化铝夹杂物。含钙合金与氧化物预熔渣复合处理与含钙合金单独处理相比优势明显。复合处理使钙的收得率升高至10%,进一步促进夹杂物的球化和上浮去除,使小尺寸（低于1 μm）夹杂物所占比例增加至67%,夹杂物数密度从381.9 个/mm²降低至269.1 个/mm²。5种含钙合金与氧化物预熔渣复合处理过程中,硅钙钡-渣依然展现出最佳的钙处理效果,其次是硅钙-渣和低钙铝-渣,钙铁-渣处理效果不太理想。该研究结果为优化钙处理工艺、提高钢材洁净度提供了理论依据与实践参考。

超薄取向硅钢作为超远距离特高压输电装备关键材料,需兼具高磁感应强度（下称磁感）与低铁损的优异磁性能。然而,其磁感与铁损相互制约,实现两者良好匹配是该领域亟待攻克的技术难题。为此,采用电子背散射衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）、X射线衍射（X-ray diffractometer,XRD）等手段,系统研究了冷轧压下率对超薄取向硅钢微观组织、织构演变及磁性能的影响规律,揭示了其内在作用机制,明确了最佳冷轧压下率,成功制备出兼具高磁感与低铁损的超薄取向硅钢。研究发现,随冷轧压下率增大,冷轧板剪切带密度增大,{111}〈112〉冷轧织构增强,退火板平均晶粒尺寸减小。当冷轧压下率由62.9%增加至74.1%时,Goss晶核数量增多,且其取向优势和尺寸优势明显;当压下率达到81.4%,剪切带中{210}〈001〉、{113}〈361〉取向形核占据主导地位,而Goss长大优势减弱。随冷轧压下率增加,磁感呈先增后减的趋势,在冷轧压下率增加至74.1%时,η线取向织构所占比例最多,磁感最优。当冷轧压下率从62.9%增加至70.3%时,晶粒尺寸显著细化,磁滞损耗增加,导致铁损上升;当冷轧压下率进一步从70.3%增加至81.4%时,晶粒尺寸细化趋势放缓,磁滞损耗增幅有限,而厚度减薄使涡流损耗大幅下降,使得铁损降低。因此,随冷轧压下率增加,铁损呈先增后减的趋势。当冷轧压下率为74.1%时,超薄取向硅钢获得最佳磁性能,磁感为1.90 T,铁损为12.91 W/kg。

为揭示18CrNiMo7-6齿轮钢在不同热处理状态下的滚动接触疲劳行为及失效机制,本文对常规渗碳热处理（carburized heat treatment,CHT）和渗碳深冷热处理（deep cryogenic treatment,DCT）2种状态的18CrNiMo7-6齿轮钢进行了对比研究,重点分析了在高接触应力（2 573~3 100 MPa）下显微硬度梯度、残余应力演化与疲劳寿命的关联性。试验结果表明,在较高载荷工况下,DCT试样的接触疲劳寿命显著低于CHT试样,平均降幅约为56.1%。失效分析表明,疲劳性能差异源于梯度微观组织与应力状态的协同作用。CHT工艺构建出“外硬内韧”的平缓硬度梯度,并在循环载荷下保持切向和轴向稳定的双向残余压应力场;同时,韧性芯部促进裂纹尖端的塑性钝化与协调变形,使失效以主裂纹控制的渐进式楔形剥落为主。DCT工艺虽然提高了整体硬度,但伴随基体韧性下降,并引入了初始切向拉应力。在高载循环下,轴向残余压应力易发生松弛,裂纹在局部应力集中处加速扩展,最终呈现浅层脆性失效特征。研究证实,在重载工况下,构建强韧匹配的梯度组织并保持残余压应力的稳定性,比单纯追求表面高硬度更能有效提升材料的滚动接触疲劳性能。

M42高速钢是制造高性能复杂精密刀具的关键材料。增材制造技术在复杂外形及内置功能流道刀具成形中优势明显。本研究采用电子束粉末床熔融（electron beam powder bed fusion,EB-PBF）增材制造技术成功制备了M42高速钢,系统研究了能量密度（E）对其成形质量、微观组织、硬度及强韧性的影响。结果表明,当E值在40~50 J/mm³内时,试样致密度可达99.5%以上。其微观组织主要由等轴铁素体基体（晶粒尺寸为5.4~6.3 μm）、微米级网状共晶碳化物（细杆状M₆C型及短棒状M₂C型）以及弥散分布的椭球或短棒状M₂C型二次碳化物（尺寸为50~200 nm）构成。高碳高合金成分导致即使在快速冷却条件下仍发生溶质偏析,这是网状共晶碳化物形成的主要原因。随着E值从35.0 J/mm³增加至54.5 J/mm³,熔池冷却速度降低,共晶碳化物的厚度（0.12~0.31 μm）与面积分数（12.5%~18.6%）相应增加,而其他组织特征变化不显著。高致密试样的硬度约为66HRC,稍低于淬回火铸锻件,但受网状共晶碳化物引起的应变失配与应力集中影响,其抗弯强度（2 220 MPa）与V形缺口冲击韧性（4.1 J/cm²）均低于铸锻件。研究进一步指出,通过后续热处理或成形过程中的层间重熔工艺优化碳化物形貌与分布,有望提升材料的强韧性。

{011}/{011}近奇异晶界腐蚀抗力显著优于随机晶界,通过晶界工程优化并提高此类晶界的比例,有望成为提高体心立方金属,特别是低铬铁素体不锈钢晶间腐蚀抗力的有效途径。本文选用热锻态00Cr12钢为试验材料,5个平行试样在γ相区（960 ℃）进行厚度减缩量为35%的1道次轧制后,迅速放入700 ℃的马弗炉中分别回火0.5、1、2、3、4 h,然后水淬至室温。为了定量化计算各试样中{011}/{011}近奇异晶界的比例,采用了基于电子背散射衍射（electron backscatter diffraction,EBSD）技术结合5参数分析的晶界界面匹配表征方法。结果显示,随着回火时间的延长,{011}/{011}近奇异晶界的比例并非单调变化,而是呈先增加后减少的规律,并在700 ℃回火2 h时达到极大值10.97%。离线原位EBSD结果进一步揭示,{011}/{011}近奇异晶界的形成主要有2种机制,一是原本不相邻但具有〈011〉/θ（θ为取向差旋转角）取向差关系的晶粒,在700 ℃回火过程中通过吞并中间晶粒而最终碰撞形成{011}/{011}近奇异晶界;二是相邻晶粒在回火过程中发生取向差调整及晶界面再取向,生成{011}/{011}近奇异晶界。在700 ℃回火超过2 h后,发生晶粒异常长大,大角度晶界的迁移吞并了部分{011}/{011}近奇异晶界,导致该晶界比例下降。

GCr15轴承钢的传统热处理工艺往往难以同时实现碳化物的充分溶解与珠光体组织的细化,限制了其综合力学性能的提升。为了实现碳化物的充分溶解与珠光体组织的细化,将循环工艺应用于GCr15轴承钢,为开发高性能轴承钢的热处理新工艺提供理论依据与试验参考。本文探索了一种新型奥氏体化工艺,不仅能使碳化物充分溶解,还能细化珠光体组织,实现细小碳化物的均匀分布,改善GCr15轴承钢的综合性能。本文对GCr15轴承钢采用循环奥氏体化工艺,基于不同循环次数下过冷奥氏体的相变特征与组织演变规律,探究了珠光体及碳化物的演化行为及其对轴承钢力学性能的影响机制。结果表明,随着循环次数增加,珠光体片层间距从1次循环（C-1）试样的（320±17） nm依次降低至2次循环（C-2）试样的（268±22） nm和4次循环（C-4）试样的（226±14） nm,珠光体球团尺寸也从C-1试样的7.22 μm逐渐减小至C-2和C-4试样的6.02 μm和5.38 μm。同时,碳化物的平均尺寸由C-1试样的0.48 μm依次减小至C-2和C-4试样的0.36 μm和0.25 μm,且碳化物中铬质量分数从5.33%逐渐升高至7.06%和9.43%。力学性能结果表明,C-2试样的强度与伸长率均优于C-1和C-4试样。尽管C-4试样具有最细的珠光体片层、球团与碳化物,但部分片层熔断导致组织不均匀,会在拉伸过程中引起应变分配不均匀,促使试样在较早阶段萌生裂纹,从而降低了力学性能。综上,C-2试样的显微组织更加均匀,加工硬化率dσ/dε曲线也更平缓,获得了更好的强韧性能匹配。

增材制造技术以其优异的设计自由度和极高的材料利用率,已成为制备复杂结构合金钢的关键手段。然而,该技术固有的非平衡凝固特性（高冷却速率与强温度梯度）易诱发冶金缺陷和残余应力,显著影响成形件的致密度与成分均匀性,成形质量不良对增材制造合金钢的耐腐蚀性能有不利影响。本文系统回顾了金属增材制造技术的特点,综述了近年通过工艺窗口优化、合金成分设计及热处理制度改善孔隙率、显微组织和残余应力,从而延缓腐蚀进程的国内外研究进展。工艺参量直接影响冶金缺陷的类型与分布,锁定合适的工艺参量能减少孔隙缺陷,增强合金钢抗点蚀能力;通过原位合金化引入氮、铬、铜及稀土元素,能调控腐蚀产物形态并提升钝化膜稳定性来减缓腐蚀进程,从而提升耐腐蚀性;后热处理则有助于改善显微组织并释放残余应力,通过促进成分均匀性和调控碳化物分布进一步提升耐腐蚀性。本文指出了当前增材制造耐蚀合金钢领域面临的核心挑战,强调未来研究应聚焦于梳理“工艺-成分-组织-性能”之间的内在关联,建立跨尺度材料数据库与标准化评价准则,为发展高性能增材制造耐蚀合金钢提供理论依据与设计指导。

焊接是海工装备制造过程中的重要环节,焊接接头的性能直接关系到装备的安全可靠性。本研究针对高性能海洋材料的发展需求,设计并制备了低冷裂纹敏感性指数（P_cm）的460 MPa级高强度海工钢试验钢。采用MMS-300热模拟机开展焊接热模拟试验,揭示焊接热影响区的韧化和脆化机制,并优化工艺参数。通过夏比冲击试验、光学显微镜和扫描电子显微镜,分析了焊接热输入、预热温度和峰值温度对热影响区组织和韧性的影响,对比研究了单道次和双道次热循环条件下粗晶区与临界粗晶区的断裂特征。结果表明,随着焊接热输入和预热温度的升高,粗晶区组织由板条贝氏体逐渐转变为粒状贝氏体,马/奥组元（martensite/austenite constituents,M/A）的含量与尺寸增加,冲击韧性持续降低。细晶区因完全奥氏体化及重结晶实现晶粒细化,表现出最佳韧性。临界区因部分奥氏体化导致组织不均匀,其韧性低于细晶区。临界粗晶区在经历双道次热循环后出现组织遗传现象,奥氏体继承了粗晶区的粗大组织,且在原始奥氏体晶界处形成链状分布的M/A组元。这不仅使晶界变宽,还作为裂纹萌生源,加剧了冲击韧性的恶化,使其成为焊接接头中最薄弱的区域。本研究为易焊接海工钢厚板的开发、焊接工艺优化及焊接接头质量控制提供了参考。

为满足新能源行业对热镀锌复相钢极限弯曲性能的严苛要求,本文通过合理的成分设计与工艺调控开发了2种不同成分体系及微观组织的780 MPa级热镀锌复相钢（1号与2号）,并采用扫描电镜、电子背散射衍射、电子探针以及拉伸与弯曲试验,系统表征了两者的各相形态、分布、晶粒尺寸及元素偏析行为,并对比了其力学与弯曲性能。结果表明,2种钢的组织均由贝氏体、回火马氏体及铁素体组成,但微观组织特征存在差异。1号钢中马氏体岛平均尺寸为2.1 μm,铁素体晶粒平均尺寸为2.5 μm,铁素体体积分数为48%,贝氏体体积分数仅为16%,表现出较低屈强比和较高伸长率。同时钢中碳、锰元素存在明显聚集,局部碳元素质量分数高达1.46%,锰元素质量分数达4.5%。此类局部异质引发应变局部化与损伤累积,导致试验钢极限弯曲时沿马氏体/铁素体相界面出现微观裂纹,并伴随大量孔洞形成与连接。2号钢在同样退火工艺下显著改善了组织均匀性,马氏体岛平均尺寸细化至1.8 μm,铁素体晶粒尺寸减小至2.1 μm,贝氏体体积分数提高至38.4%,且碳、锰元素分布均匀,具有更高屈强比和抗拉强度,伸长率虽较低,但在同等弯曲条件下未产生宏观裂纹。结果揭示了复相钢在多相组织精细化设计下对弯曲性能的影响机制,为开发高弯曲性能超厚热镀锌复相钢提供了理论依据与技术路径。

随着汽车工业对高安全性与轻量化的需求升级,先进高强钢被广泛应用于汽车关键部位,但其服役过程中的氢脆失效问题日益突出。因此,研发兼具高强塑性与低氢脆敏感性的先进汽车高强钢成为亟待解决的关键难题。相变诱发塑性（transformation induced plasticity,TRIP）钢因含有亚稳残余奥氏体,兼具优良的强塑性和潜在的抗氢脆能力。本研究通过引入预淬火热处理工艺,系统研究了TRIP钢的组织演变对其氢脆行为的影响机制。结果表明,预淬火处理显著改变了钢的组织形态,使基体由等轴状转变为具有层状结构特征的组织,并促进了残余奥氏体的形成与稳定化。与传统TRIP钢相比,预淬火TRIP钢中残余奥氏体体积分数明显提高,且以薄膜状形态为主,表现出更高的稳定性。此外,预淬火处理细化了晶粒尺寸,并提高了Σ3等特殊晶界的比例,有助于抑制氢在晶界处的偏聚及沿晶开裂。同时,预淬火TRIP钢中的纳米析出相呈现出更为细小弥散的分布特征。慢应变速率拉伸（slow strain rate tensile test,SSRT）与热脱附谱（thermal desorption spectroscopy,TDS）分析结果表明,预淬火TRIP钢在不同充氢条件下均表现出更低的氢脆敏感性,其组织中多尺度高结合能氢陷阱结构的形成有效抑制了可扩散氢参与氢致损伤过程。因此,预淬火处理通过稳定残余奥氏体、细化析出相及优化晶界结构的协同作用,构建了多尺度氢束缚体系,实现了强塑性与抗氢脆性能的协同优化。

18Cr2Ni4WA钢经渗碳处理后具有高表面硬度和良好的心部承载能力,广泛应用于重载传动齿轮等关键部件。传统930 ℃渗碳工艺存在生产周期长和能耗高的问题。高温渗碳可显著提高钢的渗碳效率,但同时易引起残余奥氏体含量升高及碳化物形态失衡,从而削弱渗碳层的力学性能。针对上述问题,本文采用950 ℃高温渗碳工艺,并通过调控二次淬火温度为775、800、825、850 ℃,系统研究其对18Cr2Ni4WA钢渗碳层组织演变及强塑性匹配的影响。结果表明,随着二次淬火温度升高,原奥氏体晶粒尺寸由7.05 μm增大至12.58 μm,由大角度晶界界定的马氏体结构单元尺寸（即马氏体的有效晶粒尺寸）由1.53 μm增大至2.18 μm,渗碳层中残余奥氏体体积分数由8.6%升高至12.1%。775 ℃二次淬火条件下,渗碳层中存在连续网状碳化物,易诱发沿晶开裂。当淬火温度提高至800 ℃时,网状碳化物连续性被有效破坏,显著提升了材料塑性。相比之下,进一步提高淬火温度会导致晶粒粗化及残余奥氏体增多,材料伸长率明显下降。综合组织与性能分析,800 ℃二次淬火试样获得最佳强塑性匹配,其断裂伸长率为4.6%,强塑积达到7.5 GPa·%。研究结果为高温渗碳18Cr2Ni4WA钢的后续热处理工艺优化提供了试验依据。