特殊钢冶金论文

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1、简要的回顾。    钢铁制造流程的变化导效了一代又一代的钢厂模式的演进，但是冶金流程中物质状态转变、物质性质控制的一些本质特征并无重大的变化，钢厂的生产流程总是由化学冶金过程和冶金的物理过程构成。化学冶金过程主要是体现物质组成、温度、时间之间的关系；冶金的物理过程主要是体现形变、物质微观结构、温度、时间之间的关系。但是，20世纪70年代以来，钢厂生产流程中化学冶金和冶金的物理过程的衔接部——钢液的凝固方式发生了重大的变化，凝固方式变化是促进当代钢铁生产流程演进的诸因素中最为活跃的关键点，实际上是钢厂生产流程整体运行过程中的序参量。凝固成形采用连续铸锭方式后，过程时间缩短，过程效率提高，流程前后工序之间的温度起伏范围变小；同时导致了模铸、初轧、开坯等（慢弛豫变量）工序、装置的淘汰，某种程度上打开了流程中物质流运行的“瓶颈”，带动了生产流程走向整体优化。这些变化促使钢厂的模式、规模、产品系列、投资量、市场竞争力发生了重大的变化。中国冶金行业网.物质状态转变。    物质性质控制和物质流控制在生产流程中的结合多维物质流控制系统。从工艺上看，钢厂生产流程的实质，一方面是物质状态转变和物质性质控制的工艺过程，如状态的转变与控制，品种与质量的控制，钢材形状尺寸和表面状态的控制，产品性能的控制等；另一方面则是过程物质流的调控，这种物质流控制不仅是物质的输送，而且要求各主要参数衔接、匹配上的优化，如物质流流量、温度、时间的合现衔接，相关工序之间输入流量、输出流量的匹配，时间节奏的协调与缓冲，物质输送过程途经的工序、方向、距离和方式的优化，物质流途径及其时间的压缩和紧凑等。这些参数对钢厂模式、投资数量和投入-产出效益乃至对环境的负荷等是至关重要的。    作为钢铁生产过程的多维物质流控制工程，如下参数的衔接匹配、连续、稳定，均应在考虑之内：          物质流在状态上、组分上和数量上的转变、传递、衔接、匹配；          物质流在时间节奏上的协调、缓冲、加速；          物质流过程中金属由液态转变为固态，并获得一定几何尺寸的铸坯断面，进而进行断面形状和尺寸的转变、传递、衔接、配合；          物质流在温度和能量上的转变、传递、衔接和节约；          物质流过程中钢的表面质量、宏观结构、微观组织以及性能的转变、遗传和调控：          物质输送途径和方式的调整、衔接和优化等。          要实现上述诸多方面的衔接、匹配，不仅要依靠各工序的功能优化、装备可靠性与可控性的提高，而且要十分重视相邻工序之间的“柔性”（非线性）调节作用

金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几方面开始：一、分类：金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳 2％～4％的铸铁，含碳小于 2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属 、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造、轧制、冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成形金属是通过喷射成形工艺制成具有一定形状和组织性能的零件和毛坯。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。二、性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。三、生产工艺：金属材料生产，一般是先提取和冶炼金属 。有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品。提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，即采用转炉、平炉、电弧炉、感应炉、冲天炉(炼铁)等进行冶炼和熔炼；有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺 ；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺。金属材料通过冶炼并调整成分后，经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、坯，再经塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺 。常用的热处理工艺有淬火、正火、退火、时效处理（将淬火后的金属制件置于室温或较高温度下保温适当时间，以提高其强度和硬度）等。四、发展趋势：金属材料的发展已从纯金属、纯合金中摆脱出来。随着材料设计、工艺技术及使用性能试验的进步，传统的金属材料得到了迅速发展，新的高性能金属材料不断开发出来。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比强和高比模的铝锂合金、有序金属间化合物及机械合金化合金、氧化物弥散强化合金、定向凝固柱晶和单晶合金等高温结构材料、金属基复合材料以及形状记忆合金、钕铁硼永磁合金、贮氢合金等新型功能金属材料，已分别在航空航天、能源、机电等各个领域获得了应用，并产生了巨大的经济效益。