20Mn23Al无磁钢是国内钢厂为滿足大型变压器制造厂的特殊要求而生产的一种电工专用钢材，在普通机械工业生产中应用较少，没有成熟的焊接工艺及专用的焊接材料。国内大多数变压器厂家一般采用A202、A302、A132等焊条电弧焊焊接20Mn23Al。但对于厚度30mm变压器盖板来说，不仅生产效率低，还存在许多难以解决的问题。因此只要能解决好20Mn23Al无磁钢的焊接以及20Mn23Al无磁钢与Q235低碳钢的焊接问题，就可以节省大量原材料，降低变压器成本，提高产品竞争力。 国内厂家基本上都采用焊条电弧焊焊接变压器箱盖，但生产效率低，焊缝外观质量受人为因素影响大。为了提高生产率和产品质量，采用自动化设备是必然的。因此，我们在分析20Mn23Al无磁钢与Q235低碳钢焊接性的基础上采用埋弧焊进行焊接(采用MZ-1000埋弧焊机)。只要焊接时熔合比选择较合理，就可以获得所需要的组织。 焊接材料选用ER308焊丝。埋弧焊：焊丝ER308+HJ260；MAG焊：焊丝ER308+混合气体(Ar+2%～5%CO2)。 厚度30mm的20Mn23Al和Q345(2000mm×200mm)各两件。坡口采用机加工的方式进行加工，坡口为不对称X形坡口，分别为12mm×45°和18mm×30°。把坡口及两侧20mm范围内的铁锈、油污及氧化皮清理干净。如购来的焊丝表面有油，也尽可能进行清理。 选择与制定焊接参数时，应选择小直径焊丝，小电流，高电压。焊接操作时注意焊接电弧不要摆动，做直线运动，如有需要可适当回烧。焊接每一层后要锤击焊缝，以提高其抗热裂纹的能力。 注意：根据变压器箱盖变形量的情况调整焊接顺序。焊前必须清理干净焊缝，焊丝和焊逢上不得有油、水和锈的污物存在。焊接电流不得超过480A，焊缝表面为金黄色。 采用MAG焊进行打底，埋弧焊进行填充盖面，生产效率是原来手工焊的四倍。焊缝质量高、污染小，可大大减轻焊工劳动强度。但由于设备条件的限制，该焊接方法只适用于长直焊缝焊接。采用MAG焊打底，埋弧焊填充盖面，焊后焊缝磁导率均可滿足产品技术要求。经初步检测判断，焊缝合格率在60%以上。

当前钢铁行业进入微利时代，减量化生产势在必行。主要是实现添加合金元素减量化、在不添加或少添加合金元素的条件下，生产出高性能的钢材。 工艺流程是：转炉—LF炉—连铸—堆垛缓冷—板坯检验—加热—粗轧—精轧—冷却—矫直—精整—检验入库。 主要步骤： 1、化学成分 化学成分上遵循“高碳低锰”减量化的原则，以现有Q345B级钢的成分为基础，不添加V，降低Mn含量，提高C含量。 2、轧钢 1）加热温度 为避免保温时间过长而造成过热或过烧现象发生，出炉温度控制在1170℃，均匀时间30min左右，总加热时间控制在3-4h。 2）轧钢工艺 减量化前，板坯中Mn和V在钢中作为置换原子，对铁素体晶界的溶质和C原子的扩散都有拖曳作用，扩大奥氏体区，降低了Ar3转变温度。 减量化后，随着Mn含量降低，相变温度升高，钢板在轧制后较高的温度区间就发生铁素体和珠光体转变，因此轧制温度提高30℃。 成品厚度≤16mm时，采取普通轧制；厚度＞16mm，钢板采取两阶段轧制。 3）冷却工艺 为保证钢板性能，得到更细的晶粒度，采用ACC对钢板进行冷却。为得到F+P组织且防止产生异常组织，冷速不宜过快，钢板返红温度设定在650-760℃，冷却速度3-8℃/s，对于直接轧制的薄规格钢板实行轧后空冷。 这种在现有Q345B级钢的成分基础上，通过“高锰低碳”化学成分设计，优化控轧控冷工艺，生产后钢板性能满足了生产要求，可以极大降低企业生产成本，经济价值较大。

微波烧结是近年来迅速发展起来的一种加热烧结新技术,它不同于通过传导、辐射、对流机制传递热量的传统加热烧结方法,而是利用微波的特殊波段与材料的基本结构耦合而产生热量,使得材料整体被加热至烧结温度而实现致密化。微波烧结与传统烧结技术相比,具有许多突出优点: (1)微波烧结能非常快地将电磁波的能量转化为物质分子的能量,从而使得材料可内外同时加热,使材料内部温度梯度很小,材料内部热应力减至最低,因此能有效缓解材料在烧结过程中的开裂与变形。 (2)微波烧结可显著降低烧结温度,并由于加热速率快,使得烧结周期大大缩短,从而大幅降低了能耗,比常规烧结节能70%～90%;而且能显著减少烧结气氛的气体使用量,使得烧结过程中的废物、废热排放量显著降低。 (3)在微波电磁能的作用下,材料内部分子的动能增加,扩散系数提高,烧结活化能降低,使得晶粒来不及长大就被烧结,从而得到均匀的细晶粒组织;并且材料的孔隙率小,孔隙形状也比传统烧结的更圆滑,使材料具有更优良的力学性能。 例如,制备92.5W6.4Ni1.1Fe合金,在传统烧结炉中粉末坯体的升温速率为5℃/min,而在微波炉中,其升温速率可达到20℃/min,这使得烧结时间减少了75%左右,从而大幅缩短烧结周期,并有效抑制了晶粒粗化。在传统烧结过程中,除了会使晶粒粗化外,长时间烧结也会导致钨镍铁合金中产生脆性金属间化合物NiW和Fe7W6,而使用微波烧结制备的合金中没有发现这类脆性金属间化合物,这使得其抗拉强度达到了805MPa,高于传统烧结体(642MPa),伸长率达到11.2%,也高于传统烧结体(3.5%)。在烧结高密度合金时,由于固、液相密度差异较大,在重力作用下固相会发生沉降,坯体在烧结时就会产生变形。使用微波烧结技术升温速率较快,能有效控制这一问题。使用微波烧结法制备90W7Ni3Fe合金,试样的垂直收缩率和水平收缩率分别为0.21%和0.72%,明显小于传统烧结试样(垂直收缩率1.23%,水平收缩率3.25%)。此外,微波烧结能促进合金固结,其平均晶粒尺寸比常规烧结的小,相对密度也更高,可达到99.88%。又如,常规烧结WC/Co复合材料必须加入大量的晶粒生长抑制剂以便获得细小均匀的微观结构,但是这些晶粒生长抑制剂的加入会降低最终产品的力学性能,而在微波烧结试样中不需要加入大量的晶粒生长抑制剂就可获得细晶粒组织,从而可获得更加优良的力学性能。在传统烧结中,大量的钨会溶解在钴基体中,而在微波烧结试样中没有观察到这种现象,因此,微波烧结试样的硬度和抗腐蚀性能都得到了显著改善。

这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有:耐火、耐候钢板(ReL 600℃ ≥2/3ReL常温,ReL/Rm<0.8);建筑用高性能钢板品种系列化(完善开发Rm=490～780MPa,0、-20、-40℃AKV≥47、60J或80、100J,耐大气腐蚀为普通钢材2～8倍,满足Z15、Z25、Z35性能要求,焊接可承受最大线能量50～100kJ/cm,严格控制碳当量Ceq或裂纹敏感系数Pcm,板厚≤50mm 焊前不预热或加热焊后不产生焊接冷裂纹);桥梁与隧道用的高强度耐候钢材(Rm=590～950MPa,-20、-40、-60℃时AKV≥47、60J或80、100J,实物性能≥150J或200J,耐大气腐蚀性能为普通钢材2～5倍、≤50mm厚钢板不预热或稍加预热不产生焊接冷裂纹)。 生产这些品种的关键技术有: 1)耐热、耐蚀合金成分优化设计及冶炼与精炼的微合金化控制技术; 2)洁净钢冶金、夹杂物变性、大颗粒夹杂物控制,运用氧化物冶金,提高第二相质点弥散 度和均匀性控制技术; 3)厚板坯连铸铸坯成分、组织均匀化与表面质量控制及TMCP工艺控制技术; 4)耐热、耐蚀建筑及结构用高性能中厚板的规格品种系列化技术。

热处理工艺分四大步,其中钢回火是热处理中比较常见的工艺,以下阐述热处理工艺之钢回火的目的： 1、降低脆性,消除或减少内应力,钢件淬火后存在很大内应力和脆性,如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂; 2、获得工件所要求的机械性能,工件经淬火后硬度高而脆性大,为了满足各种工件的不同性能的要求,可以通过适当回火的配合来调整硬度,减小脆性,得到所需要的韧性,塑性; 3、稳定工件尺寸; 4、对于退火难以软化的某些合金钢,在淬火(或正火)后常采用高温回火,使钢中碳化物适当聚集,将硬度降低,以利切削加工。 根据工件性能要求的不同,进行热处理时按其回火温度也不同。

工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。以下介绍按浇注系统的分类。 大致可分为三类,具体如下: 1、细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口统。细水口模具的定模部分一般由三块钢板组成故也有称此类结构模具为“三板模”。三板模是细水口模具中最简单的结构。 2、大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。塑料模具结构分为两部分:动模和定模。随注射机活动部分为动模,在注射机射出端一般不活动称为定模。因大水口模具的定模部分一般由两块钢板组成故也有称此类结构模具为“两板模”。两板模是大水口模具中最简单的结构。 3、热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本高。 热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。