金属热处理

李浩, 张海利, 李民, 贺彤, 刘晓鹏, 蒋奇武, 刘沿东

2025, 50(10): 1-9. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.001

摘要 ( 3 )

PDF (5837KB) ( 1 )

利用EBSD、XRD和磁性能测试,研究了冷轧压下率对低温取向硅钢微观组织、织构和磁性能的影响。结果表明,低温取向硅钢冷轧织构为强α线织构和弱γ线织构,并且α取向密度峰值正比于冷轧压下率。当冷轧压下率达到90.0%和91.3%时,冷轧板中出现一定强度的Goss织构。脱碳渗氮阶段板材发生初次再结晶,冷轧纤维组织完全被等轴晶粒取代,织构类型主要为{411}<148>、{100}<012>和{111}<112>织构,表层和中心层的{411}<148>织构强度均与冷轧压下率呈正比关系。高温退火后,Goss晶粒发生异常长大。随着冷轧压下率的增大,成品板中二次再结晶Goss晶粒尺寸增加,岛晶数量减少,磁感应强度提升,铁损值降低。高冷轧压下率促进Goss种子增多和二次再结晶能力增强是低温取向硅钢磁性能提升的主要原因。

40CrNi3MoV钢残留奥氏体的回火转变及其对力学性能的影响

段飞鹏, 满达, 李玮, 刘晓辰, 孙玉晓, 金自力

2025, 50(10): 10-16. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.002

摘要 ( 3 )

PDF (4777KB) ( 0 )

以国内某钢厂锻后退火态40CrNi3MoV钢为研究对象,采用直接淬火与等温淬火(低于Ms=264 ℃等温)两种淬火方式,利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸和冲击试验机研究淬火组织中的残留奥氏体对540 ℃回火后的显微组织和力学性能的影响。结果表明:直接淬火试样中残留奥氏体体积分数低于XRD检测下限(<5%),而等温淬火试样为6.2%,且组织中存在两种类型的残留奥氏体,分别为块状残留奥氏体和薄膜状残留奥氏体。块状残留奥氏体分布在原奥氏体晶界和马氏体包界面,宽度约为160 nm;薄膜状残留奥氏体分布在马氏体板条界面,宽度约为20 nm。540 ℃回火后的等温淬火试样中大部分块状残留奥氏体以及少量薄膜状残留奥氏体发生转变,未转变块状残留奥氏体中碳元素富集,不稳定的残留奥氏体在540 ℃回火后发生马氏体转变,使冲击性能显著下降。

珠光体片层间距对U75V轨道用钢抗接触损伤行为的影响

吴三秀, 王海波, 熊光耀, 罗世民, 余卓骅, 秦云飞

2025, 50(10): 17-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.003

摘要 ( 3 )

PDF (5071KB) ( 0 )

以U75V钢轨为研究对象,通过系统设计等温热处理工艺获得不同片层间距的珠光体组织,利用摩擦磨损试验研究了钢轨试样在不同接触应力下的磨损失效机制,并探究片层间距与抗接触损伤性能之间的相关性。结果表明:降低等温温度能够细化珠光体片层间距。等温温度为520 ℃时,珠光体片层间距最小,约为280 nm,等温温度为630 ℃时,珠光体片层间距粗化至501 nm。硬度随珠光体片层间距的减小而逐渐升高,珠光体片层间距最小的520 ℃等温试样的硬度为257 HBW,相比珠光体片层间距最大的630 ℃等温试样高15.8%。珠光体片层间距小,U75V钢的摩擦因数和磨损量低,其耐磨性能更优。随着接触载荷的增加,U75V钢的磨损失效机制由磨粒磨损逐渐向疲劳磨损转变,并有氧化磨损出现,磨损程度加剧。

初始微观组织对热处理纯铜线导电性能的影响

龚成功, 岳武, 朱俊璇

2025, 50(10): 25-29. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.004

摘要 ( 4 )

PDF (3256KB) ( 2 )

选取两种初始晶粒尺寸相差较大(细小晶粒1 μm和较大晶粒4 μm)的工业纯铜线为研究对象,对其进行750 ℃保温10 min空冷的热处理,通过分析热处理前后两种纯铜线的组织和导电性能变化,研究了初始组织对纯铜线热处理后导电性能的影响。结果表明,热处理前,初始晶粒细小(1 μm)的纯铜线导电率(96.9%IACS)低于初始晶粒较大(4 μm)的纯铜线(102.7%IACS)。热处理后,初始晶粒细小的纯铜线晶粒尺寸长大到约100 μm,远大于初始晶粒较大的纯铜线(40 μm),且其组织中有孪晶出现。两种纯铜线热处理后的导电率都有所提高,且初始晶粒细小的纯铜线导电率(103.9%IACS)仍低于初始晶粒较大的纯铜线(105.7%IACS)。热处理前纯铜线的大角度晶界是决定自身导电性能的关键因素,但热处理后大角度晶界对纯铜线导电率的削弱作用并不明显。

奥氏体化后冷速对P92钢显微组织及热稳定性的影响

马佳林, 李勇, 方一鸣, 王万里, 占先强, 刘俊建, 王家庆, 汤文明

2025, 50(10): 30-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.005

摘要 ( 3 )

PDF (5611KB) ( 0 )

为探明P92钢管道长期服役后外壁低硬度的形成原因,对供货态P92钢试样在1060 ℃奥氏体化后以不同速率冷却,再经760 ℃回火,测试其显微组织及室温、高温力学性能;随后,针对具有相近显微组织特征的0.556和0.1 ℃/s冷速试样开展650 ℃时效组织稳定性的对比研究。结果表明,P92钢在奥氏体化后冷速不低于0.1 ℃/s时,均可得到全部的马氏体组织,但0.1 ℃/s冷速得到的马氏体板条较宽,硬度和强度较低。高温时效过程中,相对于奥氏体化后空冷(0.556 ℃/s),冷速较慢(0.1 ℃/s)的马氏体分解、析出相颗粒聚集长大及铁素体回复再结晶速度快,热稳定性低,力学性能快速下降,时效2000 h后,其硬度已接近GB/T 5310—2023要求的下限,服役寿命及可靠性明显降低。

前驱组织对淬火高强钢组织与性能的影响

邵春娟, 镇凡, 曲锦波

2025, 50(10): 39-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.006

摘要 ( 3 )

PDF (7055KB) ( 0 )

采用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸、冲击等试验手段,研究了前驱组织对Q690高强钢淬火后组织与性能的影响。结果表明:终轧温度为1050、950、850和750 ℃时,前驱组织均为粒状贝氏体,平均晶粒尺寸分别为40.8、13.2、7.1和1.1 μm,经910 ℃×30 min淬火后,其组织均为马氏体,平均晶粒尺寸分别为10.91、10.17、7.11和7.87 μm,大角度晶界比例分别为15.1%、25.8%、26.3%和20.9%,部分遗传了前驱组织晶粒度。前驱组织对淬火高强钢的强度影响不大,但对低温韧性影响较大,终轧温度为1050、950、850和750 ℃时,其韧脆转变温度分别为-18、-58、-68、-42 ℃。终轧温度为850 ℃时低温韧性最好,大角度晶界比例最高、位错密度最低。

显微组织对460 MPa级特厚海工钢强韧性的影响

史术华, 脱臣德, 梁文洲, 金东浩, 高擎, 周文浩, 冯赞, 于新攀

2025, 50(10): 45-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.007

摘要 ( 4 )

PDF (6859KB) ( 1 )

以TMCP工艺制备的460 MPa级100 mm特厚高强韧海工钢为研究对象,通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电子探针显微分析(EPMA)和力学性能测试,揭示了钢板全厚度方向微观组织与力学性能的对应关系。结果表明,钢板沿厚度方向的强度呈梯度分布,即表层抗拉强度最高(731 MPa),心部次之(659 MPa),1/4厚度处最低(623 MPa),而断后伸长率呈相反的变化趋势,即1/4厚度处最高(25%),心部次之(21%),表面最低(15%)。微观强化机制分析表明,表层主要依赖位错强化(235.7 MPa)和织构强化(50 MPa),而心部析出强化贡献提升显著,为68 MPa。低温冲击试验结果表明,1/4厚度处-80 ℃冲击吸收能量高于160 J,表现出优异的低温韧性,而心部韧性下降与粒状贝氏体间弥散分布的M/A岛密切相关。微区表征和计算可知,M/A岛的存在提升了相邻贝氏体基体几何必须位错密度,会在贝氏体/铁素体相界面产生局部应力集中,成为微裂纹优先形核位点。

渗碳体特征对TRIP钢组织遗传性的影响

薛为林, 王灵禺, 徐宁, 王晨充, 徐伟

2025, 50(10): 54-61. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.008

摘要 ( 3 )

PDF (5958KB) ( 0 )

利用回火工艺制备不同渗碳体特征的初始组织,再经临界退火处理获得不同特征的剩余渗碳体,研究了渗碳体特征对TRIP钢最终组织的影响。结果表明,通过不同的回火工艺可获得不同数量密度、尺寸及不同富Mn程度的渗碳体,其在退火过程中难溶解,富Mn渗碳体会残留到终态组织中,临界退火后的剩余渗碳体作为形核质点促进配分阶段的贝氏体转变,降低了二次马氏体含量。贝氏体含量从未回火的49.5%提升至550 ℃回火4 h的62.2%。通过对溶解(临界退火)前后渗碳体的数量密度、尺寸及富Mn程度与终态组织中贝氏体含量之间的关系进行拟合发现,剩余渗碳体的数量密度是影响贝氏体转变的关键性因素。渗碳体的残留数量越多,终态组织中贝氏体的含量越多,渗碳体的尺寸及富Mn程度的影响相对较小。

制备温度对镀Cr金刚石/Ag复合材料界面结构和导热性的影响

王永康, 苏振赫, 张志远, 李建伟

2025, 50(10): 62-69. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.009

摘要 ( 3 )

PDF (4240KB) ( 0 )

采用磁控溅射技术在金刚石表面镀覆150 nm厚的Cr层,并采用低气压渗透法,通过调控不同温度(1050、1100、1150 ℃),制备金刚石(Cr)/Ag复合材料,研究不同制备温度对复合材料性能的影响。结果表明,制备温度对金刚石(Cr)/Ag复合材料的导热系数有显著影响。导热系数随着制备温度的升高而逐渐增加,在1150 ℃时达到最大值757 W/(m·K);在制备温度≥1100 ℃时,热膨胀系数低于5.5×10^-6 K^-1。此外,利用第一性原理计算了金刚石(Cr)/Ag界面处的电子态密度,表明界面处生成的Cr₃C₂能有效增强界面结合。

回火时间对Nb微合金化压力容器用钢析出物的影响

刘晨希, 胡昕明, 欧阳鑫, 邢梦楠, 白云峰, 王锐琛

2025, 50(10): 70-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.010

摘要 ( 3 )

PDF (2234KB) ( 0 )

对某Nb微合金化压力容器用钢板进行950 ℃保温50 min淬火+620 ℃保温不同时间(12.5、25、50和200 min)回火处理后,对其进行TEM及EDS分析,研究了回火时间对钢中析出物的影响。结果表明,在回火保温时间12.5 min下,组织主要为回火索氏体+粒状贝氏体,基体上分布着细小粒状渗碳体和M-A岛。回火保温时间延长至200 min,粒状贝氏体分解完全。钢中析出物主要成分为Nb、Ti、C,为MC型碳化物,回火保温时间延长能够促进析出物生成,且析出物尺寸由18.2 nm长大至82.4 nm。

D406A钢加热过程中的晶粒长大行为

冉惟佳, 赵飞, 黄文森, 谭元标, 任永海, 王龙祥

2025, 50(10): 74-78. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.011

摘要 ( 7 )

PDF (2962KB) ( 0 )

通过热处理试验和显微组织分析,探讨了不同加热温度(900~1050 ℃)以及不同保温时间(20~80 min)对D406A钢中奥氏体晶粒尺寸变化的影响,并根据Arrhenius模型构建了D406A钢的晶粒长大数学模型。结果表明,D406A钢的奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高和保温时间的延长而逐渐增大。在900~1050 ℃范围内,恒定保温时间下,平均晶粒尺寸与加热温度呈显著正相关的指数增长规律,且加热温度越高,晶粒粗化越明显,晶粒长大指数逐渐增大。恒定加热温度下,晶粒尺寸随保温时间的延长而增大,而随着保温时间继续延长,晶粒长大速度变缓,通过拟合得到D406A钢晶粒长大激活能Q=66 772.62 J/mol,建立的D406A钢奥氏体晶粒长大数学模型为D=5621.8259t^{0.243 18}exp(-66 772.62/RT)。

基于JMatPro软件分析V含量对水电钢热处理性能的影响

刘悦, 杨铖龙, 杨武杰, 唐哲萱, 张朋, 张山

2025, 50(10): 79-86. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.012

摘要 ( 3 )

PDF (3748KB) ( 0 )

利用JMatPro计算软件模拟了3种不同V含量(0、0.05%和0.09%)的08MnCrMoVR水电钢的平衡相组成、TTA、TTT和CCT曲线、Jominy淬透性和回火工艺参数等,研究了该钢在达到服役性能的条件下,V含量对其显微组织与力学性能的影响,并根据模拟结果对0.05%V水电钢进行了淬火回火试验。结果表明,随着钢中V含量的升高,其力学性能、淬火性能和淬透性逐渐提高。经900 ℃×1 h淬火和600 ℃×1.5 h回火后0.05V%水电钢的组织为均匀细小的回火索氏体,并且其力学性能与JMatPro软件模拟结果基本一致。

高碳铬轴承钢100CrMnSi6-4的动态连续冷却转变行为

王焕章, 吕艳, 倪益华, 倪忠进, 韩陈哲, 芦荣培, 刘凯

2025, 50(10): 87-92. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.013

摘要 ( 4 )

PDF (2656KB) ( 0 )

利用Gleeble-3500热模拟机测试了100CrMnSi6-4轴承钢在变形条件下的动态连续冷却转变(CCT)行为,分析了冷却速度对其组织演变和硬度的影响规律,结合热膨胀法绘制了100CrMnSi6-4轴承钢的动态CCT曲线。结果表明,100CrMnSi6-4轴承钢的相变温度为Ac₁=766 ℃,Ac_cm=823 ℃,在高温状态单道次压缩的试验条件下,当冷却速度低于1 ℃/s时,试验钢组织主要为珠光体和先共析渗碳体组织;当冷却速度升至1.5 ℃/s时,开始出现马氏体组织,在1.5~5 ℃/s冷速区间内,试验钢组织为珠光体+马氏体,先共析渗碳体含量显著减少;当冷却速度超过8 ℃/s时,试验钢组织几乎为马氏体组织。硬度随冷速的增加而增加。

基于MnS相对塑性的Ti微合金钢中MnS夹杂物形态调控及工业实践

谢佳璇, 张宇生, 王子纯, 路思浓, 张朋, 黄伟丽, 郑小平, 李红斌

2025, 50(10): 93-98. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.014

摘要 ( 3 )

PDF (3018KB) ( 0 )

使用Gleeble-3500热模拟试验机对Q355钢中MnS夹杂物的相对塑性进行了研究,并基于MnS的相对塑性变化规律,调整精轧温度,进行现场试验,分析了不同精轧温度对MnS夹杂物形态和分布变化规律以及试验钢组织和力学性能的影响。结果表明,相对变形量而言,MnS的相对塑性对温度更加敏感。通过调控精轧变形温度区间,可以有效调控MnS夹杂物形态。随着精轧轧制温度区间下降,试验钢的屈服强度显著提升,断后伸长率略有升高,MnS夹杂物级别由2.5级下降到1.0级,Q355钢中铁素体晶粒度差别不大,各向异性影响不大。

不同冷速下水电工程用780 MPa级低碳贝氏体钢的组织与硬度

黄新贵, 王少义, 赵燕青, 石帅, 宋宏龙, 白丽娟, 赵林林

2025, 50(10): 99-103. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.015

摘要 ( 3 )

PDF (3390KB) ( 0 )

利用DIL805L型淬火膨胀仪测定了水电工程用780 MPa级低碳贝氏体钢的相变临界点及CCT曲线,并对其不同冷速下的组织和硬度进行了观察和测量。结果表明,试验钢的临界相变温度Ac₁=719 ℃,Ac₃=890 ℃。在0.5~100 ℃/s冷速下,试验钢连续冷却转变过程中发生了贝氏体转变和马氏体转变。当冷速为0.5~1 ℃/s时,组织为粒状贝氏体;当冷速提升到2 ℃/s时,开始出现板条状贝氏体;当冷速为5 ℃/s及以上时,组织为板条状马氏体+贝氏体,且随冷却速度增加,马氏体含量增加。随冷速提高,试验钢的硬度呈增加趋势,当冷速达到5 ℃/s时,硬度骤增,之后随冷速增加,硬度小幅提升。

22CrMo齿轮钢连续冷却相变规律及其在热轧生产工艺中的应用

孙雪娇, 路峰, 方金林, 董丙成, 李嘉宁

2025, 50(10): 104-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.016

摘要 ( 5 )

PDF (3056KB) ( 0 )

针对22CrMo齿轮钢部分产品存在的组织、硬度不稳定的现象,利用Gleeble-3800热模拟试验机对其冷却过程中的组织转变行为进行研究,结合组织转变规律和硬度测定绘制试验钢的动态连续冷却转变曲线。结果表明:当冷速小于0.5 ℃/s时,试验钢发生铁素体+珠光体相变和贝氏体相变;0.5~1 ℃/s冷速下主要发生贝氏体相变;当冷速达到2 ℃/s时,开始发生马氏体转变;当冷速大于10 ℃/s时,试验钢组织全部为马氏体。根据CCT曲线并结合现场生产情况,在热轧生产过程中对终轧温度、轧后冷却速度、入缓冷坑温度和出缓冷坑温度进行控制,产品硬度满足技术要求(≤269 HBW)。

N元素对1.4104不锈钢组织与力学性能的影响

翟彦龙, 郑继辉, 冯浩, 王玉辉, 郭强, 杨勇峰

2025, 50(10): 110-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.017

摘要 ( 5 )

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研究了添加强奥氏体形成元素N(0.0500%)对1.4104不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明,加N钢经980 ℃淬火后的奥氏体转变量最大,马氏体含量最高,硬度可达365 HBW,较未加N钢提高119 HBW。与未加N钢相比,加N钢成品的晶粒度由5级提高至7级,塑性改善明显,纵向伸长率从10%提高至21%,断面收缩率从29%提高至55%。

Ce含量对含硼铈超级奥氏体不锈钢中析出相及耐蚀性的影响

闫瑞景

2025, 50(10): 113-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.018

摘要 ( 4 )

PDF (3245KB) ( 0 )

对比分析了Ce含量(0.002%和0.005%)对含B、Ce超级奥氏体不锈钢时效处理后析出相的析出位置、形态、组成、数量和耐蚀性能的影响。结果表明,Ce可抑制超级奥氏体不锈钢时效过程中析出相的析出,析出相主要于晶界析出,富含Cr和Mo。Ce含量增加,析出相数量明显减少。Ce有利于形成高Mo的析出相,由于高Mo析出相相界面没有明显的贫Cr区,具有很好的抗晶界腐蚀性能。

Ce及变形温度和冷却速度对油井管用30MnNbRE钢组织转变的影响

郭世民, 许占海, 汤雪娇, 王晓东, 包喜荣

2025, 50(10): 119-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.019

摘要 ( 4 )

PDF (5342KB) ( 0 )

通过Gleeble-3500热模拟试验机研究了油井管用30MnNbRE钢添加不同稀土Ce含量、不同变形温度和空冷、快冷、超快冷3种冷却速度下的马氏体演变规律;采用扫描电镜和硬度计等手段对冷却过程中的相变组织、NbC相析出行为和显微硬度进行分析。结果表明,在1 ℃/s连续冷却条件下,添加0.011%Ce,NbC相可从64.89 nm细化至54.23 nm。0.011%Ce含量的试验钢,950 ℃变形后在45 ℃/s超快冷却条件下,硬度提高至496.7 HV5。因此30MnNbRE油井管钢成分设计与工艺优化可设计为:添加0.011%Ce,选择950 ℃为定(减)径变形温度,然后以大于45 ℃/s的冷却速度冷却至室温。该工艺方法可获得细小板条马氏体为主的微观组织,显著增强30MnNbRE钢的硬度。

1Cr13钢的真空低压渗碳工艺及组织与性能

曹强, 罗春阳, 王昊杰, 王昭东

2025, 50(10): 126-133. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.020

摘要 ( 4 )

PDF (5773KB) ( 0 )

1Cr13钢经真空低压渗碳热处理后,对其显微组织及性能进行了研究。结果表明:试验钢在渗碳后,其近表层的过共析区和心部硬度偏高,共析区硬度偏低,随着渗后热处理的进行,该现象消失;在渗碳过程中形成的粗大网状碳化物在热处理过程中发生变化,网状碳化物断开,碳化物级别从热处理前的5级提高到4级;经过全工序真空低压渗碳热处理后,试验钢渗碳表面硬度与未渗碳试样相比提高了约20 HRC,渗碳后试样表面耐磨性提高;随着回火温度升高,渗层表面硬度降低,耐磨性变差,体积磨损率升高。

淬火温度对6082锻造铝合金力学性能及微观组织的影响

张泽涵, 孙倩, 张海鹏

2025, 50(10): 134-140. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.021

摘要 ( 4 )

PDF (3785KB) ( 1 )

基于短流程热锻工艺(固溶-锻造-淬火-时效),研究了淬火温度对6082铝合金力学性能和微观组织的影响。通过等温法测定了6082铝合金的TTP曲线,确定了其淬火敏感温度区间;通过单向热压缩试验和维氏硬度测试确定了淬火温度对6082铝合金力学性能的影响规律;采用EBSD测试分析了不同淬火温度下6082铝合金的微观组织演变。结果表明,6082铝合金鼻端温度约为350 ℃,淬火敏感温度区间为290~415 ℃。当淬火温度为460 ℃,时效工艺为170 ℃×7 h时,合金试样的硬度为100 HV,当淬火温度由400 ℃提升至460 ℃时,试样的屈服强度提升约24 MPa。不同淬火温度下,不同强化机制对合金试样屈服强度的贡献值有所变化,较低的淬火温度会导致更高的细晶强化和位错强化效果,而较高的淬火温度可以在保证材料加工成形性能的同时使材料获得更加优异的析出强化效果。

热加工工艺对TA31钛合金板组织与性能的影响

郝晓博, 乔海滨, 张强, 王哲, 王树军, 李渤渤, 刘喜波, 李洋

2025, 50(10): 141-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.022

摘要 ( 3 )

PDF (3174KB) ( 0 )

对TA31钛合金铸锭进行不同工艺的锻造+相同轧制+不同温度退火处理,研究了锻造工艺及退火处理对TA31钛合金板组织和性能的影响。结果表明,随着(α+β)/β相变点以下锻造次数的增加,组织破碎更加充分,板坯组织逐渐由近魏氏体组织过渡为等轴组织。通过不同锻造工艺获得的TA31钛合金经热轧后的组织主要由不同形态的初生α相与晶间β相组成,且相变点以下锻造3次的合金轧制态组织中出现了次生α相片层组织。经950 ℃退火处理后,合金板材组织为典型的双态组织。随着退火温度升高至980 ℃,相变点以下锻造1次的合金组织为典型的魏氏体组织锻造3次的合金组织中晶界α相含量最少,且β转变中次生α相片层集束取向最为随机。随着退火温度的升高,合金板材的强度逐渐降低,伸长率则先升高后降低,其中出现典型魏氏体组织的板材伸长率急剧下降至8%。相变点以下板坯锻造越充分,制备板材的冲击性能越高,相变点以下锻造3次的合金经980 ℃退火处理后,冲击吸收能量达到59 J。

预退火温度对中锰钢组织演变与力学性能的影响

马少康, 万德成, 张千禧, 李杰, 孙倩, 王继超

2025, 50(10): 146-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.023

摘要 ( 3 )

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对4Mn钢进行临界区预退火(720、740和760 ℃)和完全奥氏体化预退火(800 ℃),再进行680 ℃逆相变退火处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射和拉伸试验研究了试验钢的微观组织演变与力学性能。结果表明,4Mn钢经预退火和逆向变退火两步处理后的组织为铁素体、马氏体和残留奥氏体。预退火温度为720 ℃时,逆相变退火后的组织主要呈块状。随着预退火温度的升高,组织中出现板条状组织且比例逐渐增加,残留奥氏体含量先上升再下降。随着预退火处理温度的升高,试验钢的屈服强度呈上升趋势,抗拉强度逐渐降低,伸长率和强塑积先上升再下降。760 ℃预退火+680 ℃逆相变退火后试验钢的残留奥氏体含量最高,且板条组织占比较大,应变过程中TRIP效应持久,具有最佳的综合力学性能,抗拉强度为1113.32 MPa,伸长率为23.59%,强塑积为26.26 GPa·%。

淬火回火处理对Mn-Cr-Mo系贝氏体钢组织和耐磨性的影响

李凡, 王晓东, 岑耀东, 王东梅, 宋建周, 王帆, 包喜荣

2025, 50(10): 153-159. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.024

摘要 ( 3 )

PDF (4532KB) ( 0 )

以新开发的Mn-Cr-Mo系贝氏体钢为研究对象,对其进行淬火和不同温度(300、340和380 ℃)的回火处理,结合滑动磨损试验,系统研究了淬火态及不同温度回火态试验钢的组织及摩擦磨损性能。结果表明,淬火态组织为板条贝氏体和尺寸较大的M/A岛,回火态组织均为板条贝氏体和尺寸较小的M/A岛。340 ℃回火态试样表现出最佳的耐磨性和摩擦稳定性,其磨损量最小,摩擦因数波动幅度最低,磨损机制以氧化磨损为主,裂纹萌生与扩展受到显著抑制;300 ℃回火态试样表现出次优性能,主要以疲劳磨损为主,贝氏体板条的细化提高了韧性,但裂纹扩展阻碍效果稍弱;淬火态试样由于硬脆组织导致裂纹易于萌生和扩展,磨损机制以疲劳磨损为主,表现为较高的磨损量和摩擦因数;380 ℃回火态试样因组织软化,磨损机制以黏着磨损为主,裂纹贯通性显著,耐磨性能最差。最佳回火温度为340 ℃,该温度回火后板条贝氏体显著细化,M/A岛均匀分布,有效平衡了材料的硬度与韧性,显现出最优的耐磨性和抗裂性能。

回火温度对15Cr超级马氏体不锈钢组织与性能的影响

杜丽萍, 赵吉庆, 龚志华, 杨钢

2025, 50(10): 160-166. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.025

摘要 ( 3 )

PDF (4046KB) ( 0 )

以125 ksi钢级的15Cr超级马氏体不锈钢作为研究对象,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试、拉伸和冲击试验研究了不同回火温度(485~575 ℃)对其微观组织和力学性能的影响。结果表明:15Cr钢经不同温度回火处理后,组织均为板条马氏体。随着回火温度的升高,马氏体板条边界逐渐模糊,出现白色块状组织,经XRD检测显示为逆转变奥氏体。逆转变奥氏体分布在马氏体板条间及原奥氏体晶界处,且随着回火温度的增加而增多。马氏体板条在500 ℃回火时开始分解,部分板条合并,组织发生了回复。在550~575 ℃回火后出现富Cu析出相,数量随回火温度的升高而增多并发生长大。对于125 ksi钢级15Cr超级马氏体不锈钢,能获得最佳的强韧性匹配的热处理工艺为1040 ℃淬火2 h,525~550 ℃回火2 h。

高硬度镀锡基板硬度预测模型和组织演变

兰昊天, 宋乙峰, 岳重祥, 徐晓涵

2025, 50(10): 167-173. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.026

摘要 ( 3 )

PDF (3485KB) ( 0 )

以高硬度T-5调质度冷轧板为研究对象,系统开展退火温度600~700 ℃、保温时间1~30 min的再结晶退火试验,获得具有不同组织与性能的镀锡基板。通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等设备,系统表征了不同退火工艺下镀锡基板的组织演变规律。基于JMAK组织转变动力学方程与Arrhenius热激活理论方程联合构建了硬度预测模型,建立了镀锡基板的退火温度-保温时间-硬度关系图。结果表明:退火温度为600~620 ℃、保温时间为1 min时,镀锡基板组织中存在部分未再结晶区域,且伴随明显的带状组织。当退火温度提升至640 ℃或保温时间延长至10 min时,组织为铁素体+渗碳体,未再结晶组织和带状组织缺陷得到完全消除。当退火温度达到700 ℃时,铁素体明显长大并转变为等轴晶粒。所建立的硬度预测模型抽样检测的误差小于2%,最佳退火温度为645~690 ℃、保温时间为1~5 min,该退火工艺可使镀锡基板硬度稳定控制在(65±1) HR30Tm范围内。

固溶温度对Ti662钛合金组织与高温拉伸性能的影响

乔恩利, 张明玉, 顾忠明

2025, 50(10): 174-178. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.027

摘要 ( 4 )

PDF (2110KB) ( 0 )

对Ti662钛合金进行不同温度(900、920、940和960 ℃)×2 h固溶+560 ℃×6 h时效处理,随后在400 ℃进行拉伸试验,研究固溶温度对其组织与高温拉伸性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,固溶时效处理合金的物相均为α相和β相,初生α相逐渐减少直至消失,而次生α相含量增加,呈细小针状均匀分布。400 ℃高温拉伸试验表明,随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度提高,但断后伸长率和断面收缩率下降。综合考虑强塑性匹配,最佳固溶时效工艺为940 ℃×2 h+560 ℃×6 h。

控冷速度对15CrMo锅炉钢组织与硬度的影响

端可, 张俊凯, 张大征, 李维娟, 庞启航

2025, 50(10): 179-184. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.028

摘要 ( 3 )

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采用金相显微镜、扫描电镜及其能谱仪、显微硬度计对15CrMo锅炉钢在Gleeble-3500热模拟试验机上奥氏体化后以不同冷却速度控冷+回火后的组织和硬度进行研究,并与实验室正火+回火后的组织和硬度进行对比分析。结果表明,正火+回火后的显微组织主要由铁素体和贝氏体构成,热模拟控冷+回火后的组织随着冷却速度的升高,铁素体晶粒细化且体积分数减少,贝氏体含量增加且贝氏体中碳化物形态由棒状回溶成颗粒状。不同冷速热模拟控冷+回火后的硬度均高于正火+回火后的硬度,且随着控冷速度的升高,显微硬度呈现逐渐升高的变化趋势,当冷速为10 ℃/s时,组织均匀细小且显微硬度达到最高。

热处理工艺对超级13Cr马氏体不锈钢组织与性能的影响

邵俊豪, 王世清, 李方坡

2025, 50(10): 185-191. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.029

摘要 ( 3 )

PDF (2721KB) ( 0 )

对超级13Cr马氏体不锈钢进行了不同的亚温淬火+回火和淬火+回火处理,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉伸试验、硬度测试和低温冲击试验等手段,研究了亚温淬火后产生的铁素体对超级13Cr马氏体不锈钢中逆转变奥氏体含量的影响,同时研究了铁素体与逆转变奥氏体对其力学性能的影响。结果表明:经888 ℃×1 h水淬+620 ℃×6 h回火+610 ℃×3 h回火后,超级13Cr马氏体不锈钢的逆转变奥氏体含量最高,屈服强度与硬度最低,-46 ℃低温冲击性能最好。铁素体能提高超级13Cr马氏体不锈钢的逆转变奥氏体含量,铁素体与逆转变奥氏体会降低硬度,同时对冲击性能有极大的提升,在同等回火条件下,亚温淬火的-46 ℃低温冲击吸收能量相较于淬火最高提升近400%。

等温球化退火对热轧态65Mn钢组织与性能的影响

狄彦军, 平玲玲, 徐学明, 张家和, 唐兴昌

2025, 50(10): 192-196. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.030

摘要 ( 3 )

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研究了等温球化退火温度(510~730 ℃)对热轧态65Mn钢显微组织与力学性能的影响。结果表明,经球化退火处理后65Mn 弹簧钢的塑性得到显著改善。在一定的保温时间下,球状渗碳体随着退火温度的升高逐渐析出,材料延展性提升,硬度随之下降。当退火温度达到610 ℃时,球状渗碳体发生粗化,球化效果进一步增强,延展性进一步提高,硬度继续降低。当退火温度升高至660 ℃以上时,组织中开始析出部分片状渗碳体,导致硬度回升,延展性下降,同时抗拉强度上升。

循环淬火处理对9Ni钢组织与性能的影响

于文站, 杨洪福, 郑善举

2025, 50(10): 197-205. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.031

摘要 ( 3 )

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研究了循环淬火处理(750、780和810 ℃循环淬火1~4次)对9Ni钢的显微组织与力学性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜和硬度测试分析了晶粒细化规律及硬度变化,建立了描述晶粒长大规律的数学模型。结果表明:在810 ℃条件下经过4次循环淬火后,9Ni钢的晶粒细化效果最佳,其平均晶粒尺寸由1次淬火时的21.0 μm降至5.6 μm,硬度提升至355.5 HV0.5;而在750 ℃低温淬火时,硬度则随着循环次数的增加而降低。循环淬火通过累积相变应变能和增加缺陷组织钉扎晶界细化晶粒,3~4次循环后细化效果趋于稳定。基于试验数据,建立由细化项和粗化项定量表征的淬火温度、循环次数和保温时间对9Ni钢晶粒尺寸影响的多参数耦合模型。

换向轧制对TA1纯钛组织与性能一致性的影响

田云飞, 何小龙, 王庆娟, 薛少博, 王国栋, 任军帅, 苏燕妮

2025, 50(10): 206-213. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.032

摘要 ( 3 )

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采用EBSD及拉伸试验对不同热轧制度下TA1纯钛板材的微观组织、织构和力学性能进行表征和测试,分析了TA1纯钛板材在热轧过程中的组织演变过程以及变形方式对力学性能的影响。结果表明,TA1纯钛板材在单向热轧时,横向和纵向组织呈现典型轧制特征,晶粒尺寸和织构存在显著差异,致使横向和纵向力学性能异性。换向轧制可有效改善TA1纯钛板材组织和力学性能的各向异性。在换向热轧60%+50%变形量分配时,TA1纯钛板横向和纵向的晶粒尺寸、织构类型、取向密度分布和力学性能均表现出最好的一致性,织构为<0001>//ND织构。然而,与单向轧制相比,换向热轧降低了板材整体的强度。

固溶处理工艺对7055铝合金厚板组织与性能的影响

郑铖, 王经涛, 王永红, 于继海, 黄同瑊, 赵俊才, 魏然松

2025, 50(10): 214-218. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.033

摘要 ( 3 )

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通过单级固溶(479 ℃×60 min)、双级固溶(470 ℃×45 min+480 ℃×15 min和470 ℃×15 min+480 ℃×45 min)以及强化固溶(475 ℃×45 min+482 ℃×15 min和475 ℃×15 min+482 ℃×45 min)的方式对7055铝合金厚板进行固溶处理,采用金相显微镜、扫描电镜和差示扫描量热仪等技术手段以及硬度、电导率测试等检测方法,系统分析了7055铝合金厚板经不同固溶工艺处理后的组织与性能变化。结果表明,经5种固溶工艺处理合金均未出现组织过烧现象,并能使第二相充分回溶。采用470 ℃×45 min+480 ℃×15 min双级固溶时,7055铝合金的完全再结晶组织占比为14.80%,第二相占比为0.13%,固溶效果最佳。该制度下7055铝合金的电导率最低且硬度最高,分别为27.31%IACS和156.0 HV。

淬火冷却速度对10CrNi5MoV钢组织与力学性能的影响

马文军, 隋广雨, 李彦龙, 张瑞, 吴宇新, 刘璇, 佟石

2025, 50(10): 219-222. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.034

摘要 ( 3 )

PDF (2245KB) ( 0 )

利用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机研究了奥氏体化后不同淬火冷却速度(水冷、油冷和空冷)下调质态10CrNi5MoV钢的显微组织与力学性能的影响。结果表明,10CrNi5MoV钢奥氏体化后不同淬火冷速下调质态组织存在差异,随着冷却速度降低,组织转变为回火索氏体(水冷)、回火索氏体+回火粒状贝氏体(油冷)和回火粒状贝氏体(空冷)。油冷条件下,粒状贝氏体中M-A岛呈细小点状和棒状,有利于试验钢的低温韧性;而空冷条件下,M-A岛呈大块状和尖角状,急剧恶化试验钢的低温韧性。经水冷和油冷调质处理后,试验钢均可获得高的强度和优异的低温冲击性能匹配。

淬火冷却方式对AF1410钢组织与性能的影响

康冲, 于海涛, 阎琦, 王新宇, 邱东旭

2025, 50(10): 223-226. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.035

摘要 ( 3 )

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针对AF1410钢制零件采用油淬方式热处理后尺寸不易控制的问题,对AF1410钢试样进行不同淬火冷却方式的830 ℃×1 h淬火+-70 ℃×1 h冷处理+510 ℃×5.5 h空冷回火处理,研究了淬火冷却方式对其组织和性能的影响。结果表明,与油淬方式相比,0.1~0.4 MPa真空气淬方式下,AF1410钢热处理后力学性能均能够满足标准要求,抗拉强度指标基本不变,塑性和断裂韧度指标有所降低,但降幅不大。显微组织未发生变化,组织仍为回火板条马氏体+弥散分布的合金碳化物+逆转变奥氏体。0.1 MPa真空气淬方式下,AF1410钢热处理后的轴向疲劳性能和截面硬度与油淬相当,且零件淬火过程中的尺寸畸变大幅降低,验证了气淬工艺替代油淬工艺的可行性。

喷淋淬火对NM500钢组织与性能的影响

王辉, 彭旭, 刘小林, 张新媛, 胡波

2025, 50(10): 227-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.036

摘要 ( 3 )

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采用淬火机对NM500钢板进行不同工艺参数设置的喷淋淬火,研究了不同淬火工艺下NM500钢的硬度、低温冲击性能以及显微组织的变化规律,并用黑匣子试验测试了最优淬火工艺下钢板不同位置的冷速。结果表明,在淬火机总水量一定的条件下,采用双缝隙淬火,将更多的水量分配至缝隙1,并适当降低辊速,可以增强钢板的瞬时冷却能力,得到相对更高的硬度和低温冲击性能。结合NM500钢的显微组织、CCT曲线和现场黑匣子试验验证,证明采用最优喷淋淬火工艺时,钢板的表面、1/4厚度和心部冷速接近NM500钢的马氏体临界冷速,从表面到心部可以得到全马氏体组织。

回火温度对XTP550超高强钢板组织与性能的影响

李晨潇, 顾红, 侯美伶, 黄军, 杨康帅

2025, 50(10): 232-236. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.037

摘要 ( 3 )

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针对4 mm厚XTP550超高强钢热轧板,对其进行880 ℃淬火及不同温度(160~600 ℃)的回火处理,研究回火温度对XTP550钢板组织和性能的影响。结果表明,试验钢板淬火态组织为板条状马氏体,强度高但塑韧性不足。在160~600 ℃回火区间内,组织随温度升高依次转变为回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体,碳化物逐渐聚集长大。在该回火区间内,试验钢板的强度与硬度逐渐降低,断后伸长率及冲击吸收能量整体则呈先降低后升高的特征,其中300 ℃和400 ℃回火时,塑韧性处于低值,同时冷弯性能下降。综合考虑力学性能的变化规律,最终确定合适的回火温度为200 ℃。采用880 ℃×30 min淬火+200 ℃×160 min回火的工艺进行工业试制,所得钢板的屈服强度为1456 MPa、抗拉强度为1852 MPa、断后伸长率为10.5%、硬度为552 HBW、－40 ℃冲击吸收能量为35 J,强韧性匹配及冷弯性能良好。

感应加热工艺对6061-T6铝合金显微组织与硬度的影响

马冬威, 谭永星, 何超, 陈祥, 赵齐, 张春

2025, 50(10): 237-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.038

摘要 ( 3 )

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针对T6态6061铝合金管材接头部位在磁脉冲焊接、爆炸焊接等加工过程中变形抗力大,难以成型的问题,通过扫描电镜、能谱仪、光学显微镜、显微硬度计等分析手段,研究了感应加热工艺对T6态6061铝合金管材显微组织与硬度的影响。结果表明,感应加热后,6061-T6铝合金中不规则块状粗大第二相的数量和形态没有发生明显变化,细小的第二相质点数量明显增多,并主要沿晶界分布。随着感应加热时间的延长,合金再结晶程度增加,基体中弥散分布的细小第二相质点数量增多。加热时间过长时(达到12.5 s),合金出现晶粒粗大,晶界宽化等过热现象。感应加热后,距管材上端越近的部位,硬度值越低,感应加热时间越长,相同部位的硬度值越低。当感应加热功率为52 kW、频率为7.5 kHz、时间为10.5 s时,6061铝合金管材的硬度可以满足焊接工艺要求。

1Cr18Ni9Ti不锈钢的感应加热固溶处理

杨攀, 倪燕红, 王晓军, 李欢, 刘光辉

2025, 50(10): 243-247. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.039

摘要 ( 5 )

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利用XRD、金相显微镜和力学性能测试研究了感应加热固溶处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢物相、显微组织及力学性能的影响,对比分析感应加热固溶处理与常规台车炉固溶处理的差异。结果表明,1Cr18Ni9Ti钢热轧态组织为γ-Fe+少量(Cr,Fe)₇C₃+少量TiC,经感应加热固溶处理后,碳化物溶解到奥氏体基体中,1040 ℃固溶时得到完全的奥氏体组织,温度超过1040 ℃后奥氏体晶粒开始粗化。感应加热电流透入深度分析表明,当电源频率为4000 Hz时,1040 ℃感应加热可对22 mm规格1Cr18Ni9Ti钢棒材全截面进行加热,固溶后的组织均匀性较好。1Cr18Ni9Ti钢的屈服强度、抗拉强度和硬度随感应加热固溶温度的提升而下降,冲击吸收能量与断后伸长率随感应加热固溶温度的升高而增加,但温度超过1040 ℃后,强度和硬度下降明显,冲击吸收能量与断后伸长率变化不大。1040 ℃感应加热固溶处理后的组织和综合力学性能较好,棒材弯曲度远好于台车炉固溶处理,可以避免后续矫直时因形变硬化和γ-Fe→α-Fe转变造成的硬度提升。

亚共析钢SA-106C锻坯中魏氏组织的消除

徐亚东, 朱作鑫, 张玉翠, 刘鹏

2025, 50(10): 248-251. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.040

摘要 ( 3 )

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某企业生产的SA-106C无缝钢管产品经检测锻坯中存在严重的魏氏组织和晶粒粗大现象,造成管坯热处理后存在冲击性能偏低、力学性能指标分散度大、冷弯裂纹等一系列质量问题,围绕其原热处理工艺对魏氏组织产生原因进行了分析,并对其工艺进行了改进。结果表明,SA-106C钢管产品在锻后热处理环节中的均热温度偏离铁素体平衡析出温度,致使锻后热处理后存在魏氏组织,进而造成性能不能满足技术要求。在原工艺的基础上,调整锻后均热温度在SA-106C钢α铁素体的析出温度区间700~800 ℃,即750 ℃,再经650 ℃扩氢退火后,可完全消除魏氏组织,且锻件性能指标满足技术要求,分散度较原工艺明显集中,冷弯试验裂纹发生率稳定控制在2%以下。

去应力退火对Ti-4Al-5Mo-5V-6Cr-1Nb钛合金力学性能和残余应力的影响

胡生双, 史利利, 赵虎, 杜垚鑫, 张颖云, 徐勇

2025, 50(10): 252-255. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.041

摘要 ( 3 )

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研究了480和500 ℃去应力退火对Ti-4Al-5Mo-5V-6Cr-1Nb钛合金力学性能、残余应力及微观组织的影响规律。结果表明,去应力退火对强度影响较小,去应力退火后抗拉强度保持在1310 MPa左右,屈服强度保持在1250 MPa左右。较未退火,480 ℃去应力退火后断面收缩率降低17.8%,断裂韧度降低8.8%。去应力退火温度升高至500 ℃时,断面收缩率和断裂韧度与未经去应力退火时基本保持一致。去应力退火后的显微组织变化不大,晶界α相平直,晶内α相呈交织网状分布。去应力退火前后合金的拉伸断裂机制均为韧窝和准解理的混合断裂机制,480 ℃应力退火时的纤维区明显比未经去应力退火和500 ℃去应力退火的纤维区面积小。500 ℃×1 h去应力退火可基本消除合金残余应力。综合考虑残余应力、强度、塑性和断裂韧度,应选500 ℃×1 h去应力退火工艺为宜。

机器人用谐波减速机柔轮的热处理

王桂茂, 殷汉奇, 于兴福

2025, 50(10): 256-260. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.042

摘要 ( 3 )

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对40CrNiMoA钢机器人谐波减速机柔轮进行了预备热处理和淬火回火工艺试验。结果表明,通过合理选择热处理设备,优化工艺参数,最终获得均匀的回火索氏体组织,其硬度为36～39 HRC,晶粒尺寸达到6.7～10.5 μm,碳化物尺寸为70～98 nm,满足了柔轮的技术要求。

离子渗氮/物理气相沉积CrN复合处理P20钢的组织与性能

曹驰, 郭飞胜, 於启鹏, 李侃涛, 欧凯奇

2025, 50(10): 261-270. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.043

摘要 ( 3 )

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采用双辉光等离子渗氮技术及物理气相沉积技术在P20塑料模具钢表面分别进行渗氮处理、物理气相沉积CrN涂层及两种工艺的复合处理,通过扫描电镜、电子探针和X射线衍射仪等设备分析试样的显微结构、元素分布及物相变化,利用磨痕形貌和三维轮廓评估对耐磨性进行分析,采用电化学试验测试试样的耐腐蚀性能。结果表明,渗氮/PVD-CrN复合处理试样表面形成均匀致密的面心立方结构CrN涂层,其主要沿(111)、(200)和(311)晶面生长,硬度较基体大幅提升,表面硬度达1785 HV0.05,涂层下方为ε-Fe_{(2, 3)}N和γ′-Fe₄N相组成的化合物层及扩散层,有效硬化层深度达到约340 μm。与基体及单一处理的试样相比,渗氮/PVD-CrN复合处理显著改善了P20钢的耐磨性,磨痕宽度和深度均明显减小;耐腐蚀性能也明显增强,自腐蚀电流密度从7.71×10^-6 A/cm²(基体)减小到0.67×10^-6 A/cm²。

等离子堆焊双送粉制备Ni60A/WC复合涂层的组织与性能

马朝阳, 汪选国, 江欣谕, 谢冰, 王华君

2025, 50(10): 271-275. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.044

摘要 ( 3 )

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将外置送粉系统与等离子堆焊设备相结合,建立双送粉通道,在不同外置WC送粉量下,在H13钢上制备Ni60A/WC复合涂层,并与内置单送粉Ni60A/WC涂层进行对比。采用微观形貌观察、XRD分析、显微硬度和热疲劳测试对涂层进行了评估。结果表明,双送粉在外部WC送粉量大于6 g/min时,制备涂层中WC颗粒均匀分布。采用两种方式制备的涂层物相均为γ-(Fe, Ni)固溶体、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、Cr₃C₂和Cr₄Ni₁₅W。双送粉制备的涂层硬度比单送粉高,随着WC外送粉量的增加,硬度也随之提高。两种方式制备涂层在热疲劳试验后均有裂纹产生,热疲劳裂纹集中于涂层的熔合线及WC颗粒周围,随着WC外送粉量的增加,涂层中出现的裂纹随之增加。综合对比,双送粉在WC外送粉量为8 g/min时,涂层整体性能最佳。

喷丸处理对30Cr3MoNiVNb钢气体渗氮的影响

吴昊轩, 李秉宸, 石璧琮, 吴晓春

2025, 50(10): 276-282. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.045

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利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微维氏硬度计和残余应力仪等研究了在无化合物层生成的基础上,不同喷丸强度对芯棒用30Cr3MoNiVNb钢气体渗氮的影响。结果表明,经过0.33 mmA+0.19 mmA+0.11 mmA强度组合的复合喷丸工艺后材料表面粗糙度为2.08 μm,表层晶粒得到细化,位错密度提升97.3%,形成的残余应力峰值可达-871 MPa,从而提高了氮原子的吸附面积和扩散通道,促进氮原子吸附效果。经过该喷丸强度处理后材料气体渗氮效果明显提升,渗氮层厚度可达258.3 μm,表面硬度相较于基体提升108.2%,因此该喷丸工艺为促进渗氮效果的最佳工艺。

旋耕刀表面激光熔覆铁基合金的工艺参数、组织与性能优化

孟祥雨, 郭志康, 赵婧琦, 张月, 杨丹

2025, 50(10): 283-291. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.046

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通过激光熔覆技术在旋耕刀表面熔覆Fe60合金粉末,系统分析了激光功率(1.5、2.0和2.5 kW)、扫描速度(200、250和300 mm/min)和送粉速率(12、14和16 g/min)对熔覆层显微组织、硬度及耐磨性的影响。结果显示,适中的激光功率(2.0 kW)、扫描速度(250 mm/min)和送粉速率(14 g/min)能够形成致密的显微组织,显著提高硬度(983 HV),并降低磨损率(1.15×10^-3 mm³/(N·m))。过低或过高的工艺参数均会导致熔覆层性能下降。

热基板Zn-Al-Mg镀层的组织与耐蚀性影响因素分析

李冰, 王世豪, 陈利伟, 何涛, 李志超, 熊俊伟, 张毅

2025, 50(10): 292-301. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.047

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以1.2~3.0 mm厚SPHC板为基板,Zn-11%Al-2.8%Mg-0.2%Si锌锭熔化为热浸镀液,采用连续热浸镀模拟试验机制备了Zn-Al-Mg镀层,研究板厚、入锅板温以及镀后冷却速度对镀层组织与耐蚀性的影响。结果表明,在冷速固定的情况下,制备镀层的最佳板厚和入锅板温分别为2.4 mm和480 ℃。在此基础上,研究冷速对镀层耐蚀性的影响。随冷速增加,镀层中富Al相与MgZn₂相细化且占比增多,共晶相变得粗大,当冷速超过10 ℃/s后,镀层中开始出现枝晶,并伴随着块状MgZn₂相的出现,且共晶相面积减小,耐蚀性逐渐降低,同时结合565 h盐雾试验判断最佳冷却速度为10 ℃/s。最佳工艺参数(板厚2.4 mm、板温480 ℃及冷速10 ℃/s)制备镀层厚度达42.516 μm,且组织中富Al相尺寸稍大且饱满,分布连贯,共晶相的分布均匀,耐蚀性较好。

H13钢表面激光定向能量沉积AlCoCrFeNi_2.1高熵合金涂层的组织与性能

李怀博, 王子乐, 杨伟, 曾大新, 史秋月

2025, 50(10): 302-309. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.048

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采用同轴送粉激光定向能量沉积方法在H13钢基体上制备AlCoCrFeNi_2.1高熵合金涂层,对其进行不同温度和保温时间的退火处理,采用光学显微镜、XRD、SEM、EDS和EBSD对涂层组织进行表征,测试涂层的硬度,并分析其热稳定性。结果表明,涂层第一层组织为呈柱状的FCC相及分布其晶间的BCC(B2)相,在其与H13钢界面处存在一薄层FCC相;第二层组织为FCC与BCC(B2)两相共晶组织,呈层片状和非规则状。第一层沉积态硬度为260 HV0.2,稍低于第二层的硬度290 HV0.2。在500~800 ℃退火处理后,组织较沉积态的形态没有明显变化,硬度随退火温度升高先升高后下降,700 ℃时硬度最高,为388 HV0.2,保温时间对硬度影响不大;在700~800 ℃保温2~6 h后,涂层硬度保持在320 HV0.2以上,高于H13钢基体的硬度,且没有随着保温时间延长而明显下降,说明该涂层有较好的热稳定性。

20CrMnTi钢齿轮渗碳淬火模拟及其组织与性能分析

杨婷, 冯志明, 刘需, 段路昭, 赵博

2025, 50(10): 310-316. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.049

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采用ABAQUS二次开发技术建立了20CrMnTi钢齿轮的渗碳淬火预测模型,并结合试验测试对20CrMnTi钢齿轮渗碳淬火后的渗碳层、组织、硬度与淬火畸变情况进行了分析。结果表明,齿轮渗碳淬火后,齿根处渗碳层深度约为0.7 mm,外齿圆与内齿圆部位渗碳层深度约为1.0 mm。马氏体转变量最高达97%,表面残留奥氏体含量最高为6%。齿轮近表面硬度在700 HV以上,外齿圆与内齿圆较齿根具有更高的表面硬度,心部硬度为400~420 HV。由于热应力与组织应力,齿轮渗碳淬火后发生径向膨胀畸变,外齿圆处畸变量为0.123 mm,内齿圆处畸变量为0.061 mm。硬度试验测试结果与仿真结果吻合较好,模型预测精度约为93%。

大型圆弧导轨的热处理工艺模拟

姜笃山, 刘营, 李连龙

2025, 50(10): 317-322. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.10.050

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采用有限元方法对40CrNi2MoA钢大型圆弧导轨的表面感应淬火和回火过程进行了模拟研究,分析了导轨表面硬度、淬硬层深度、整体变形量和残余应力的变化,并与根据导轨实际热处理测试结果进行了对比分析。结果表明,导轨感应淬火和回火后的表面硬度、淬硬层深度、整体变形量的模拟结果与实际热处理结果基本一致,模拟结果较为准确,可用于导轨热处理结果的预测与工艺参数的优化。

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