金属热处理

邱旭扬帆, 程兴旺, 王迎春, 杨彬, 何金, 谷金波, 迟宏宵

2025, 50(11): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.001

摘要 ( 66 )

PDF (3858KB) ( 55 )

对一种低碳马氏体不锈钢进行不同工艺的深冷+回火处理,并采用SEM、TEM、EBSD、XRD和拉伸试验对其组织和性能进行表征,研究了不同含量和形貌特征的残留奥氏体在拉伸过程中发生相变诱导塑性(TRIP)效应的规律及其对强塑性的影响。结果表明,在拉伸过程中,大部分残留奥氏体在应变小于1.5%时,发生了马氏体相变,转变量达到75%;应变大于1.5%后,随着变形增加,转变仍在进行,但转变速率减缓;当应变超过4.0%时,几乎全部的残留奥氏体均转变为马氏体。拉伸过程中的TRIP效应有效提高了试验钢的应变硬化能力和抗拉强度,两次深冷+回火后基体内形成数量更多的薄膜状奥氏体,有利于塑性的进一步提升。相较于一次深冷+回火处理试样,有着更多残留奥氏体的两次深冷+回火处理试样的屈服强度、抗拉强度和断裂总延伸率均有提高,分别为1444 MPa、1901 MPa和12.8%。

基于膨胀曲线一阶导数法确定抗震螺纹钢的连续冷却转变行为

孙钊洋, 骆艳萍, 张云祥, 叶传龙, 胡俊锋, 李杨齐

2025, 50(11): 7-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.002

摘要 ( 23 )

PDF (11550KB) ( 26 )

利用热模拟试验机Gleeble-3500对抗震螺纹钢HRB400E进行静、动态的连续冷却转变(CCT)行为研究,结合OM、SEM图像,利用不同冷速下膨胀量曲线的一阶导数,确定了各组织的相变开始温度和结束温度,绘制了试验钢的静态和动态CCT曲线。结果表明,HRB400E钢的临界温度Ac₃为859 ℃、Ac₁为722 ℃。静态CCT试验中,魏氏铁素体转变冷速区间为3~10 ℃/s,贝氏体转变冷速区间为3~15 ℃/s,马氏体转变冷速区间为10~30 ℃/s。动态CCT试验中,魏氏铁素体转变冷速区间为1~5 ℃/s,贝氏体转变冷速区间为2~15 ℃/s,马氏体转变冷速区间为7~30 ℃/s。相比静态CCT曲线,动态CCT曲线整体向左上方移动,表明变形促进了贝氏体转变。

Cu-0.8Fe合金的热变形行为及组织演变

贺文浩, 周孟, 田保红, 景柯

2025, 50(11): 16-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.003

摘要 ( 27 )

PDF (6542KB) ( 39 )

采用ZG-0.01型真空中频感应炉制备了Cu-0.8Fe合金,并通过Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-0.8Fe合金进行了等温热变形试验(应变速率为0.003~10 s^-1,变形温度为600~950 ℃)。在此基础上,绘制了合金的真应力-真应变曲线,构建了本构方程和热加工图,分析了合金在不同变形条件下的显微组织演变规律。结果表明:Cu-0.8Fe合金的热变形激活能为379.158 kJ/mol,相比纯Cu提高了24.8%;合金的最佳热加工参数为:应变速率0.018~0.449 s^-1、变形温度775~950 ℃;提高热变形温度或者降低应变速率均有利于该合金发生动态再结晶。TEM分析表明,该合金热变形过程中的主要析出相为α-Fe相。

Nb/V复合微合金化32MnCrMo超高强热成形钢的连续冷却转变行为

卢茜倩, 陈志美, 崔磊, 谷海容, 刘伟明, 刘永刚, 魏海莲, 潘红波

2025, 50(11): 24-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.004

摘要 ( 18 )

PDF (4911KB) ( 11 )

通过热膨胀试验对Nb/V复合微合金化32MnCrMo超高强热成形钢的连续冷却转变行为进行了研究,结合光学显微镜、扫描电镜与维氏硬度计的表征分析与JMatPro热力学软件计算,探讨了奥氏体化温度与冷却速率对试验钢组织与性能演变的影响及其作用机理。结果表明:奥氏体化温度与冷却速率对CCT曲线的形态与转变区域影响不大,只是随着奥氏体化温度的升高,铁素体与珠光体开始转变温度降低。但是,奥氏体化温度与冷却速率对试验钢中组织形态、含量以及硬度影响较大。在低冷却速率(1 ℃/s)下,不同奥氏体化温度下的组织均以铁素体、岛状马氏体与贝氏体为主,此时硬度变化不大,其值为176.5~199.6 HV0.5。当冷却速率为20 ℃/s时,奥氏体化温度对组织与性能有显著影响,850 ℃奥氏体化时组织以贝氏体与铁素体为主,含有少量马氏体,硬度为277.4 HV0.5;然而,在950 ℃奥氏体化时组织为板条状马氏体与少量贝氏体,硬度为485.0 HV0.5。

合金成分对穿孔顶头用钢氧化膜形成的影响

卢磊, 李立兵, 田青超

2025, 50(11): 32-41. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.005

摘要 ( 15 )

PDF (8262KB) ( 4 )

为研究合金成分对穿孔顶头用钢表面氧化膜生长行为的影响,在高温C₂H₅OH-H₂O气氛中对穿孔顶头用50Cr、20CrNi4和20Cr2Ni4MoW钢进行两段式氧化处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计对氧化膜进行分析。结果表明,3种钢均在表面得到双层氧化膜结构。外层氧化膜主要为Fe₃O₄和Fe₂O₃,均以Fe₃O₄的(400)面为主要生长方向,硬度在400~500 HV0.02之间;内层氧化膜主要为Fe₃O₄和FeO,且含有大量的合金元素,50Cr钢内层含Fe-Cr相,而20CrNi4和20Cr2Ni4MoW钢内层则含有Fe-Ni相。随Cr当量增大,钢表面氧化膜厚度减小,而Ni当量越大,内层氧化膜占总氧化膜厚度的比例则越大。3种钢在内氧化区域均存在一定程度的脱碳现象,导致硬度下降,其中50Cr钢硬度下降幅度最大,表明其不适宜做为顶头用钢。

Zr微合金化同步提高Al-Cu合金强度和塑性的机制

朱宇虹, 李周选, 朱宇成, 盛叶弘, 高义波, 谈佳栋

2025, 50(11): 42-48. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.006

摘要 ( 23 )

PDF (3330KB) ( 33 )

研究了Zr元素对Al-Cu合金力学性能和微观组织的影响,制备了含有球状Al₃Zr析出相的Al-Cu-Zr合金,并与Al-Cu合金进行了对比。性能对比结果表明,与Al-Cu合金相比,Al-Cu-Zr合金实现了强度和延伸率的同步提高。Zr的添加细化了晶粒并成功引入球状Al₃Zr析出相,形成了球状Al₃Zr相与盘片状θ′相的混合析出组织,更小的晶粒和额外引入的球状相提高了Al-Cu-Zr合金的屈服强度。此外,进一步地定量分析表明,Al-Cu合金和Al-Cu-Zr合金具有相近的加工硬化指数,说明球状Al₃Zr相的引入未损害合金的加工硬化能力,反而通过提高非位错强度贡献比例优化了抗拉强度-均匀延伸率关系,实现了强度与延伸率的同步提升。

稀土镁合金GW93的热流变行为及变形组织

王丁, 黄杏利, 孙昊, 张鹏辉, 吴江涛, 朱磊

2025, 50(11): 49-54. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.007

摘要 ( 14 )

PDF (4296KB) ( 15 )

利用Gleeble-1500D热/力模拟试验机对铸态Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5Zr(GW93)合金进行不同变形温度(350、400和450 ℃)及不同变形速率(10^-3、10^-2和10^-1 s^-1)的压缩试验,研究了其压缩变形过程中的流变行为及组织演变。结果表明,相同变形速率下,变形温度升高,有助于合金动态再结晶的进行。随变形温度升高,动态再结晶产生的细小晶粒体积分数增加,且动态再结晶晶粒尺寸逐渐增大。相同变形温度下,随变形速率的增加,合金的峰值应力增大,变形越来越困难。在低的变形速率下,动态再结晶更易发生。在450 ℃变形温度下,再结晶晶粒尺寸随着变形速率的增大而减小。

7A85高强铝合金固溶处理过程中的晶粒长大动力学

王军庆

2025, 50(11): 55-60. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.008

摘要 ( 22 )

PDF (4114KB) ( 17 )

通过DIL805热膨胀仪分别测试了固溶处理加热和保温过程中7A85铝合金的晶粒长大行为,统计分析了加热速率、保温温度和保温时间对α-Al晶粒尺寸的影响,分别建立了加热和保温过程晶粒长大动力学模型。结果表明,7A85铝合金固溶处理过程中晶粒长大行为分为两个步骤:一为加热过程冷轧变形晶粒的静态再结晶行为和长大行为;二为保温过程晶粒的长大行为。加热过程中,加热温度越高,α-Al晶粒尺寸越大;加热速率越快,α-Al晶粒越小。保温过程中,随保温时间的延长,α-Al晶粒尺寸逐步增大,且保温初期的晶粒尺寸长大速率更快。加热过程和保温过程中晶粒的长大动力学模型计算值的相对误差分别为在5%和8%以内,具有较高的计算精度。

Zn添加对高镁Al-Mg-Zn-Sc合金微观结构及阻尼性能的影响

邓桂英, 谢海燕, 何克准, 刘崇宇

2025, 50(11): 61-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.009

摘要 ( 13 )

PDF (3250KB) ( 5 )

采用自然时效、人工时效和轧制后人工时效等工艺制备出具有不同显微组织的Al-7Mg-xZn-0.25Sc(x=0,1,2,3)合金。Zn添加导致Al-7Mg-xZn-0.25Sc合金在人工时效后形成Mg₃₂(Al, Zn)₄₉相。此外,Zn还促进Al-7Mg-xZn-0.25Sc合金在固溶处理过程中发生再结晶。轧制所引起的晶粒细化在降低Al-7Mg-xZn-0.25Sc合金界面滑动温度的同时,提高其高温阻尼值。Zn添加可有效地抑制Al-7Mg-xZn-0.25Sc合金在高温振动过程中发生晶粒粗化,进而提高该合金的阻尼稳定性。在所研究合金中,Al-7Mg-2Zn-0.25Sc合金表现出最优的阻尼性能。

碳含量和热处理对DD91镍基单晶高温合金再结晶行为的影响

杜思宇, 刘丽荣, 罗烽月, 陈昊, 吕培森, 董然

2025, 50(11): 66-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.010

摘要 ( 16 )

PDF (3966KB) ( 26 )

通过真空定向凝固炉制备了两种C含量(0.045%和0.085%)的DD91镍基单晶高温合金,利用压痕法进行加载,研究热处理和C含量对其再结晶行为的影响。研究结果表明:合金中C含量的增加会使碳化物含量增加,γ/γ′共晶组织含量降低;当C含量为0.045%时碳化物形态主要为块状,当C含量为0.085%时主要形成骨架状碳化物。0.045%C铸态试样在1270 ℃以下热处理2 h后,在变形区域附近未出现再结晶;1270 ℃热处理2 h产生了枝晶状的再结晶;在1300 ℃加热条件下也发生了再结晶;γ′相溶解是再结晶产生的必要条件。在1300 ℃热处理时,随着热处理时间的延长,合金的再结晶深度均增加;MC型一次碳化物可以钉扎再结晶晶界,阻碍其向前迁移。随着C含量的增加,钉扎效应增强,C含量为0.045%的合金其再结晶深度均大于C含量为0.085%的合金。

TB6钛合金铸锭均匀化退火及锻造过程中的组织演变

颜孟奇, 郭鹏达, 佟健博, 李焕峰, 黄驿胜

2025, 50(11): 71-75. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.011

摘要 ( 17 )

PDF (4357KB) ( 24 )

利用金相显微镜和电子背散射衍射技术,系统分析了TB6钛合金均匀化退火和锻造过程中组织特征,以及β相的取向规律。结果表明,TB6钛合金铸锭在1200 ℃保温48 h均匀化退火过程中易形成尺寸大于20 mm的β晶粒,这些大尺寸β晶粒在后续反复镦拔锻造中表现出显著的组织和取向的继承性。由于β晶粒在锻造过程中变形协调能力强,均匀化退火形成的大尺寸β晶粒碎化过程缓慢,内部α相的等轴化程度低。另外,均匀化退火形成的大尺寸β晶粒具有较丰富的取向分布、无取向择优现象,但在反复镦拔锻造后,β晶粒主要呈<111>取向。

Co添加对新型海工焊材中碳化物析出的影响

贺帅, 金耀辉, 李志峰, 王超逸, 刘鑫, 王军生

2025, 50(11): 76-81. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.012

摘要 ( 15 )

PDF (3516KB) ( 22 )

利用热动力学计算软件Thermo-Calc和TC-Prisma,系统分析了新型海工焊材中添加6%Co对不同类型碳化物析出的影响。结果表明,6%Co的添加显著提高了FCC向BCC的相转变温度,增加了MC型和HCP结构碳化物的析出温度,同时降低了富Cu相的析出温度和析出量。6%Co显著促进了M₆C、HCP以及MC碳化物析出的形核速率,对HCP和M₆C的影响更为突出。6%Co的添加增加了M₆C和HCP碳化物的析出数密度,但显著抑制了MC碳化物的析出数量。通过改变碳原子扩散系数,6%Co的添加限制了碳化物的生长速度,导致3种析出碳化物尺寸均减小。Co的添加对3种碳化物析出体积分数的影响则存在很大差异,HCP碳化物析出体积分数先基本无影响后降低,M₆C体积分数增至稳定水平(2.2%),而MC碳化物体积分数则显著降低。

马氏体耐热钢P92焊接接头IV型蠕变裂纹形成机理研究现状

陈正宗, 刘正东, 陈千, 蔡文河, 姜海峰, 刘峰, 何西扣

2025, 50(11): 82-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.013

摘要 ( 18 )

PDF (3501KB) ( 17 )

马氏体耐热钢P92支撑了我国600 ℃超超临界电站批量建设,新一代煤电要求深度调峰灵活发电,P92钢管道焊接接头IV型蠕变裂纹是影响机组安全运行的瓶颈。本文综述了国内外P92钢焊接接头IV型裂纹形成机理研究现状,主要包括接头“弱化区”在蠕变过程的组织退化、应力状态和裂纹扩展的温度应力范围对IV型裂纹产生的影响,提出抑制P92钢焊接接头IV型蠕变裂纹产生倾向的建议,但IV型蠕变裂纹是P92钢焊接接头的固有特性,新形势下工程上若想从根本上解决可选用更高等级、IV型蠕变裂纹敏感性低的耐热钢。

疲劳载荷环境下超高强度马氏体钢的组织响应行为及失效机理

李瑞升, 王明明, 张晓妍, 任文营, 李冬冬, 孙丽荣, 周翠玉, 纪宏超

2025, 50(11): 92-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.014

摘要 ( 12 )

PDF (5251KB) ( 5 )

为深入理解超高强度马氏体钢在疲劳载荷下的行为,首先对超高强度马氏体钢的组织与性能进行了详细概述,分析了其微观结构特点与力学性能之间的关系。其次,总结了超高强度马氏体钢在疲劳载荷环境下的组织响应,包括塑性变形和裂纹扩展的过程,并探讨了其失效机理及相关的强化方法。通过对现有研究的梳理,还提出了预测材料疲劳寿命的新方法和新模型,以便更准确地评估超高强度马氏体钢在实际应用中的表现。最后,对疲劳载荷研究的发展前景进行了展望。

超晶格型稀土储氢合金结构与气固储氢性能的研究进展

刘克明, 徐杰凯, 章天锋, 邹晋

2025, 50(11): 103-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.015

摘要 ( 14 )

PDF (1476KB) ( 25 )

超晶格型稀土储氢合金凭借其独特的晶体结构和优异的储氢性能被广泛应用于镍氢电池、固态储氢系统和加氢站等领域。但随着应用场景的复杂化和性能需求的多样化,一些高新技术领域对超晶格型稀土储氢合金的气固储氢性能提出了更高要求。由此,分析了超晶格型稀土储氢合金的结构特征和目前气固储氢性能的研究现状,总结了超晶格型稀土储氢合金气固储氢性能提升的主要方法如元素替代、退火处理等,着重探讨了各方法对超晶格型稀土储氢合金结构和气固储氢性能的影响,展望了超晶格型稀土储氢合金气固储氢性能研究的未来方向。

塑性变形对Al-Fe合金线材组织与性能的影响

李程辉, 李荣华, 侯嘉鹏, 顾建, 李冬青, 范雪圆, 王硕, 张哲峰

2025, 50(11): 110-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.016

摘要 ( 15 )

PDF (4490KB) ( 11 )

通过铸造、锻造、热挤压和冷拉拔的工艺制备了直径ϕ5 mm的Al-Fe合金线,考察了各塑性变形工艺对Al-Fe合金线微观组织和性能的影响规律。结果表明,随着塑性变形量的不断增加,Al-Fe合金线径向晶粒尺寸从铸态的粗晶逐步细化至拉拔态的超细晶,并且形成了较强的<111>丝织构和较弱的<001>织构,另外,在Al-Fe合金线内可观察到纳米尺度的析出相。性能测试表明Al-Fe合金线抗拉强度为175.4 MPa,断裂总延伸率为9.4%,导电率达到58.89%IACS。理论分析表明Al-Fe合金线的强化机制为析出强化、细晶强化和织构强化,而Al-Fe合金线电阻率的影响因素则主要来自于析出相、晶界和固溶原子。进一步定量分析表明,析出相和晶界对强度的贡献相近,但析出相所引起的电阻率增量约为晶界的10倍,说明在强化材料的同时,晶界对导电性能的损害较小,因此晶界作为强化组织相较于析出相,能更高效地平衡强度和导电性。

汽车电池用LaNdMgNiAl储氢合金的相结构与电化学性能

李婧芳, 王超, 赵学方, 刘宇辰

2025, 50(11): 118-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.017

摘要 ( 10 )

PDF (3483KB) ( 13 )

为提升汽车镍氢电池用La_0.62Nd_0.15Mg_0.2Ni_3.48Al_0.12储氢合金的电化学性能,对储氢合金进行了880~1010 ℃的退火处理,对比分析了Pr₅Co₁₉单相和AB₄单相结构储氢合金的相结构和电化学性能。结果表明,1000 ℃以下退火态La_0.62Nd_0.15Mg_0.2Ni_3.48Al_0.12储氢合金由多相组成,当退火温度从1000 ℃升高至1010 ℃,储氢合金的物相由2H型Pr₅Co₁₉单相转变为3R型AB₄单相结构。随着放电电流密度增加,Pr₅Co₁₉单相结构储氢合金和AB₄单相结构储氢合金的放电容量都逐渐减小,AB₄单相结构储氢合金相较Pr₅Co₁₉单相结构储氢合金具有更好的循环稳定性、低温放电性能和高倍率放电性能。AB₄单相结构储氢合金的电荷转移速率和氢扩散速率高于Pr₅Co₁₉单相结构储氢合金,两种单相储氢合金的高倍率放电性能都由电荷转移速率和氢扩散速率共同决定。

稀土镁合金 Mg-10.5Gd-5Y-1.0Ag-0.5Zr的微观组织调控工艺

杨晓冬, 王民旗, 吴佩鸿, 兰永强, 陈明锐, 黄永博, 刘明旗, 翟又文

2025, 50(11): 126-132. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.018

摘要 ( 12 )

PDF (2993KB) ( 13 )

研究了均匀化处理时间(2~24 h)对稀土镁合金Mg-10.5Gd-5Y-1.0Ag-0.5Zr组织演变行为的影响,并进一步探究了热挤压态稀土镁合金的微结构特征、动态再结晶机理以及强化机制。结果表明:在均匀化处理温度510 ℃下,经过6 h的均匀化处理,晶界析出相Mg₅(GdY)通过原子扩散的方式基本溶入基体中;随着均匀化处理时间的继续增加,晶粒出现逐渐长大的趋势且晶粒内部也会形成析出相。对510 ℃×6 h均匀化处理后的稀土镁合金试样进行400 ℃热挤压变形,稀土镁合金在热挤压过程中通过颗粒诱导形核机制发生连续动态再结晶并形成大量的细小动态再结晶晶粒,与铸态试样相比,动态再结晶晶粒的平均晶粒尺寸从约90.0 μm降至16.2 μm,表现出显著的细晶强化效应。基于颗粒诱导形核机制和溶质拖曳机制,挤压态稀土镁合金的强基面织构弱化,并表现出取向随机化趋势,有利于稀土镁合金的强韧化。

LPSO相对挤压态Mg-Gd系合金再结晶与性能的影响

陈立珂, 张志鹏

2025, 50(11): 133-140. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.019

摘要 ( 10 )

PDF (2898KB) ( 2 )

以Mg-Gd系合金为研究对象,对其均匀化处理后分别采用水冷与炉冷的方式冷却至室温,随后利用一次热挤压变形得到挤压态试样。利用OM、SEM、TEM及电子万能试验机等对组织和性能进行了表征,分析了LPSO相对合金性能的影响。结果表明,炉冷试样组织中包含大量层片状长周期堆垛有序(LPSO)相,而水冷试样中几乎没有层片状LPSO相生成。热挤压变形后,水冷试样组织中绝大部分由再结晶晶粒构成,仅保留少量的粗大变形晶粒;而炉冷试样呈现双峰晶粒异质结构,即包含大量细小再结晶晶粒与粗大的未再结晶晶粒,同时保留部分层片状LPSO相。与镁基体共格的LPSO相对于晶粒的形核及生长具有抑制作用,这是炉冷试样存在粗大未再结晶晶粒的原因;而层片状LPSO相在挤压过程中发生破碎、扭折、弯曲,导致LPSO相与镁基体产生非共格界面,从而在这些位置有利于晶粒再结晶,这是炉冷试样存在细小再结晶晶粒的原因。较挤压态水冷试样,挤压态炉冷试样的室温抗拉强度和屈服强度提高,断后伸长率降低,分别为377.1 MPa、324.8 MPa和16.0%。LPSO相强化、双峰异质结构强化以及细晶强化是炉冷试样获得优异综合力学性能的主要原因。

长时运行R26镍基合金螺栓的微观组织与力学性能

谭晓蒙, 郑建军, 张涛, 陈浩, 乔欣, 田峰

2025, 50(11): 141-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.020

摘要 ( 13 )

PDF (2800KB) ( 10 )

利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、万能电子试验机、冲击试验机、维氏及布氏硬度计研究了服役90 000 h后R26合金螺栓的微观组织与力学性能。结果表明,经长期服役后R26合金螺栓组织为γ基体以及带状分布的析出相及细晶区域,析出相为TiC碳化物,带状组织会导致螺栓显微硬度升高,服役后R26合金螺栓的强度、硬度指标较高,其塑韧性指标相对较低,拉伸断口及冲击断口均为沿晶脆性断裂特征。

核电用GH3625合金棒材的组织与性能

王绍灼, 李燕, 荣若平, 樊海卫, 唐超, 杨萍

2025, 50(11): 146-153. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.021

摘要 ( 20 )

PDF (3285KB) ( 24 )

通过真空感应熔炼、氩气保护电渣重熔、锻造和热处理试制核电用GH3625合金ϕ148 mm和ϕ84 mm棒材,对固溶态合金进行显微组织、室温/高温拉伸、高温持久蠕变测试,对固溶+时效态合金进行显微组织及韧性表征。结果表明,ϕ148 mm和ϕ84 mm棒材固溶态显微组织均为单相奥氏体、双重晶粒,ϕ84 mm棒材晶粒略细。随时效时间延长,晶粒不均匀性程度增加,780 ℃时效后晶粒较细小,但碳化物析出严重。固溶态ϕ84 mm棒材室温拉伸强度比ϕ148 mm高,塑性相当,高温拉伸性能优于ϕ148 mm,随拉伸试验温度升高,强度呈现明显降低趋势,断面收缩率呈上升趋势,伸长率先升后降。ϕ148 mm固溶态棒材在780 ℃/150 MPa和920 ℃/45 MPa试验条件下蠕变断裂时间为857 h和244 h,高温持久塑性较好。560 ℃时效后,ϕ148 mm棒材冲击吸收能量均大于300 J,780、920 ℃下,随时效时间延长,冲击吸收能量连续降低,780 ℃时效后合金的冲击性能最差。

254SMO不锈钢中σ相析出行为及其对耐蚀性的影响

高伟, 王大辉, 徐晶, 郑阳

2025, 50(11): 154-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.022

摘要 ( 16 )

PDF (5245KB) ( 13 )

通过JMatPro热力学计算、扫描电镜观察、阳极动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究了254SMO不锈钢中σ相的析出温度、含量及其对耐蚀性的影响。结果表明,在1200~450 ℃温度区间内,在254SMO不锈钢中会产生大量σ相,其形态主要包括颗粒状、片状和条状。其中,颗粒状和片状的σ相主要弥散分布在晶内,而条状σ相则沿晶界分布,并依次连接呈链状或网状。σ相内Mo含量显著高于基体,导致σ相与基体形成Mo元素浓度差,因此在侵蚀性离子作用下,σ相作为阳极会优先诱发点蚀,造成钢的点蚀电位迅速下降,钝化膜的致密性和完整性显著降低,从而使钢的耐蚀性大幅下降。

基于计算流体动力学的锻件淬火方式优化

周海鹏, 王晓芳, 雷雪, 仝大明, 王婧, 韩利战, 骆晓萌, 顾剑锋

2025, 50(11): 161-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.023

摘要 ( 15 )

PDF (4602KB) ( 14 )

以SA508-3钢制核电蒸发器上封头锻件为研究对象,针对上封头的产品特点,对其淬火方案进行了优化。通过描述旋转运动的多重参考系(Multiple reference frame,MRF)模型,得出淬火槽中冷却介质的流动状态。结果表明,在淬火槽内增设圆锥台型导流罩并配置内腔抽水泵后,上封头内外表面水流速度基本均超过0.3 m/s,内腔平均流速提升至约0.6 m/s,流动死区显著消除。淬火后外壁平均硬度达到34.75 HRC,且其内外壁硬度极差和标准偏差均小于其他方案,表明该方案处理上封头在硬度水平和均匀性方面均最优,整体性能表现最佳。

重熔固溶处理对镍基高温合金组织与高温蠕变性能的影响

潘福荣, 汤耀景, 鲍臣鹏, 周泰斌, 吴旭光, 叶明康, 应海珏, 岳亮

2025, 50(11): 168-175. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.024

摘要 ( 12 )

PDF (4679KB) ( 28 )

研究了简单固溶和重熔固溶处理对一种镍基单晶高温合金固溶+时效组织和高温蠕变性能的影响。采用扫描电镜及能谱表征了热处理后合金的枝晶偏析和γ′相的形貌特征,利用高温蠕变试验机测量了合金在1100 ℃/137 MPa下的蠕变寿命。结果表明,通过简单固溶处理后,合金仍存在较为明显的枝晶花样和微观偏析。采用高温重熔固溶处理后,枝晶花样模糊,但初熔微孔相较简单固溶后有所增加。经过不同重熔固溶处理与时效处理后的γ′相形貌因子平均值均接近1.4,γ′相的立方度好,残余元素偏析小。经含1320 ℃×2 h均匀化处理的重熔固溶处理后,合金有相对较好的高温持久性能。但重熔固溶处理导致微孔含量增加,会恶化合金的蠕变性能。

淬火温度对盾构机刀圈用新型H13B钢组织与性能的影响

屈子航, 张凯文, 李云杰, 康健, 袁国

2025, 50(11): 176-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.025

摘要 ( 16 )

PDF (6400KB) ( 29 )

为改善盾构机刀圈材料的综合力学性能,基于H13热作模具钢成分开发了新型H13B钢,对其进行不同温度(1040~1080 ℃)淬火及两次回火处理。利用宏观硬度计、摆锤冲击试验机、光学显微镜、扫描电镜和电子背散射衍射研究了淬火温度对H13B钢组织与性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,回火态H13B钢的硬度逐渐升高,未溶碳化物数量减少,原奥氏体晶粒长大,冲击过程中的峰值载荷、裂纹萌生能和裂纹扩展能均有所下降,淬火温度升至1080 ℃时,冲击吸收能量显著降低。淬火温度为1060 ℃时H13B钢的综合力学性能最优,获得最小的马氏体面积加权平均晶粒尺寸1.93 μm。再经两次回火后,硬度为57.0 HRC,冲击吸收能量达到14.3 J。

退火工艺对镁/石墨烯/铝层状复合材料组织与性能的影响

李祎行, 张万顺, 单玲, 王紫晋, 赵红阳, 罗文博, 于智磊

2025, 50(11): 184-191. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.026

摘要 ( 17 )

PDF (5498KB) ( 12 )

利用温轧工艺成功实现了镁/石墨烯/铝层状复合材料的成形制备,重点研究了退火工艺(分别在200 ℃保温60、90和120 min)对该复合板材,尤其是异质界面的组织演变和力学行为的影响。结果表明,在温轧后添加石墨烯的镁/铝层状复合材料形成了较厚的中间层,由未添加石墨烯的3.6 μm增加到4.3 μm,主要由较薄的镁铝扩散层和石墨烯组成。界面层形貌和组织在退火中发生了明显改变,石墨烯、Mg₁₇Al₁₂和Al₃Mg₂组成的界面层逐渐融合,由不连续的界面层向连续演变。添加石墨烯的复合板材,表现出较好的力学性能,抗拉强度为225 MPa,伸长率为7.8%。随着退火时间的增加,抗拉强度逐渐降低,伸长率先增加后降低。在200 ℃×90 min退火条件下,镁层为均匀细小的等轴晶组织,并且复合界面微观组织较好,界面层呈不连续态,复合材料抗拉强度为215 MPa,伸长率为12.6%。大塑性变形能够将石墨烯引入镁/铝界面,在退火过程中,在铝/镁界面处添加的石墨烯能够显著调节界面的微观结构和力学性能,复合材料性能主要来源于基体组织和界面结构的改善。

基于响应面法的7075铝合金非等温时效工艺优化

王敏, 刘文巧, 徐帅杰, 马建浩, 陈荣创, 郭巍

2025, 50(11): 192-199. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.027

摘要 ( 15 )

PDF (2183KB) ( 30 )

采用中心复合响应面法构建了7075铝合金非等温时效(NIA)的关键工艺参数(峰值温度和温变速率)与时效时间及力学性能(抗拉强度和伸长率)之间的数学模型。基于该模型,揭示了关键工艺参数及其交互作用对时效时间和力学性能的影响规律。且分别以抗拉强度最大和时效时间最短为目标,对关键工艺参数进行了优化,并对优化结果进行了试验验证。此外,还对7075铝合金经NIA处理后的耐腐蚀性能进行了对比研究。结果表明,峰值温度对力学性能的影响较温变速率显著,两者之间的交互作用较强。当峰值温度为181 ℃、温变速率为34 ℃/h时,抗拉强度最大;与等温峰值时效(T6)相比,时效时间缩短了90.6%,抗拉强度提升了3.0%,但伸长率降低了12.3%。当峰值温度为169 ℃、温变速率为39 ℃/h时,时效时间最短,为1.84 h;与等温双级时效(T73)相比,时效时间缩短了91.6%,抗拉强度提升了1.8%,伸长率提高了5.5%。与T73态铝合金相比,NIA态合金的耐蚀性更优异。

焊后在线热处理对7075铝合金焊接接头组织与性能的影响

周春锴, 李小平, 刘骁, 张衡昌

2025, 50(11): 200-208. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.028

摘要 ( 15 )

PDF (8321KB) ( 4 )

采用7075铝合金焊丝对3 mm厚7075-T6铝合金板材进行MIG对接焊并随焊水冷,之后进行人工时效(120 ℃×24 h)处理。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜与能谱仪结合显微硬度与室温拉伸试验,研究焊后在线热处理工艺对焊接接头显微组织和力学性能的影响,并与焊后空冷接头进行对比。结果表明,焊后空冷接头的焊缝区主要为枝晶结构,析出相主要有η(MgZn₂)、AlCuMg、AlCu₃与Al₁₃Fe₄相,且分布在晶界处。与焊后空冷相比,随焊水冷+人工时效处理后,焊缝晶粒尺寸并无明显变化,且整体析出相尺寸有所减小,分布更加均匀。焊后在线热处理后焊接接头力学性能得到提升,90 A电流下,焊缝抗拉强度由331 MPa(焊后空冷)提高至389 MPa(随焊水冷+人工时效);100 A电流下,焊缝区平均硬度由105.2 HV0.2提升至128.4 HV0.2。

多级固溶处理对7055铝合金微观组织与性能的影响

湛阳, 伍彪, 曾怡萱, 吴晓倩, 徐进军, 江茫

2025, 50(11): 209-216. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.029

摘要 ( 14 )

PDF (4639KB) ( 8 )

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、差示扫描热分析仪和电子万能材料试验机等研究了固溶处理制度对7055铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:固溶温度(480 ℃)过高,易使合金发生过烧现象且合金再结晶程度较高,力学性能明显下降。与单级固溶处理相比,双级固溶处理可提高合金过烧温度,有利于难溶第二相的充分溶解,合金再结晶分数降低,亚晶占比增加,合金力学性能有所提升。采用低温预固溶的三级固溶(300 ℃×0.5 h+400 ℃×0.5 h+480 ℃×1 h)处理,进一步提高了难溶第二相的溶解程度,并降低了合金再结晶程度,时效态合金屈服强度可达614 MPa,抗拉强度为648 MPa,断后伸长率为8.9%,具有良好的强韧性配比。

时效温度对含Sc A356合金组织与力学性能的影响

汤江涛, 冯丽, 姜岳峰, 梁田, 马颖澈

2025, 50(11): 217-225. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.030

摘要 ( 10 )

PDF (8785KB) ( 4 )

通过对添加0.4%Sc的A356合金压铸试样进行540 ℃×6 h固溶处理及不同温度(100、140、180、220 ℃)下4 h的时效处理,系统研究了时效温度对合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,经T6热处理后,共晶硅由压铸态的团簇状纤维/短棒状转变为弥散分布的球状。随着时效温度升高,共晶硅平均尺寸先减小后增大,在180 ℃时达到最小,平均面积5.47 μm²,平均长径10.45 μm,同时含Sc析出相的数量最多(面积分数1.98%)。合金的抗拉强度和伸长率随时效温度升高均呈现先下降后上升再降低的趋势,在180 ℃时效时达到最优值,分别为274 MPa和8.50%。断口分析表明,不同时效温度下A356合金的拉伸断口边部分布着大量断裂的共晶硅。EBSD-KAM分析显示,应力集中主要发生在共晶硅富集区。

冷轧变形及等温退火对3005铝合金板材组织与性能的影响

赖春明, 李培, 杨亮, 谭海林, 刘周攀

2025, 50(11): 226-233. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.031

摘要 ( 10 )

PDF (5620KB) ( 3 )

通过硬度测试、拉伸试验和EBSD、SEM微观组织分析,研究了冷轧变形量(43%、66%、87%)和退火温度(180~350 ℃)对3005铝合金板材力学性能及微观组织的影响。结果表明,冷轧变形导致晶粒沿轧制方向拉长,形成纤维状组织,显著提高了板材的硬度和强度,但降低了塑性。随退火温度的升高,组织中逐渐形成细小等轴状的再结晶晶粒,再结晶分数增加。当退火温度达到320 ℃时,再结晶基本完成。随着退火温度的升高,冷轧板材的硬度和强度逐渐降低,伸长率则逐渐提高。此外,冷轧变形量越大,相同退火温度下试样的再结晶分数越高,但析出物的钉扎效应在高温退火时对再结晶过程产生了显著影响,导致变形量为66%的试样在高温退火时再结晶速度最快。

固溶温度和冷变形对B8M钢棒材力学性能的影响

孟刚, 李通越, 王方军, 刘海定, 王东哲, 赵随波, 奉献

2025, 50(11): 234-238. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.032

摘要 ( 11 )

PDF (2958KB) ( 14 )

针对CAP1400核电厂堆内B8M奥氏体不锈钢紧固件的力学性能优化需求,系统研究了固溶温度与冷变形度对其性能的影响规律。结果表明,随固溶温度升高,硬度逐渐减小,晶粒尺寸先增大,后稳定于20 μm左右,最终选定1050 ℃作为最佳固溶处理温度。抗拉强度、屈服强度均随冷变形度增大而提高,但伸长率相应降低。选择12%的冷变形度进行批量生产,其室温拉伸性能均满足技术要求:抗拉强度范围为660~697 MPa,屈服强度范围为485~543 MPa,断后伸长率范围为40%~58%,同时还具备优异的高温拉伸性能(350 ℃下屈服强度可达466 MPa)与耐晶间腐蚀性能。

定向凝固速率对GCr15SiMo轴承钢组织与力学性能的影响

冯美龙, 王文超, 桑玉蕊, 曹炳鑫, 夏志平

2025, 50(11): 239-246. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.033

摘要 ( 12 )

PDF (7294KB) ( 11 )

通过控制定向凝固速率,研究了不同制备条件下GCr15SiMo轴承钢的凝固组织与力学性能的关系。采用铸态和重熔后不同定向凝固速率下的试样,通过光学显微镜和扫描电镜对试样宏观和微观组织进行观察,并利用能谱仪分析其成分分布,再进一步进行拉伸试验和硬度测试以评估其力学性能。结果表明,定向凝固速率显著影响轴承钢的组织细化和均匀性,适中的定向凝固速率可获得均匀、细小的枝晶组织和更优的碳化物形貌,从而有效提升力学性能。定向凝固速率适中的150 μm/s试样表现出最佳的组织均匀性和力学性能,抗拉强度和断后伸长率显著高于其他试样。

退火温度对TM3钛合金丝材微观组织与力学性能的影响

杨楠, 石立超, 李禹辰, 张霜

2025, 50(11): 247-252. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.034

摘要 ( 12 )

PDF (4866KB) ( 4 )

通过拉伸性能测试和背散射电子衍射表征,研究了750 ℃轧制后退火温度对TM3(Ti-3Mo)钛合金丝材组织、织构及力学性能的影响。结果表明,TM3合金丝材的背散射电子成像微观组织主要由呈白色衬度的富Mo组织及呈灰色衬度的贫Mo组织构成。当退火温度在600~800 ℃时,丝材的织构类型始终为典型的[0110]//RD纤维织构,700 ℃退火时丝材断裂总延伸率达到最高,为33.25%,当退火温度达到750 ℃及以上时晶粒发生显著长大,塑性和屈服强度显著降低。

热处理工艺对选区激光熔化TC4钛合金中α′相转变的影响

温钟淳, 李明, 郑建超, 金冬岩, 赵栋, 陈璨

2025, 50(11): 253-259. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.035

摘要 ( 13 )

PDF (4817KB) ( 13 )

使用选区激光熔化技术(SLM)制备TC4钛合金试样,利用光学显微镜及万能试验机研究了热处理条件对显微组织中α′相转变及力学性能的影响。结果表明:沉积态TC4合金宏观组织为外延生长的β柱状晶,微观组织由大量α′相、α相以及弥散分布的β相组成。随着退火温度升高,β相溶解度逐渐变小,α′相发生β转变的倾向逐渐变大,同时α相粗化更为明显。当固溶温度为900 ℃时,α′相几乎完全分解,组织内存在大量过饱和的亚稳β相。随着时效温度提高,析出的次生α相数量更多,形状逐渐从针状变为片层状。合金的力学性能整体上呈现出强度降低、断后伸长率升高的趋势。经过对比,900 ℃×1 h(AC)固溶+500 ℃×2 h(AC)时效处理后的TC4合金综合力学性能最佳。

热处理及滚压工艺对TC4钛合金螺栓螺纹缺陷的影响

徐畅, 李勤政, 段前坤, 刘明

2025, 50(11): 260-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.036

摘要 ( 12 )

PDF (5100KB) ( 17 )

由于TC4钛合金强度高塑性差,TC4钛合金螺栓螺纹滚压常出现裂纹、折叠、齿底剪切应力线等缺陷,通过改变热处理工艺参数(固溶温度、时效温度、时效保温时间)及滚压工艺参数(进给时间、主轴转速、保压时间),研究热处理及滚压工艺对TC4钛合金螺栓螺纹缺陷的影响。结果表明:随固溶温度降低或者时效温度升高,材料剪切强度降低,牙尖缺陷深度减小,无牙底缺陷;随着时效时间的增加,材料剪切强度变化较小,牙尖缺陷深度无明显差异,且对牙底缺陷无影响;螺纹滚压时的进给时间、主轴转速与保压时间体现在滚丝轮与工件接触摩擦时间,摩擦时间越长,螺纹缺陷越严重。

不同工艺制备TA15合金板材的组织与性能

刘喜波, 朱彤, 李维廷, 王非, 李洋

2025, 50(11): 266-271. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.037

摘要 ( 11 )

PDF (4076KB) ( 2 )

研究了轧制生产过程中淬火和不淬火对TA15合金板材组织与性能的影响。结果表明:热轧不能充分破碎原始锻造态组织,在α+β相区多次热轧制备的TA15钛合金板强度较高,1.5 mm薄板由等轴状α相和转变β相及少量球状β相组成。一火轧制后淬火有利于制备强塑性匹配更好的薄板,粗大淬火组织经热轧后形成了长条和等轴再结晶组织,冷轧后的成品薄板由等轴α相+球状β相组成,成品钛板强度稍低但塑性更好。

退火温度对Ti-22Al-25Nb合金板组织与各向异性的影响

韩潮雨, 张建伟, 顾新福, 赵洪泽, 马雄, 梁晓波

2025, 50(11): 272-278. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.038

摘要 ( 16 )

PDF (5126KB) ( 5 )

通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及拉伸性能测试,研究了退火温度(930、950和970 ℃)对Ti-22Al-25Nb合金板材组织及各向异性的影响。结果表明,随退火温度升高,O相逐渐溶解,B2相基体的演变机制从回复转变为部分再结晶,在970 ℃时发生完全再结晶,晶粒尺寸显著增大至100 μm以上。织构分析表明,低温退火后合金以{100}<011>织构为主,而高温退火后则转变为以{112}<110>织构为主导。施密特因子分析结果表明,退火温度升高加剧了横向与轧向施密特因子的差异,从而导致横向位错滑移的启动应力增大。经970 ℃退火后,横向屈服强度相较轧向高出73 MPa。

退火处理对挤压态LA91镁锂合金组织与耐蚀性的影响

刘亚锟, 张青华, 张雪, 王爱, 胡华鑫, 吴国清

2025, 50(11): 279-283. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.039

摘要 ( 12 )

以挤压态LA91镁锂合金为研究对象,研究其在150~350 ℃下退火后的微观组织与腐蚀行为。结果表明,挤压态LA91合金为(α+β)双相合金,β-Li相以丝状分布在基体长条状α-Mg中,两相中β-Li的电极电位更负,因此该合金典型腐蚀形态是β-Li沿挤压方向上的择优丝状腐蚀。随着退火温度从200 ℃升至300 ℃,β-Li相与α-Mg相依次发生等轴化转变,在250 ℃时,原始丝状β-Li相转变为细小等轴晶,而当退火温度进一步升高,β-Li晶粒开始长大。随着退火温度的升高,合金的耐蚀性先升高后降低。退火温度为250 ℃时,LA91合金的耐蚀性最优,腐蚀速率为0.46 mg·cm^-2·d^-1,自腐蚀电流密度为9.73×10^-4A·cm^-2,析氢速率为1.01 mL·cm^-2·d^-1,相较于挤压态合金,耐蚀性显著提高。耐蚀性提高的原因是由于β-Li相为细小等轴晶粒,具有了更多的晶界,在一定程度上阻碍了β-Li相的择优丝状腐蚀。

退火冷却速度对Ti80合金残留β相转变行为与力学性能的影响

李培强, 沈立华, 李静, 胡革全, 杜峰, 朱涛涛

2025, 50(11): 284-288. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.040

摘要 ( 12 )

PDF (3064KB) ( 3 )

通过控制Ti80钛合金退火的冷却方式,以控制Ti80合金退火冷却速度,并对最小冷却速度的空冷合金进行时效处理,分析在等轴α相体积分数相当的情况下,残留β相的转变行为及其对力学性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机及洛氏硬度计分析钛合金的微观结构和力学性能。结果表明,在不同冷却速度下,Ti80钛合金中的初生α相体积分数相当。高温退火水冷后合金中的残留β相呈岛状弥散分布。当冷却速度降低时,残留β相边部优先分解转变,其形貌呈弥散态分布,时效后残留β相分解加剧。在退火水冷时,Ti80合金强度和硬度最高,当冷却速度减缓,合金强度和硬度大幅减小,塑性小幅增加。Ti80合金中残留β相的分解将显著影响合金的力学性能,表现为高冷却速度下合金强度较高,低冷却速度下合金塑性较好。

保压时间对中碳低合金钢板热成形质量的影响

王恺择, 王德成, 张文良, 蒋秋娥, 罗平, 侯俊卿, 彭光华, 白玉宏

2025, 50(11): 289-293. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.041

摘要 ( 8 )

PDF (3974KB) ( 7 )

为满足特种车辆对热成形底甲板高精度、高性能的要求,研究了保压时间对中碳低合金钢板热成形尺寸精度、组织与性能的影响。结果表明,保压时间对热成形件尺寸精度具有较大影响,而对力学性能与微观组织影响较小。适当延长保压时间可减小热成形件的变形回弹,进而提高其尺寸精度。30、45和60 s保压时间下热成形件的平均抗拉强度分别为1802、1807和1825 MPa,平均断后伸长率分别为11.55%、10.61%和10.41%,平均显微硬度分别为548.5、542.2和548.4 HV0.1,微观组织均为马氏体。

等温时间对中碳贝氏体钢组织与性能的影响

刘欢, 耿如明, 韩顺, 厉勇, 王春旭, 许莹

2025, 50(11): 294-300. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.042

摘要 ( 12 )

PDF (7480KB) ( 14 )

对新型中碳贝氏体钢进行275 ℃等温+冷处理+回火处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验机和冲击试验机进行测试和表征,研究贝氏体等温时间对其组织和性能的影响。结果表明,不同等温时间下,回火后试验钢组织均为马氏体、贝氏体和残留奥氏体。随着等温时间的延长,马氏体含量减少,贝氏体含量增加,残留奥氏体的体积分数和其中碳含量先降低后升高。随着等温时间的延长,试验钢抗拉强度和屈服强度逐渐下降,断后伸长率和断面收缩率逐渐升高,冲击吸收能量则先下降后升高。在等温60 min时,强塑积最高,达到22.31 GPa·%,冲击吸收能量最大,为(27±4.3) J,材料性能最佳。

等温淬火时间对30CrMnSiNi2A钢组织与性能的影响

王明杰, 马彦东, 申晓晓, 王淑青, 李国宏, 侯兴远, 黄艳军, 于剑

2025, 50(11): 301-305. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.043

摘要 ( 11 )

PDF (3078KB) ( 17 )

对30CrMnSiNi2A高强钢在320 ℃进行不同时间的等温淬火处理,研究了等温时间对其组织和性能的影响。结果表明,随着等温时间的延长,组织中板条贝氏体逐渐增加,残留奥氏体逐渐减少。等温30 min及以上时,贝氏体转变较为充分,组织趋于稳定,组织以下贝氏体为主,同时存在少量马氏体和残留奥氏体,抗拉强度、冲击吸收能量和硬度分别稳定在约1597 MPa、79 J和44.9 HRC,断裂模式为韧脆混合断裂。

回火保温时间对A100钢组织与性能的影响

牛丽娜, 来锟铻, 梁霄, 史建猛, 吉丽

2025, 50(11): 306-308. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.044

摘要 ( 14 )

PDF (1832KB) ( 7 )

利用金相显微镜、万能材料试验机等研究了回火保温时间对A100钢组织、抗拉强度和断裂韧度的影响。结果表明,随回火时间的延长,基体中出现逆转变奥氏体,导致其抗拉强度下降,断裂韧度增大,随回火时间从380 min延长到440 min,A100钢抗拉强度从2025 MPa逐渐下降到1918 MPa,断裂韧度则从93.3 MPa·m^1/2持续提高到125 MPa·m^1/2。改变A100钢回火时在井式炉中的位置,钢件性能存在差异,但差异较小,可见A100钢在回火过程中对保温时间较为敏感。对于强度要求在1930~1980 MPa,断裂韧度在105~115 MPa·m^1/2之间的A100钢材料,其在482 ℃回火处理时,建议其回火时间为370~380 min,综合力学性能最佳。

感应调质处理升温速率对42CrMo钢组织与性能的影响

姬秀芳, 刘丽敏, 张清, 王鸿雁, 贾宗伟, 程建力, 杨慧玲, 杨雪晶

2025, 50(11): 309-312. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.045

摘要 ( 12 )

PDF (2673KB) ( 14 )

研究了感应调质处理升温速率对42CrMo钢组织与性能的影响。结果表明,不同升温速率下感应调质处理42CrMo钢棒材的组织均为回火索氏体和贝氏体。随着升温速度的提高,感应淬火后硬度沿中心到表面逐渐增大,且升温速率越快,硬度越大。感应调质处理后,随着升温速度的提高,42CrMo钢棒材硬度由中心到表层逐渐降低,屈服强度先上升后下降,断面收缩率和冲击吸收能量则先下降后上升。

真空退火温度对电工钢35W360单片和定子铁芯性能的影响

关蕴奇, 郑慧芸, 史正良, 胡文祥, 贾波

2025, 50(11): 313-317. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.046

摘要 ( 8 )

PDF (2460KB) ( 2 )

研究了真空退火处理对电工钢35W360的单片材料特性和定子铁芯磁性能的影响。结果表明,650~780 ℃退火处理对电工钢的晶粒尺寸和力学性能的影响很小,但会损耗绝缘涂层,并且退火温度越高损耗越多。对于电工钢冲压制成的定子铁芯,退火温度越高,铁芯不同频率下的铁损和磁场强度降幅越大。退火的铁芯绕线制成定子后磁性能变差,随着退火温度从650 ℃升高至780 ℃,铁芯绕线制成定子后的50 Hz铁损增幅从0%增大至6.67%,磁场强度增幅从10.77%增大至13.64%,300 Hz的铁损增幅从2.08%增大至6.94%,磁场强度增幅从8.49%增大至11.34%。

热处理工艺对30NiCrMoV12钢组织与性能的影响

陶军, 匡园

2025, 50(11): 318-321. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.047

摘要 ( 16 )

PDF (1972KB) ( 17 )

通过显微组织观察、拉伸试验、冲击试验、断口形貌观察等手段研究了淬火(850~940 ℃)和回火(580~620 ℃)对30NiCrMoV12车轴钢微观组织与力学性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,30NiCrMoV12钢的奥氏体晶粒尺寸逐渐增加,880 ℃淬火后,晶粒平均尺寸为16.5 μm,均匀性最好。随着回火温度的升高,30NiCrMoV12钢的强度逐渐升高,塑韧性逐渐降低,最佳回火温度为600 ℃。经880 ℃淬火+600 ℃回火后,30NiCrMoV12钢组织为回火索氏体,拉伸断口为韧性断裂,其抗拉强度、屈服强度、伸长率、横向和纵向冲击吸收能量分别为992.5 MPa 、885.7MPa、18.9%、39 J和64 J,各项性能均满足GB/T 5068—2019要求,且具有一定余量。

激光熔覆FeCrNiCo-TiC高熵合金复合涂层的组织与耐磨性

王海威

2025, 50(11): 322-327. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.048

摘要 ( 16 )

PDF (3587KB) ( 8 )

采用激光熔覆技术在SS-316不锈钢基体表面制备FeCrNiCo-TiC复合涂层。系统分析了复合涂层的微观组成、硬度及摩擦磨损性能,并与基体进行对比。结果表明,复合涂层由FCC结构(占比92.7%)和立方相TiC(7.3%)组成,组织主要由胞状晶构成,晶粒尺寸约为20.54 μm。TiC颗粒主要分布在胞状晶边界处,元素分布均匀无偏析。复合涂层硬度(407.6±7.6 HV0.5)较基体(约200 HV0.5)提升104%,摩擦因数从0.678(基体)降至0.544,降幅19.8%。磨损形貌分析进一步揭示,基体以粘着-磨粒协同磨损为主,而涂层因TiC承载作用,犁沟较浅,仅有少量剥落坑,磨损机理为磨粒磨损和轻微的粘着磨损。

微弧氧化时间对TC4合金表面陶瓷膜层物相与性能的影响

范兴平, 范维

2025, 50(11): 328-332. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.049

摘要 ( 11 )

PDF (2225KB) ( 11 )

在Na₂SiO₃电解液中,采用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备陶瓷膜层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计及摩擦磨损试验机研究了微弧氧化时间对膜层表面形貌、物相及耐磨性的影响。结果表明,经微弧氧化处理后,TC4合金表面微弧氧化陶瓷膜层含金红石型TiO₂和SiO₂硬质相,合金耐磨性得到改善。随微弧氧化时间增加,膜层中的孔洞先增大后减小,孔洞数量逐渐减少,硬度亦呈先升高再降低的趋势。微弧氧化3 min时,合金硬度达到最大值455 HV0.5,平均摩擦因数约为0.12,耐磨性最优。

碳钢板激光熔覆铁基涂层的组织与整体力学性能

吴成峰, 徐凯, 杜娜, 郝静, 李燕乐, 李先帅

2025, 50(11): 333-340. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.11.050

摘要 ( 12 )

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为探究碳钢激光熔覆后熔覆板的整体力学性能变化,优化工艺参数,并对同一基板熔覆不同粉末的质量差异化分析。采用900、950和1000 W的激光功率在Q235钢板上熔覆了Fe304和Fe316L粉末。研究了不同激光功率及粉末的熔覆层微观组织、结合区域元素扩散、熔覆板硬度分布、拉伸性能和断裂特征。结果表明:选定的工艺参数下Fe304粉末熔覆质量更好;两种粉末熔覆层与基体均发生一定范围的元素扩散;Fe304熔覆层的硬度约为基体硬度的3倍,Fe316L熔覆层的硬度约为基体的2.6倍;两种熔覆板的拉伸特征与基板有较大差异;相较于基体,Fe304熔覆板抗拉强度最高提高24.5%,Fe316L熔覆板强度最高提高6.4%,相同参数下Fe304熔覆板的抗拉强度均大于Fe316L熔覆板。研究表明,熔覆板的断裂过程分为熔覆层断裂和基体断裂两个阶段,熔覆层的断裂会导致基体发生韧脆转变。

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