金属热处理

田育金, 杨胶溪, 高枫, 王高生, 刘琦, 李怀学

2025, 50(9): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.001

摘要 ( 6 )

PDF (3796KB) ( 3 )

以GH625高温合金为基体,采用NiCr-Cr₃C₂作为涂层粉末,通过激光等离子复合喷涂技术制备NiCr-Cr₃C₂涂层,对其组织和性能进行了分析,并与等离子喷涂进行对比。结果表明,激光等离子复合喷涂涂层表面平整、无裂纹,与基体冶金结合良好,结构均匀致密,平均孔隙率(0.66%)远低于等离子喷涂制备涂层孔隙率(6.61%)。较等离子喷涂涂层,复合喷涂涂层中非平衡相减少,形成了高密度细小均匀的二次Cr₃C₂硬质相,元素分布更加均匀,形成了明显的枝晶结构,使显微硬度和耐磨性能显著提升。

Q355ME热轧H型钢的奥氏体动态再结晶规律

徐文珍, 邢军, 吴保桥, 汪后强, 陈辉, 汪杰, 夏勐

2025, 50(9): 7-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.002

摘要 ( 9 )

PDF (2815KB) ( 5 )

通过Gleeble-2000热模拟试验机对Q355ME热轧H型钢试样进行单道次压缩试验,探究变形温度、变形速率以及变形量对其奥氏体动态再结晶晶粒尺寸和均匀性的影响规律,并确定Z参数。结果表明,试验钢粗轧温度为1050 ℃左右、变形量40%、变形速率1 s^-1时,组织相对均匀,动态再结晶基本完成,奥氏体晶粒得到有效细化。计算得到试验钢奥氏体动态再结晶激活能为432.163 kJ/mol,并获得Z参数表达式为Z=ε·exp432 163RT。

感应热处理超音速火焰喷涂NiCrBSiFe涂层的组织与性能

伊静, 董会, 王飞, 李鹏宇, 张永杰, 冯玉坤

2025, 50(9): 12-18. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.003

摘要 ( 7 )

PDF (3973KB) ( 5 )

研究了超音速火焰喷涂(HVOF)和感应热处理方法制备的NiCrBSiFe涂层的组织结构、物相以及磨粒磨损、冲蚀磨损和空蚀磨损等性能。结果表明,热处理增加了涂层中硬质相与粘结相的结合程度,二者之间不存在界面缝隙等缺陷。涂层与基体界面形成了冶金结合,存在一层厚度约25 μm的过渡层,并发现涂层中存在少量圆形气孔。涂层主要含有Ni、Cr₃Si、Ni₂B、CrB和Ni₃₁Si₁₂;涂层的平均硬度达到661.1 HV0.3,相较于2205不锈钢,硬度提升了近2倍;在磨粒磨损过程中,2205不锈钢与NiCrBSiFe涂层二者机制相同,未发生明显的硬质颗粒剥落,NiCrBSiFe涂层质量损失约为0.59 g,约为2205不锈钢的55%;在冲蚀磨损过程中,由于硬质相的阻碍作用,NiCrBSiFe涂层塑性变形区尺寸小于不锈钢,其质量损失约为47.63 g,约为不锈钢的77%;在空蚀磨损过程中,由于热处理强化作用,NiCrBSiFe涂层未发生大面积层状剥离与硬质颗粒剥落问题,NiCrBSiFe涂层空蚀质量损失约为2.40 g,低于2205不锈钢质量损失的50%。

高C-Mo低Si型热作模具钢的热稳定性

袁滔, 李绍宏, 李慧东, 李俊, 左鹏鹏, 李萌蘖

2025, 50(9): 19-26. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.004

摘要 ( 5 )

PDF (6706KB) ( 4 )

研究了高C-Mo低Si型热作模具钢1060 ℃油淬后在580、620和660 ℃回火2~30 h过程中的热稳定性能。分析了试验钢经不同温度和时间回火后的显微组织与硬度的变化规律,并结合Johnson-Mehl-Avrami方程建立了试验钢的回火软化模型。结果表明,试验钢在580、620、660 ℃回火30 h后的硬度值相较于淬火态试样分别下降了16.4、26.4和33.6 HRC。试验钢的回火激活能为110.3 kJ/mol,其在580、620、660 ℃回火时的Avrami指数分别为0.275、0.304和0.190,该指数均在0.5以下表明试验钢的马氏体分解过程主要由体扩散控制,并且Avrami指数在高温时更低说明试验钢在较高温度时的热稳定性更强。

T92钢表面渗铝层制备及其耐高温水蒸气氧化

龚兵兵, 刘光明, 刘帅岐, 胡梓轩, 师超, 张帮彦

2025, 50(9): 27-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.005

摘要 ( 4 )

PDF (3861KB) ( 2 )

利用料浆渗铝法在T92钢表面制备渗铝层及Si改性渗铝层,将其置于高温水蒸气中氧化(650 ℃×2000 h、725 ℃×200 h),采用X射线衍射、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对氧化产物的物相组成、形貌和成分进行分析,研究其在高温水蒸气下的氧化行为。结果表明,650 ℃和725 ℃氧化后,渗铝层及Si改性渗铝层均有良好的抗高温氧化能力,Si改性渗铝层比未加Si改性的渗铝层新生长出的内层厚度薄,但Si改性渗铝层与基体之间出现明显裂纹。650 ℃氧化后Si改性渗铝试样氧化质量增加最少,而725 ℃氧化质量增加较渗铝试样快。Si改性渗铝层中富Si的τ₁(Fe₃Si₃Al₂)相降低了Al原子的内扩散速率,但Fe原子的外扩散速率降低不明显,由于柯肯达尔效应(Kirkendall effect),在Si改性渗铝层与基体之间产生裂纹。温度升高,加剧了柯肯达尔效应,725 ℃氧化后Si改性渗铝层出现开裂,少部分渗层脱落,失去对基体的保护作用,氧化质量增加较快。

热校形工艺对Ni₃Al基高温合金组织与性能的影响

吴保平, 付媛媛, 张绪亮, 孙长波, 杨草, 王凯, 吴剑涛

2025, 50(9): 34-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.006

摘要 ( 5 )

PDF (2732KB) ( 3 )

研究了不同温度(1140、1160、1180和1200 ℃)和时间(2和4 h)热校形对Ni₃Al基高温合金组织与性能的影响,通过JmatPro热力学软件计算不同温度下合金平衡相析出含量,采用扫描电镜(SEM)分析不同热校形温度和保温时间对合金中一次γ′相溶解程度及二次γ′相析出程度的影响,进而分析其对合金高温拉伸和高温持久性能的影响规律。结果表明:随着热校形温度的升高,合金中的一次粗大γ′相逐渐溶解,并在冷却的过程中逐渐析出二次细小均匀的γ′相。随着热校形保温时间的增加,二次细小γ′相析出越来越多。二次细小γ′相的含量直接影响合金的1100 ℃拉伸性能和1100 ℃/60 MPa条件下的持久性能。建议合金的热校形工艺为1160~1200 ℃,保温4 h,此时合金的性能达到最佳。

激光熔覆316L/双尺度SiC复合涂层的结构与摩擦磨损性能

李鹏宇, 董会, 张永杰, 冯玉坤, 周勇

2025, 50(9): 39-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.007

摘要 ( 5 )

PDF (5039KB) ( 3 )

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了316L/双尺度SiC的复合熔覆涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)分析熔覆涂层的微观组织结构和相成分,通过显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了熔覆涂层硬度与耐磨性。结果表明,激光熔覆过程中,微米级SiC部分分解,纳米级SiC完全分解,分解的SiC在熔覆涂层中生成新的强化相FeSi、Fe₇C₃、Cr₃C₂。新的强化相弥散分布在熔覆涂层内,残留的SiC相产生钉扎效应,减小晶粒尺寸,细化晶粒,两者通过耦合作用有效地增强了熔覆涂层的硬度。10%SiC涂层硬度达到780 HV0.3,与Q235钢基体相比提高了3.3倍,与316L熔覆涂层相比提高了1.1倍。随着SiC含量增加,熔覆涂层的磨损机制由疲劳磨损转变为磨粒磨损。10%SiC涂层磨损量为0.1 mg,与316L熔覆涂层相比耐磨性能提升了25倍。

退火气氛对3.5%Si无取向硅钢氧化层和磁性能的影响

钱娜, 艾立群, 洪陆阔, 周美洁, 孙伶艳, 佟帅

2025, 50(9): 47-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.008

摘要 ( 4 )

PDF (4020KB) ( 3 )

以Fe-0.1C-3.5Si无取向硅钢薄带为研究对象,经CO₂-CO气氛脱碳后,在不同气氛(Ar、Ar+H₂和H₂)下对其进行1200 ℃保温10 h退火处理,研究了退火气氛对其氧化层和磁性能的影响。结果表明,试验钢在H₂气氛下退火后,平均碳含量最低,说明H₂与薄带中C元素发生反应,使其碳脱除。Ar+H₂气氛下退火后,氧化层明显减薄,厚度仅2.98 μm,H₂气氛下退火后,氧化层消失,仅有少许细小SiO₂颗粒存在。3种气氛下退火后,薄带磁性能均达到高牌号无取向硅钢的磁性能要求(P_1.5/50≤4.00 W/kg、B₅₀≥1.8 T),其中纯Ar气氛下高温退火试样的磁性能最好,磁感应强度最高为2.087 T,铁损最低为1.979 W/kg。

2507超级双相不锈钢的热变形与动态再结晶行为

李达, 马强, 李辉, 王香

2025, 50(9): 54-61. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.009

摘要 ( 4 )

PDF (8027KB) ( 2 )

利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了2507超级双相不锈钢在变形温度1000~1200 ℃、应变速率0.001、0.01、0.1、1和10 s^-1条件下的热变形与动态再结晶行为。建立了2507双相不锈钢的动态再结晶体积分数预测模型,结果表明,在热变形过程中,变形温度的降低或应变速率的增大均会引起流变应力增大。低应变速率下的流变曲线具有典型的动态再结晶特征,而高应变速率下的流变曲线呈现加工硬化和动态软化交替进行的波浪状。铁素体和奥氏体均发生动态再结晶,但奥氏体的再结晶滞后于铁素体。基于动态材料模型绘制了真应变为0.7时的热加工图,确定了2507双相不锈钢适合在1000~1190 ℃/0.001~0.031 s^-1、1040~1120 ℃/0.031~0.56 s^-1和1120~1170 ℃/0.79~10 s^-1条件下进行加工,在失稳区加工会导致局部变形。预测模型预测值与实测结果吻合较好。

590 MPa级热轧双相高强钢轧后相变规律及扁卷预防措施

史建伟, 高江涛, 刘大亮, 武冠华, 齐建群, 蒋昭阳, 孙宏亮

2025, 50(9): 62-67. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.010

摘要 ( 5 )

PDF (3772KB) ( 5 )

采用JmatPro软件计算与试验测定相结合的方式,得到W590X钢的动态CCT曲线,深入探讨了590 MPa级热轧双相高强钢的轧后相变规律,并针对生产中常见扁卷缺陷提出了预防措施。结果表明,轧后低冷速下,W590X钢显微组织以铁素体和珠光体为主,强度和硬度较低;而高冷速下,过冷速较大,促进了贝氏体和马氏体的形成,显著提高钢材的硬度和强度。因此,通过精细控制冷却工艺,控制相变过程可有效预防扁卷缺陷的产生,具体措施为:一是调整卷取温度和冷却速度,优化珠光体含量和结构;二是加速相变过程,引入贝氏体相。

拉伸温度对25Cr3Mo3NiNb钢屈服强度的影响

孙玉晓, 涂明金, 陈献刚, 王星, 刘科虹, 刘晓辰, 李玮

2025, 50(9): 68-75. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.011

摘要 ( 4 )

PDF (6530KB) ( 4 )

对经淬火+二次回火处理后的25Cr3Mo3NiNb钢进行不同温度(100~700 ℃)的拉伸试验,研究拉伸温度对其屈服强度的影响。结果表明,25Cr3Mo3NiNb钢热处理后,Mo元素以M₂C型碳化物的形式存在,随拉伸温度升高,M₂C型碳化物发生粗化和长大,马氏体板条宽度增大,屈服强度降低,从943 MPa降至389 MPa。500~700 ℃拉伸温度下,屈服强度大幅下降。500~700 ℃拉伸时,M₂C型碳化物析出强化贡献降低3.67 MPa;位错强化贡献降低11.78 MPa,马氏体板条晶界强化贡献降低51.39 MPa,Mo固溶强化贡献降低267.29 MPa,可见Mo元素的固溶强化是影响25Cr3Mo3NiNb钢高温强度的主要因素。在二次回火态25Cr3Mo3NiNb钢中,每固溶1%质量分数Mo元素,在100、500、600和700 ℃拉伸温度下,强度增量分别为23.38、140.94、126.83和32.42 MPa,可见Mo元素在600 ℃之前具有良好的固溶强化效果,700 ℃时固溶强化效果减弱。

Ti55531钛合金热轧对α相析出行为及力学性能的影响

刘斌华, 李可尔, 赵鹏程, 陈威

2025, 50(9): 76-85. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.012

摘要 ( 5 )

PDF (9546KB) ( 3 )

对比研究了在780 ℃固溶+500 ℃时效(STA)和780 ℃热轧+780 ℃固溶+500 ℃时效(RSTA)两种工艺处理后得到的不同形态初生α_p相和次生α_s相对Ti55531合金力学性能的影响。结果表明:经过STA处理后的显微组织由等轴状的α_p相和含有细针状α_s相的β转变组织构成,具有良好的析出强化效果;经过RSTA处理后的显微组织由椭球状的α_p相和含有片层状α_s相的β转变组织构成,再结晶程度的提高同时带来了显著的细晶强化。STA试样的抗拉强度达到1523 MPa,而断裂总延伸率仅有2.99%,这是由于含有细针状α_s相的β转变组织承担塑性变形的能力较差,以及较软的等轴α_p相与硬的β转变组织变形协调性差导致的。而RSTA试样的抗拉强度为1483 MPa,断裂总延伸率为5.35%,这是由于片层状α_s相通过剪切和弯曲变形提高了β转变组织承担塑性变形的能力,同时经过位错强化的α_p相与β转变组织的变形协调性更好,进一步提高了塑性。因此,经过RSTA处理的样品具有更加优异的强塑性匹配。

高纯钽周向轧制过程中沿厚度方向的组织与织构演变

李兆博, 汪凯, 方方, 齐萌, 葛栋梁, 梁高杰, 王爱娟

2025, 50(9): 86-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.013

摘要 ( 4 )

PDF (3951KB) ( 2 )

对金属钽进行90％大变形量的周向轧制,利用电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)对轧制钽样品沿厚度方向的织构、储存能及位错分布进行了表征。结果表明,轧制钽主要为{111}和{001}织构,两者沿样品厚度方向交替排列,形成强烈的织构梯度,且{111}织构密度大于{001}织构密度。轧制钽材沿厚度方向变形储存能分布不均匀且存在强烈的取向依赖性,{111}织构的储存能比{001}织构的储存能多。几何必需位错(GNDs)密度在不同织构中分布不均,{111}织构的KAM值更高,其GNDs密度更大,对应{111}织构密度较大。

不锈钢熔覆层的微观组织和腐蚀磨损性能

吉效科, 毛勇, 李茂, 张丛笑, 见飞龙, 庄磊, 王玮晨, 刘二勇

2025, 50(9): 92-98. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.014

摘要 ( 5 )

PDF (7691KB) ( 3 )

以马氏体(M)、铁素体(F)和奥氏体(A)不锈钢熔覆层为研究对象,分析不同不锈钢熔覆层的微观组织,考察了干摩擦、润滑油和含0.3%甲酸润滑油环境下不锈钢熔覆层的腐蚀磨损性能。结果表明:利用激光熔覆技术成功制备了组织致密、无裂纹和气孔等缺陷的M、F和A不锈钢熔覆层,其微观组织沿熔合线到表面呈平面晶体向柱状晶和等轴晶形态过渡。其次,M熔覆层具有更高的硬度,而超低碳F熔覆层则表现出更为优异的甲酸溶液耐点蚀腐蚀特性。在干摩擦和润滑油工况中,具有高硬度的M熔覆层表现出优异的摩擦磨损性能,磨损机理以磨粒磨损为主。在腐蚀性的0.3%甲酸润滑油工况中,具有优异耐蚀性的F铁素体熔覆层则具有最为优异的腐蚀磨损性能,而A熔覆层和M熔覆层则因腐蚀加剧了磨损损伤。

冷轧及热处理对喷射沉积Al-Cu-Mg合金织构与硬度的影响

康旭, 李振亮, 岑耀东, 包喜荣, 张建飞, 丁国

2025, 50(9): 99-108. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.015

摘要 ( 5 )

PDF (11716KB) ( 3 )

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及显微维氏硬度计系统分析了冷轧变形率及后续不同温度退火、固溶时效处理(T4)对喷射沉积Al-Cu-Mg合金织构演变与硬度的影响。结果表明,随冷变形率增加,合金初始的再结晶织构(主要为Cube{100}<001>和Goss{110}<001>)显著向变形织构转变,形成以Copper{112}<111>和Brass{110}<112>为主的组分。织构整体呈现明显的β取向线偏转特征,其中Cube{100}<001>取向直接旋转至β取向。经热处理后,合金织构发生显著再结晶,主要形成以Cube{100}<001>为主导的再结晶织构。退火温度是影响T4态Al-Cu-Mg合金织构组分及其取向强度(如Cube织构强度)的关键因素;冷轧态合金硬度随冷变形率增加呈整体上升趋势,第二相粒子强化是主要硬化机制。T4态合金硬度受退火温度显著影响,经390 ℃×2 h的T4态合金获得最高硬度(135 HV10)。

碳含量与固溶处理对316不锈钢板的晶间腐蚀与高温性能的影响

庄迎

2025, 50(9): 109-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.016

摘要 ( 6 )

PDF (1655KB) ( 3 )

以厚度为40 mm的316不锈钢板为研究对象,研究了C含量(0.030%、0.045%、0.050%和0.060%)及不同温度(1050、1080 ℃)和不同保温时间(40、60、80和100 min)下固溶处理对试验钢板晶间腐蚀和高温性能的影响。结果表明,C含量为0.030%时钢板经过1050 ℃保温40 min能够通过650 ℃敏化2 h后的晶间腐蚀测试,当C含量为0.045%时需要1080 ℃保温40 min才能通过敏化态晶间腐蚀测试,而当C含量为0.050%和0.060%时,钢板不能再通过固溶温度的升高或时间的延长通过650 ℃敏化2 h后的晶间腐蚀测试。通过对不同C含量316不锈钢板的高温(250~650 ℃)拉伸试验,最终确定钢板既有较高的高温性能又能通过敏化态晶间腐蚀检测的C含量控制范围为0.040%~0.045%。

不同热镀锌层的组织与摩擦性能对比

吴庆美, 郭强, 卜凡征, 肖景江

2025, 50(9): 113-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.017

摘要 ( 4 )

PDF (2088KB) ( 3 )

以IF钢板为基板,在其上热镀锌GI、GA和ZM镀层,对比分析了不同镀层的组织和摩擦因数,并研究了退火温度及合金化温度对镀层的影响。结果表明,GI镀层为单一的纯锌η相,ZM镀层为二元和三元共晶相,改变退火温度对GI和ZM镀层相组成及摩擦因数无影响。随合金化温度升高,GA镀层中韧性ζ相向脆性δ相转变,导致摩擦因数逐渐减小。830 ℃退火温度下,GI镀层摩擦因数最大,约为0.315;ZM镀层摩擦因数较小,约为0.127;GA镀层(合金化温度580 ℃)摩擦因数最小,约为0.112。

均一化处理对增材制造镍基合金组织与性能的影响

胡雁阵, 李婷, Carlos Gracia, Caraballo Isaac Toda, Carallero Francisca Garcia, 于皓

2025, 50(9): 118-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.018

摘要 ( 5 )

PDF (4397KB) ( 1 )

采用激光定向沉积技术制备了自主设计的镍基合金AMS-nDB,通过热动力学模拟及组织与性能表征试验,系统探究了不同均一化工艺处理后,AMS-nDB合金的显微组织及力学性能的演化。结果表明,制备态AMS-nDB合金组织中存在沿打印方向的柱状晶,枝晶间区域有条状碳化物及显微孔洞弥散分布,硬度为406.5 HV0.5。经均一化工艺处理后,合金的硬度下降。1150 ℃及1300 ℃均一化温度下,保温1 h以上,可实现AMS-nDB合金成分的均一化分布,消除制备态组织中的元素偏析现象。1150 ℃保温1 h均一化工艺处理后,合金晶粒尺寸保持在200 μm以下,显微孔洞的尺寸及分布保持在较低水平(平均尺寸小于1.8 μm,面积分数低于0.3%),显微硬度达352.2 HV0.5,综合服役性能较好。

退火工艺对平面流铸高硅钢薄带组织与磁性能的影响

朱作鑫, 孙飞龙, 王中辉, 王明慧, 刘茹霞, 吴桂林

2025, 50(9): 125-131. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.019

摘要 ( 4 )

PDF (6000KB) ( 1 )

采用平面流铸(PFC)工艺制备出厚度为0.03 mm,宽度为15 mm的Fe-6.5Si高硅钢薄带,研究了Ar保护下退火工艺(800~1100 ℃×1 h、1100 ℃×1~4 h)对PFC薄带组织、织构与磁性能的影响,并与相同工艺下10%H₂和90%N₂混合气氛退火后PFC薄带的磁性能进行对比。结果表明,随着退火温度的升高,PFC薄带贴辊面和自由面的晶粒尺寸逐渐增大,铁损在磁滞损耗P_h和涡流损耗P_e综合作用下先降低后升高。磁感应强度受贴辊面和自由面织构的共同影响,当退火温度为1100 ℃时,随着退火时间的延长,贴辊面和自由面的{001}织构弱化,磁感应强度逐渐降低。考虑PFC薄带退火后的综合磁性能,最佳退火工艺为1100 ℃×1 h,此时铁损P_10/400和P_2/5000分别为18.7 W/kg和14.4 W/kg,磁感应强度B₈和B₂₅分别为1.15 T和1.27 T。由Ar气氛与10%H₂和90%N₂混合气氛下退火样品磁性能的对比可知,氮氢混合气氛对PFC薄带的退火磁性能有益。

基于TMCP的P92钢管的在线形变热处理

黄亮, 马辉, 王晓东, 包喜荣

2025, 50(9): 132-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.020

摘要 ( 4 )

PDF (5903KB) ( 2 )

利用 Gleeble-3500 热模拟机系统研究了P92钢的动态再结晶行为、动态相变行为,并进行了在线形变热处理工艺探索。基于动态再结晶行为,确定P92钢的最佳热挤压工艺参数为:挤压温度1050 ℃、应变速率0.5 s^-1。基于动态相变行为,选择1050 ℃、0.5 s^-1,在1 ℃/s冷却速度下,随着热变形量的增加(30%、40%、50%),马氏体转变点Ms上升,说明形变促进马氏体相变。变形量为40%时,在0.5~3 ℃/s冷却速度下能得到细小的板条马氏体,有助于优化P92钢的组织与性能。基于上述试验结果,选择挤压终止温度1050 ℃、应变速率0.5 s^-1、变形量 50%,发现随着冷速的增加(0.5、1、2 ℃/s),通过TMCP在线热处理生产的P92钢马氏体板条和Nb碳化物尺寸明显细化,2 ℃/s冷却时组织性能最佳,马氏体板条细化至0.3 μm,Nb碳化物析出相细化至73.3 nm,硬度提升至60.2 HRC。因此,对于P92钢管,应在1050 ℃热挤压后采用2 ℃/s的冷却速度进行在线形变热处理。

奥氏体化温度对含硼钢淬透性的影响

刘浩楠, 徐东, 史胡生, 杨风国, 张晓洋, 郑冰

2025, 50(9): 140-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.021

摘要 ( 5 )

PDF (3684KB) ( 3 )

以20MnTiB钢与10B21钢为研究对象,研究了奥氏体化温度(850~1000 ℃)对硼钢淬透性的影响。结果表明,随着奥氏体化温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大;20MnTiB钢和10B21钢的淬透性先增至峰值再降低后回升,最佳奥氏体化温度分别为900 ℃和925 ℃;奥氏体平均晶粒尺寸逐渐增大,对硼钢淬透性具有促进作用,但超过峰值奥氏体化温度后钢中的自由硼在晶界转变为硼相沉淀,淬透性逐渐下降,达到20MnTiB钢与10B21钢的奥氏体粗化温度1000、950 ℃后,硼钢的淬透性会再次提升,但不会超过峰值。

控轧控冷工艺对ULCB钢组织与性能的影响

王天琪, 柴希阳, 罗小兵, 师仲然

2025, 50(9): 146-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.022

摘要 ( 7 )

PDF (5357KB) ( 3 )

通过CCT曲线和实验室控轧控冷工艺试验,研究了一种超低碳贝氏体(ULCB)钢连续冷却过程的相变特性以及组织性能。结果表明,ULCB试验钢在较宽的冷速范围内(0.03~44 ℃/s)不发生铁素体转变,只得到贝氏体组织,且硬度值约为270 HV5,波动较小。ULCB钢的组织与性能受终轧温度的影响较小,在不同的终轧温度下(750~900 ℃),ULCB钢的组织形态一致,均为粒状贝氏体,性能波动较小,但受终轧冷却速度影响较大,终轧缓冷(0.2~2.3 ℃/s)后组织为粒状贝氏体,终轧加速冷却(13.8 ℃/s)后组织为板条贝氏体,且ULCB钢的强度得到明显提升,但韧性下降。综合分析,ULCB试验钢可在较宽的工艺窗口内获得组织均一、性能稳定的贝氏体组织,工艺适应性较好。

固溶处理温度和冷却速率对TC6钛合金组织与性能的影响

杨恬, 孙上清, 田彦文, 王涛, 任勇

2025, 50(9): 151-155. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.023

摘要 ( 5 )

PDF (4535KB) ( 2 )

研究了固溶温度(880、920、960 ℃)及冷却方式(包石棉缓冷、空冷、油冷、水冷)对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,当固溶冷却方式为空冷时(880~960 ℃×2 h,空冷+550 ℃×4 h,空冷),随固溶温度的升高,初生α相的含量减小,次生α相含量提高且片层厚度增加,β转变相含量明显增加,TC6钛合金的强度呈下降趋势,冲击吸收能量提高。当固溶温度为880 ℃时(880 ℃×2 h,包石棉缓冷/空冷/油冷/水冷+550 ℃×4 h,空冷),随冷却速率的增加,初生α相的尺寸和含量均减小,次生α相含量减少,片层厚度降低,针状α相的含量增加,TC6钛合金的强度明显提高,冲击吸收能量降低。880 ℃固溶水冷后,合金强度最高,可以达到1280 MPa,此时冲击吸收能量仅为17.9 J。强度下降主要是由于针状α相的强化作用减弱。冲击吸收能量的提高与次生α相对裂纹扩展的阻碍作用和初生α相抗塑性变形能力的提高有关。经920 ℃×2 h,空冷+550 ℃×4 h,空冷后,TC6钛合金具有最佳的综合性能。

时效时间对Mg-10Gd-2Sm-1Y-0.5Zr合金组织与性能的影响

李佳傲, 黄硕, 李瑞红, 赵莉萍, 王海燕, 杨礼林, 金自力

2025, 50(9): 156-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.024

摘要 ( 5 )

PDF (3230KB) ( 1 )

对Mg-10Gd-2Sm-1Y-0.5Zr合金进行460 ℃×4 h固溶处理,随后在200 ℃下进行不同时间(4、6、8、12 h)的时效处理。采用金相显微镜、扫描电镜对合金组织进行观察,并对其硬度和拉伸性能进行测试。结果表明,随着时效时间的延长,合金晶粒逐渐长大,合金中第二相不断增多,但当时效时间过长时,晶粒异常长大。时效态Mg-10Gd-2Sm-1Y-0.5Zr合金中第二相为Mg₅Gd和MgGd₃,同时合金中还存在团簇的富Zr粒子,分布在晶界上。当时效处理6 h时,第二相颗粒细小且弥散分布,合金综合性能最佳,硬度为90 HV,抗拉强度为266 MPa,屈服强度为205 MPa,伸长率为11%。

等温淬火对高强度低合金钢贝氏体相变与性能的影响

刘仕超, 贾虹锋, 胡宝佳, 田亚强, 陈连生

2025, 50(9): 161-164. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.025

摘要 ( 5 )

PDF (2904KB) ( 2 )

以一种50 kg真空感应炉熔炼舰船用高强度低合金钢为研究对象,采用SEM、TEM、拉伸试验和冲击试验分析测试手段,研究了贝氏体等温时间对钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢经450 ℃贝氏体等温不同时间后,显微组织均主要由板条状贝氏体、片层状M/A岛和析出相组成。随着贝氏体等温时间的增加,M/A岛逐渐细化分解,贝氏体组织占比逐渐增加,试验钢的强度先升高后降低,伸长率先降低后升高,－20 ℃冲击吸收能量逐渐升高。在450 ℃等温处理3 h时,试验钢中贝氏体占比较大,且尺寸较小,此时试验钢的综合性能较好,抗拉强度为1364 MPa,屈服强度为1217 MPa,伸长率为16.96%,－20 ℃冲击吸收能量为98.8 J。

40Cr钢锥面零件的激光淬火

徐凤祥, 卢道胜, 秦小飞, 李秋杰, 吴高盛

2025, 50(9): 165-169. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.026

摘要 ( 6 )

PDF (3498KB) ( 2 )

采用LDF4000-100型半导体激光器对40Cr钢锥面零件淬火工艺进行了研究。在温度闭环控制系统下首先研究了不同温度、不同扫描速度下40Cr钢平板试样的激光淬火质量情况,在此基础上结合大锥零件淬火区域尺寸和形状结构进行了多道淬火扫描试验。结果表明,在17 mm×5 mm矩形光斑垂直入射锥面淬火区域下,选取加热温度1400 ℃、扫描速率10 mm/s、搭接量1.8 mm的最优工艺参数,6圈完成激光表面淬火,可满足零件的表面淬火技术要求。其淬硬层组织为细小针状马氏体,并在后续工业化试生产中取得了较好应用效果。

连续退火时效时间对低碳钢组织与性能的影响

柳会梅, 陈珍妮, 许立雄, 熊俊伟, 孙昌政, 胡海江

2025, 50(9): 170-174. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.027

摘要 ( 4 )

PDF (3092KB) ( 2 )

通过对碳含量为0.06%和0.12%(质量分数)的两种冷轧低碳钢采用Gleeble-3500型热模拟试验机进行不同时效时间的连续退火处理热模拟试验,研究时效时间对冷轧低碳钢的最终组织和性能的影响规律,以优化某钢厂连续热镀锌连退两用机组的在线退火工艺参数。结果表明,随着时效时间的延长,钢的强度会有所降低,硬度会有略微降低,而断后伸长率变化相差很小甚至没有变化。时效过程碳化物会发生球化,由原有的片层状转变为球状或颗粒状,主要分布于晶界处,球化效果会随着时效时间的增加更为显著,且存在碳化物球化后的尺寸急剧增加的现象。本文结果可以为低碳钢冷轧带钢板的连续退火工艺设计提供依据。

深冷处理对40CrNiMo钢组织与性能的影响

张海东, 闫献国, 向瑾, 李晋峰, 高丽梅

2025, 50(9): 175-180. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.028

摘要 ( 4 )

PDF (5412KB) ( 2 )

对40CrNiMo钢进行形变热处理+深冷处理+回火处理后,对不同深冷温度(-80、-160 ℃)下40CrNiMo钢的组织与性能进行观察和测试。结果表明,深冷处理对40CrNiMo钢的硬度和抗弯强度的影响不明显,但显著降低摩擦因数、提高耐磨性和降低冲击性能,且-160 ℃深冷处理相比-80 ℃深冷处理对40CrNiMo钢耐磨性和冲击性能的影响更大,主要原因在于深冷处理促进40CrNiMo钢中细小碳化物弥散析出,从而提高40CrNiMo钢的磨粒磨损程度,降低黏着磨损和氧化磨损程度,加剧40CrNiMo钢的脆性断裂程度。

冷轧及退火工艺对新能源电池用铝塑膜箔组织与性能的影响

付世强, 张江, 廖斌, 蒋桂

2025, 50(9): 181-190. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.029

摘要 ( 4 )

PDF (7581KB) ( 1 )

采用半连续铸锭热轧AA8021合金板,设计了多种冷轧及中间退火工艺,制备了0.04 mm厚度的AA8021合金铝箔,研究了冷轧及退火工艺对铝塑膜箔组织和性能的影响。结果表明,在热轧后和冷轧前增加中间退火,对箔材最终的深冲成形性没有明显改善,甚至可能导致成品箔材晶粒长大和不均匀。冷轧道次间必须要有一次完全再结晶的中间退火过程,确保Fe、Si等溶质原子能够得到更充分沉淀、聚集而析出,以保证最终成品退火时可获得更加细小的晶粒尺寸。中间退火和成品退火的升温速度对晶粒尺寸的影响不显著,但退火温度对其有较大影响,350 ℃中间退火温度比380 ℃有更细小的晶粒尺寸,250 ℃成品退火温度比310 ℃有更细小的晶粒尺寸。冷箔轧可明显破碎和细化热轧坯料的晶粒尺寸,但很难或较少破碎第二相,控制冷轧中间退火前后的冷轧加工率均衡程度,以及中间退火后冷箔轧时的料卷温度和润滑油温度,可避免在冷箔轧过程中发生加工软化问题,细化成品晶粒组织而改善成品性能。

淬火温度对斗齿用35CrMnSi2钢组织与性能的影响

何苗, 武晓峰, 董志强, 王端, 索忠源

2025, 50(9): 191-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.030

摘要 ( 4 )

PDF (3777KB) ( 1 )

利用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计和拉伸测试等试验方法,研究了800~960 ℃×1 h水淬+190 ℃×2 h低温回火对斗齿用35CrMnSi2钢组织与学性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,回火态35CrMnSi2钢的强度、硬度先增加后降低。当淬火温度为880 ℃时,其显微组织为细小的板条状回火马氏体,此时钢的力学性能最优,其硬度最大(55 HRC),抗拉强度最高(1918.0 MPa),性能优于现场使用斗齿产品。但随着淬火温度继续升高到960 ℃,因钢中粗大的回火马氏体和残留奥氏体,从而导致其硬度和抗拉强度同时下降。

淬火回火工艺对DF13钢组织与力学性能的影响

肖晨亮, 程从前, 赵杰, 曹铁山

2025, 50(9): 195-201. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.031

摘要 ( 4 )

PDF (10674KB) ( 1 )

通过光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度计、冲击试验机研究了淬火回火工艺对DF13钢组织与力学性能的影响。结果表明,在回火条件相同时,1070 ℃×0.5 h淬火时的原奥氏体晶粒混晶现象严重,冲击性能比1030 ℃×1.5 h淬火时的低,由于其碳化物溶解充分,其硬度比1030 ℃×1.5 h淬火时的高。随回火温度升高、回火时间延长以及回火次数增加,回火组织从回火马氏体向回火索氏体转变,试样硬度呈下降趋势,冲击性能提升。基于综合力学性能和时间成本,DF13钢最优的淬火回火工艺为1030 ℃×1.5 h淬火+545 ℃×2 h单次回火。

固溶时效处理对34Cr24Ni11Mn4Nb2奥氏体气阀钢组织与性能的影响

王天宏, 陈洪美, 朱治愿, 贾俊波, 赵守忠, 徐锦文, 苑庆德

2025, 50(9): 202-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.032

摘要 ( 4 )

PDF (5320KB) ( 1 )

采用金相显微镜、扫描电镜及电子万能试验机研究了固溶和时效处理对34Cr24Ni11Mn4Nb2奥氏体气阀钢组织与性能的影响。结果表明,经1040~1190 ℃固溶30 min后,随固溶温度的提高,奥氏体晶粒发生明显长大,1160 ℃固溶30 min后,较多的原始锻态一次未溶相基本固溶到基体中,合金硬度逐渐下降。固溶时效处理后,合金晶内以及晶界处析出较多的二次相,随着时效温度(700~850 ℃)的增高以及时间(1~6 h)的延长,颗粒状的M₂₃C₆相在晶界处逐渐析出,对合金晶界起到良好的钉扎作用,抑制晶粒的再次长大。800 ℃以上较高温度时效时,合金基体中出现层状析出物,导致合金塑性严重下降。合金在时效过程中,硬度整体上表现为先升高后降低的趋势,750 ℃时效4 h后,合金硬度达到最大值324.5 HV,抗拉强度达到了1159.4 MPa,屈强比较锻态降低了19.1%,断裂总延伸率达到了29.52%。

人工时效对超高强度无取向硅钢组织与性能的影响

裴润奇, 姜世勇, 陈祥, 魏辉

2025, 50(9): 208-213. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.033

摘要 ( 4 )

PDF (3063KB) ( 1 )

为探究超高强度无取向硅钢产品在发电机运转过程中的时效现象,以供货态(退火态)成品板为对比基准,研究了150 ℃×100 h和225 ℃×24 h两种人工时效工艺对3.52%Si-1.10%Al超高强度无取向硅钢再结晶组织、织构、磁性能及力学性能的影响。结果表明,两种时效工艺下无取向硅钢成品板的显微组织仍然由沿轧制方向伸长的粗大条带状形变组织和不均匀分布的细小再结晶晶粒所组成,与未时效成品板的组织没有明显差别。未时效成品板的织构主要为α纤维织构,其次为少量的γ纤维织构和高斯织构。时效后成品板的织构组分和强度与未时效成品板非常相似,没有发生明显变化。时效使磁性能有所恶化,铁损劣化率不到1%,磁极化强度劣化率不到0.5%,对用户使用基本无影响。时效对试验钢力学性能的影响不大,屈服强度、抗拉强度略有降低,断后伸长率及硬度变化不大。225 ℃×24 h时效试样的力学性能变化幅度略大于150 ℃×100 h时效试样。

基于响应面法的球墨铸铁激光表面硬化工艺参数优化

蒋程杰, 刘建永, 王子乐

2025, 50(9): 214-222. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.034

摘要 ( 4 )

PDF (5088KB) ( 1 )

以QT600-3A球墨铸铁为基材,基于响应面法的中心复合设计,建立了激光功率、扫描速度与表面硬度、表面粗糙度、硬化层深度之间的数学模型,对其激光表面硬化工艺参数进行了优化。结果表明,在激光功率1440~1510 W,扫描速度2.6~5.4 mm/s范围内,扫描速度对硬化效果的影响较为显著,激光功率的影响相对较小。表面硬度随激光功率的增大和扫描速度的减小而增大;表面粗糙度随激光功率的减小和扫描速度的增大而减小;硬化层深度随激光功率的增大和扫描速度的减小而增大。采用满意度函数法进行多目标优化,以表面硬度最大、表面粗糙度最小及硬化层深度最大为优化目标,得到最优工艺参数组合为激光功率1510 W、扫描速度2.6 mm/s,该工艺参数下表面硬度为58.59 HRC、表面粗糙度为5.897 μm、硬化层深度为1450.74 μm,此时整体的复合合意度为0.8776。

冷处理对38CrMoAl钢销轴组织与性能的影响

王庆雷, 代玉杰, 毕高杰

2025, 50(9): 223-227. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.035

摘要 ( 4 )

PDF (1636KB) ( 2 )

采用金相显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪和链条磨损试验机等研究了冷处理对38CrMoAl钢销轴碳氮共渗组织与性能的影响。结果表明,38CrMoAl钢销轴在原有的碳氮共渗后直接淬火与低温回火工艺之间增加冷处理,能细化表层的针状马氏体组织,并且在马氏体组织上析出较多均匀分布的、细小颗粒状的碳氮化合物,渗层残留奥氏体体积分数由23.5%减少到8.2%。表面硬度的平均值由810.7 HV0.2提高到872.5 HV0.2,心部硬度提高约24 HV0.2,并增加销轴的硬化层深度。链条的磨损伸长率由0.143%降低到0.102%。

QPQ盐浴复合处理对5CrMnMo热锻模具钢组织与性能的影响

谢明强, 魏珏, 汪辉, 文灿, 王强, 甘倩容, 代燕芹, 陈玻

2025, 50(9): 228-232. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.036

摘要 ( 4 )

PDF (2543KB) ( 2 )

为提高5CrMnMo热锻模具钢的热疲劳性能,采用不同时间560 ℃渗氮的QPQ盐浴复合处理技术,研究QPQ盐浴复合处理工艺对5CrMnMo热锻模具钢组织与性能的影响。结果表明,采用QPQ盐浴复合处理技术对5CrMnMo热锻模具钢进行2.5~3.0 h的渗氮可得到一定厚度的有效渗氮层,最大幅度提高热锻模具的热疲劳性能、耐磨性和抗蚀性。

固溶时效对SLM成形15-5PH不锈钢组织与性能的影响

王陆阳, 李珂誉, 黄红武

2025, 50(9): 233-237. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.037

摘要 ( 4 )

PDF (4924KB) ( 1 )

通过金相观察、XRD分析与拉伸试验等手段,对比研究了沉积态、1040 ℃×1 h固溶态、1040 ℃×1 h固溶+(460~640 ℃)×4 h时效态SLM成形15-5PH不锈钢的组织与性能。结果表明,沉积态组织为细小板条马氏体+残留奥氏体+少量铁素体,以细晶强化机理为主,抗拉强度为1150 MPa,屈服强度为996 MPa。固溶态组织为板条马氏体+少量铁素体,相比沉积态,抗拉强度降低13.3%,屈服强度降低8.3%。固溶+460~580 ℃时效态组织为粗大板条马氏体+少量逆转变奥氏体,析出颗粒强化相,以时效强化效应为主,460 ℃时效时具有最高强度,抗拉、屈服强度分别达1462 MPa、1371 MPa;固溶+600~640 ℃时效时,组织转变为回火索氏体,析出相明显减少,处于过时效状态,强度低于固溶态。

长期时效对EMS206合金组织与性能的影响

贾俊波, 冯迪, 涂玉国, 周临震, 朱治愿

2025, 50(9): 238-243. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.038

摘要 ( 4 )

PDF (4516KB) ( 1 )

EMS206合金经1160 ℃固溶30 min和750 ℃时效4 h的热处理后置于750 ℃进行50~4000 h长期时效,用金相显微镜观察了组织,用拉伸试验机测试了力学性能,在扫描电镜下观察了断口形貌,用TEM分析了合金中相组成。结果表明,随时效时间的延长,合金晶粒尺寸未发生明显长大,组织中M₂₃C₆相和MX相的含量增加。时效100 h后,晶界处M₂₃C₆相在晶粒内部呈颗粒状析出,时效400 h后,晶内析出物MX相增多,时效1600 h后,颗粒状MX相尺寸逐渐增大,时效2400 h后,基体中逐渐出现σ-FeCr相。随时效时间的增加,EMS206合金的硬度呈下降趋势,由332.2 HV下降至296.4 HV,断后伸长率由22.8%下降至8.8%。

27SiMn钢连接头弯曲失效分析及热处理工艺优化

孟凡西, 魏建华, 曹国钦, 潘慧超, 杜学山

2025, 50(9): 244-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.039

摘要 ( 4 )

PDF (2679KB) ( 1 )

针对某超大采高支护装备连接头发生的弯曲失效问题,通过宏观形貌观察、化学成分分析、微观组织检验、力学性能测试及断口形貌分析等方法系统研究了失效机理。结果表明连接头失效的主要原因是材料碳含量偏低(低于设计标准)及热处理工艺不当导致的工件硬度不合格。基于此,提出以下改进方案:① 原材料控制:建立进厂材料碳含量快速检测机制,采用直读光谱仪进行100%检测,确保碳含量符合质控指标; ②最佳优化工艺为:采用阶梯式热处理工艺,工件在<300 ℃时装炉,以≤60 ℃/h升温至600 ℃保温60 min,再以≤150 ℃/h升温至920 ℃保温120 min后水淬;淬火后2 h内进行回火处理,在≤280 ℃装炉,以≤130 ℃/h升温至540 ℃保温3.5 h后水冷。工艺改进后,连接头的强度和硬度均匀性显著提高,经工程验证,改进后的产品在服役周期内未再发生弯曲失效现象。

Ce-Y复合添加对T91耐热钢组织与力学性能的影响

李根, 刘俊, 唐正焮, 贾雷, 何西扣

2025, 50(9): 250-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.040

摘要 ( 4 )

PDF (4462KB) ( 1 )

利用真空感应炉制备未添加与添加稀土元素Ce和Y的T91试验钢,系统考察了Ce-Y复合添加对T91钢中夹杂物演变、显微组织及力学性能的影响。结果表明,未添加稀土的T91钢中夹杂物主要是具有棱角的Mg-Al-O系氧化物和由(Nb,V,Ti)(C,N) 碳氮化物包覆Mg-Al-O氧化物构成的复合夹杂物,而加入稀土Ce和Y显著降低了钢液中的氧含量,促使夹杂物转变为球状的稀土氧化物、硫化物和硫氧化物,其尺寸亦得到细化,平均尺寸从未经稀土处理的2.8 μm降低至1.9 μm。此外,稀土的加入还显著细化了晶粒尺寸,平均粒径从18.2 μm降至8.7 μm,增强了细晶强化效果,显著提升了T91耐热钢的强度与塑性。

Y₂O₃对H13钢表面激光熔覆Stellite6熔覆层组织与性能的影响

周虎, 程战, 李谈, 李宁波, 李日榜, 王冰, 龙伟民, 关常勇

2025, 50(9): 257-263. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.041

摘要 ( 4 )

PDF (3767KB) ( 1 )

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备Stellite6熔覆层和Y₂O₃/Stellite6复合熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜、维氏显微硬度计以及多功能摩擦磨损试验机等仪器,研究了最佳工艺参数下Stellite6熔覆层和Y₂O₃/Stellite6复合熔覆层的宏观形貌、微观组织、物相组成、显微硬度与耐磨性。结果表明:Y₂O₃的添加不会改变Stellite6熔覆层的组织类型和物相组成,但是可以起到细化熔覆层组织和减小Co、Cr元素偏析的作用;同时Y₂O₃可以降低Stellite6熔覆层的摩擦因数,提高其硬度和耐磨性。

硼含量及淬火温度对60Si2Mn弹簧扁钢力学性能的影响

罗贻正, 张轩睿, 王星, 詹红, 舒大禹, 赵飞, 卢新春, 王艳林

2025, 50(9): 264-270. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.042

摘要 ( 5 )

PDF (2542KB) ( 1 )

利用正交试验,研究了硼含量(0~0.0047%)及淬火温度对60Si2Mn弹簧扁钢硬度、拉伸性能和疲劳性能的影响,得出了硼含量及淬火温度最优参数。结果表明,硼含量为0.0026%时,按870 ℃淬火+500 ℃回火工艺进行调质后,可获得最优的综合性能,其抗拉强度为1518 MPa,屈服强度为1385 MPa,断后伸长率为6%,断面收缩率为39%,疲劳寿命均值在10.28万次左右,优于未加硼试样。适量硼(0.0026%)的加入可以提高60Si2Mn弹簧扁钢的强度和塑韧性,且断口分析显示,未引入其他缺陷,可为60Si2Mn弹簧扁钢加硼的工业化应用提供理论依据和实践支持。

RE变质处理对钨钼系高速钢组织与性能的影响

覃信茂, 钟丽琼, 杜玮, 赖伟基, 易艳良

2025, 50(9): 271-277. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.043

摘要 ( 4 )

PDF (3815KB) ( 1 )

通过稀土(Ce、La、Y)变质处理,对钨钼系高速钢中碳化物结构形态进行调控,研究RE变质处理对高速钢组织与性能的影响。结果表明,RE变质处理后,碳化物断网明显,其形状因子K值从0.31增至0.39~0.49,最大增幅58.06%,改善效果顺序依次是Y>La>Ce。高速钢硬度从57.31 HRC增加至61.17~63.31 HRC,冲击吸收能量从4.92 J增至6.59~7.78 J,磨损量从9.43 mg降低至6.13~7.42 mg。La变质处理试样的综合性能最优,硬度为62.48 HRC、冲击吸收能量为6.87 J、磨损量为6.13 mg。

Zn对Al-4.5%Mg-1.0%Mn-0.1%Zr合金组织与性能的影响

李瑞霞, 秦翔智, 赵佳蕾, 李兵, 赵巍, 周毅, 黎柏康, 章晶林

2025, 50(9): 278-286. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.044

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通过直读光谱、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及拉伸试验机等设备研究Zn元素对Al-4.5%Mg-1.0%Mn-0.1%Zr合金组织与性能的影响。结果表明,Al-4.5%Mg-1.0%Mn-0.1%Zr合金引入Zn元素后发生非平衡共晶反应形成Mg₃₂(Al,Zn)₄₉共晶相,一定程度上细化了铸锭晶粒尺寸,细化率接近23%。Al-4.5%Mg-1.0%Zn-1.0%Mn-0.1%Zr合金具有更细小的变形组织,且析出大量沿晶界断续分布的椭圆状和晶内分布的短棒状Mg₃₂(Al,Zn)₄₉弥散相,该相可使板材退火后仍保持较高的拉伸性能以及优异的耐腐蚀性。

热基镀锌钢板漏镀缺陷原因及形成机理分析

李士明, 张杰, 张子月, 陈斌锴, 于邦超, 张启富

2025, 50(9): 287-292. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.045

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某钢厂的热基连续镀锌板在生产过程中经常出现漏镀缺陷,严重影响了产品质量。通过系统的表面检测、微观结构分析和化学成分测试,并结合退火过程中氧化皮还原反应温度的理论计算,探讨了漏镀缺陷成因和机理。结果表明,热基镀锌钢板表面漏镀处存在氧化物,这些氧化物中的O元素在入锌锅前以氧化铁的形式存在于钢板表面。该厂退火炉最高加热温度为540 ℃,低于理论计算还原温度(≥550 ℃),导致氧化物在退火炉中得不到充分还原。热轧基板表面的印痕边缘区域的微裂纹受热轧终轧后氧化皮厚度影响,且对退火炉内的露点非常敏感,通过带入退火炉水分,使局部露点上升,引发氧化。当热轧基板进入锌锅后,其表面的氧化铁会导致镀锌过程中的润湿性降低,从而产生漏镀或镀层孔洞。通过平整(平整压下率为2.5%)降低粗糙度,并控制退火炉露点在-50 ℃以下,显著提升了该厂热基镀锌钢板表面质量,解决了漏镀问题。

柴油机传动花键轴断裂原因分析

焦丽, 安志军, 赵灵, 袁晓桐, 王国亮, 孙晓东, 高鹏飞

2025, 50(9): 293-297. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.046

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柴油机传动花键轴在考核试验过程中发生断裂,通过宏观检验、有限元分析、化学成分分析、显微组织检验和扫描电镜分析等手段,对其断裂原因进行综合分析。结果表明,花键轴显微组织中大量非金属夹杂物破坏了基体的连续性;带状组织导致了力学性能的各向异性;调质后显微组织不良降低了材料的强度和耐疲劳性能,各种缺陷叠加降低了材料的整体抗力,共同导致了花键轴的断裂失效。

27SiMn钢液压支架柱头失效分析

李楊, 杨明杰, 曹国钦, 马治全, 侯潇峰, 王腾飞, 王煜昊, 孟凡西

2025, 50(9): 298-302. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.047

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采用组织表征、化学成分与EDS分析相结合的方法,系统研究了27SiMn钢液压支架柱头在加工过程中出现裂纹的失效机理。结果表明,柱头裂纹的起源与锻造过程中形成的折叠缺陷相关,裂纹沿分模面呈纵向扩展特征。在后续的淬火和回火处理过程中,该缺陷作为应力集中源,促进了裂纹的萌生。裂纹区域存在明显的S、P、W、Si等元素的偏聚现象,形成的复合夹杂物不仅增加了材料的脆性,还导致了穿晶-沿晶混合断裂模式的出现。此外,现行的淬火-回火工艺未能完全抑制贝氏体的形成,且未能有效消除元素偏析问题。建议通过改进模具设计,降低分模面金属流动阻力,有效抑制折叠缺陷的形成及元素偏析现象;同时,优化热处理工艺参数,在锻造工序后增设正火处理环节,以提升元素分布的均匀性。此外,提高淬火温度和冷却速率可有效遏制贝氏体转变。

20CrMnTi钢齿轮轴开裂失效分析

王荣发, 朱伟恒, 魏兴钊

2025, 50(9): 303-307. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.048

摘要 ( 5 )

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通过组织观察、化学成分分析、碳氮共渗层深度及硬度测定,对20CrMnTi钢齿轮轴完成精加工后的轴向开裂原因进行分析。结果表明,齿轮轴的渗层组织主要为回火马氏体+少量残留奥氏体+二次碳化物,心部区域则由回火马氏体+铁素体组成,表层洛氏硬度为62.5 HRC,渗层有效硬化层深度约为0.73 mm,其化学成分、热处理工艺正常。齿轮轴的开裂出现在热处理前的锻造加工过程,不当的锻造工艺是出现开裂的主要原因。

高强钢快速加热强韧化技术研究现状与展望

万金鑫, 梁小凯, 童帅, 孙新军

2025, 50(9): 308-316. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.049

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快速加热是高强度钢热处理领域的新一代先进技术,其以高效率和环保低碳等特性备受关注。近年来,感应加热技术作为一种高效、精确和可控的快速加热方法逐渐受到关注,已成为高强度钢快速热处理领域的核心研究方向。本文简要介绍了感应加热技术的发展历程和在快速热处理中的应用现状,着重讨论了快速加热技术在高强钢中的研究发展,深入探讨了影响钢材强度和韧性提升的机制。然而,与传统缓慢加热方法相比,高强度钢的快速加热过程涉及复杂的非平衡热力学行为,快速加热技术在高强度钢研究领域仍然面临诸多科学与工程挑战,如快速加热过程中的再结晶、元素扩散和固态相变等非平衡过程的组织演变及其强韧化机理,成分-工艺-组织-性能关系体系,化学界面工程/化学非均质在快速加热高强钢中的应用,大型钢板感应加热热处理试验系统及工业化试制等。

铀及铀合金组织演变研究进展

任奕同, 方琪, 郭洪, 孙伟, 贺进明, 李岩峰

2025, 50(9): 317-325. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.09.050

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伴随着核材料的深入发展,铀及铀合金作为结构材料和功能材料的性能要求不断提高。材料性能强烈依赖于组织变化,而组织由成分设计和生产工艺进行调控。因此,梳理了近年来国内外关于形变、热处理及合金化对铀及铀合金组织演变影响的研究情况,并对未来铀及铀合金的发展方向进行了展望。

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