金属热处理

王博康, 耿东晖, 霍尚乐, 孙巧艳

2026, 51(2): 1-10. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.001

摘要 ( 7 )

PDF (7176KB) ( 0 )

通过表面机械滚压技术在Zr-4合金表面引入了厚度约为280 μm的表面硬化层,进行了原始Zr-4合金与表面机械滚压Zr-4合金在360 ℃/50 MPa、360 ℃/85 MPa、360 ℃/125 MPa以及460 ℃/85 MPa下的120 h蠕变试验,研究了表面硬化层对Zr-4合金高温蠕变行为的影响规律,分析了蠕变后Zr-4合金表面硬化层的组织演变。结果表明:表面滚压硬化处理形成的表面硬化层对Zr-4合金360 ℃高温蠕变性能的提升作用微弱,降低了360 ℃/85 MPa的稳态蠕变速率,表面硬化处理Zr-4合金的蠕变总应变量与原始态合金相当;当蠕变温度升高到460 ℃时,表面硬化处理Zr-4合金的稳态蠕变速率和蠕变总应变量均高于原始合金,表明表面硬化处理降低了Zr-4合金的蠕变性能,主要原因是表面硬化层具有高的几何必需位错密度,促进了高温蠕变变形。在高温蠕变过程中少量的表层变形晶粒发生了再结晶,随着蠕变温度升高,再结晶晶粒占比增加。

AZ31镁合金管材低温旋压及退火后径向梯度组织与力学性能

孙逸舟, 林鹏, 崔晓磊, 韩业翔, 魏秋

2026, 51(2): 10-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.002

摘要 ( 4 )

PDF (4362KB) ( 0 )

为了制造出具有优良性能的镁合金薄壁管材,对AZ31镁合金管材在室温及低温下进行强力旋压,并进行不同工艺的退火处理,通过光学显微镜、显微硬度计及万能试验机研究了不同旋压变形量及退火工艺下管材的微观组织和力学性能。结果表明:管材经强力旋压后,变形量由表及里逐渐减小,呈现出明显的梯度结构;退火后,管材表面发生静态再结晶,晶粒较中部和内部发生明显细化,且低温旋压管材退火更容易发生再结晶。经旋压后退火的管材抗拉强度明显提升,低温旋压减薄量4%的管材退火5 min后,抗拉强度由原始管材的229.7 MPa提高至308.2 MPa,但断后伸长率由17.2%降低至10.2%。

复合制造TC25G钛合金构件的组织与力学性能

王洋, 韩佳兴, 罗威豪, 程序, 刘栋

2026, 51(2): 16-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.003

摘要 ( 3 )

PDF (3377KB) ( 0 )

采用激光定向能量沉积+锻造相结合的复合制造技术制备了TC25G钛合金件,并对其进行固溶时效处理,对比研究了沉积态及热处理态TC25G钛合金件的组织和力学性能。结果表明,激光定向能量沉积+锻造复合制造TC25G钛合金件的界面冶金结合良好,无明显缺陷,从热影响区过渡到锻造区,初生α相含量逐渐增加。经固溶时效处理后,锻造基体区与热影响区组织差异性降低,复合制造试样的室温和高温抗拉强度分别提高14.7%和23.3%,断后伸长率分别提高118.2%和318.0%。复合制造TC25G钛合金件的拉伸断裂位置位于锻造基体区,表明结合区并没有成为“弱区”。

热暴露对IN939高温合金组织与性能的影响

赵亮, 王琳琳, 王平, 王旻, 马颖澈

2026, 51(2): 23-32. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.004

摘要 ( 3 )

PDF (6417KB) ( 0 )

研究了IN939镍基铸造高温合金在800 ℃热暴露最长至1000 h过程中的组织演变及其对800 ℃拉伸性能的影响,分析了合金的变形机制和断裂形式。结果表明,随着热暴露时间的增加,γ′相逐渐粗化,形貌保持球状不变,γ′相的长大符合LSW理论,粗化速率为172.9 nm³/h。M₂₃C₆碳化物发生长大,MC碳化物未发生明显退化,合金未析出TCP等有害相。随热暴露时间的延长,合金抗拉强度和屈服强度下降,伸长率和断面收缩率整体呈上升趋势。在热暴露过程中800 ℃拉伸屈服阶段的主要变形机制为Orowan绕过机制,γ′相的长大,使得基体通道宽化,位错运动容易,导致合金软化,塑性提高。热处理态和热暴露后断裂形式均为MC碳化物破碎导致孔洞、微裂纹的萌生与扩展,使得合金发生穿晶断裂。

高性能紧固件用A286高温合金的组织与力学性能

董晨曦, 李艳军, 张亚楠, 陈波, 刘晨璐, 司家勇

2026, 51(2): 33-37. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.005

摘要 ( 3 )

PDF (2051KB) ( 1 )

利用金相显微镜、硬度计及电子万能试验机,研究了固溶及时效处理后高性能紧固件用国产A286高温合金的显微组织、晶粒度、硬度及室温、高温拉伸性能,并与进口A286合金的组织与性能进行了对比。结果表明:不同批次国产A286合金平均晶粒度等级分别为8.5级、9.5级和9.5级,相较进口合金的晶粒度7.7级更细,满足标准要求;不同批次国产A286合金固溶态硬度平均值为186~189 HBS,时效后的硬度平均值达到36.4~38.3 HRC,高于进口A286合金;随着测试温度的升高,不同批次国产A286合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率逐渐降低,断面收缩率保持在48%~52%之间,拉伸性能优于进口A286合金,有利于保证高性能紧固件产品的质量。

晶粒细化对PEMFC双极板用含N不锈钢力学性能与耐蚀性的影响

李嘉舒, 王丙兴, 李卓程, 朱文祥, 焦晶晶, 王斌, 田勇

2026, 51(2): 38-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.006

摘要 ( 2 )

PDF (5018KB) ( 0 )

为探究不同退火工艺调控的晶粒尺寸对含N奥氏体不锈钢力学性能与耐腐蚀性的影响,进而为质子交换膜燃料电池双极板用该类不锈钢23NSS的性能优化提供理论依据,采用EBSD、XRD、室温拉伸试验及电化学测试相结合的方法,系统分析了晶粒尺寸变化与含N试验不锈钢性能的关联规律。结果表明,晶粒细化可显著提升含N不锈钢23NSS的耐腐蚀性,这主要归因于晶粒细化使材料中特殊晶界(Σ1°-29°)的占比与长度及小角度晶界占比均得到提高,不仅促进了Cr、N原子的扩散,还为钝化膜的形成提供了更多形核位点;同时,该不锈钢经优化退火处理后屈服强度最高可达725.8 MPa,断裂总延伸率为43.1%,实现了优异的强韧性匹配。

化学短程有序对Fe₄₀Mn₂₀Cr₂₀Ni₂₀高熵合金微观屈服变形的影响

龙燕, 张倩, 兰爱东, 乔珺威

2026, 51(2): 46-52. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.007

摘要 ( 3 )

PDF (3871KB) ( 0 )

利用分子动力学和蒙特卡罗混合模拟,与纳米压痕试验结合,研究了化学短程有序结构对Fe₄₀Mn₂₀Cr₂₀Ni₂₀高熵合金微观屈服的强化作用,及其对位错形核机制的影响,以提供化学短程有序结构导致合金微观屈服临界载荷升高的可视化证据。结果表明,化学有序度增强会通过抑制位错形核提高合金的微观屈服强度。化学有序畴界会在原子尺度上促进均匀形核,但化学短程有序结构自身又会抑制均匀形核,导致分子动力学模拟的Fe₄₀Mn₂₀Cr₂₀Ni₂₀高熵合金微观屈服载荷呈双峰分布。

CM690锚链钢冲击性能波动原因分析

杨成威, 朱鹏龙, 叶玉奎, 谢常胜, 王凯勋, 赵海涛

2026, 51(2): 53-60. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.008

摘要 ( 2 )

PDF (8577KB) ( 0 )

针对某钢铁公司CM690锚链钢热处理(淬火+回火)后出现的冲击性能波动的现象,对CM690锚链钢不同冲击性能试样进行了断口形貌观察、化学成分测试、原始奥氏体晶粒尺寸测量、显微组织表征、晶体学特征分析及数值模拟分析等,研究了造成冲击性能波动的原因。结果表明,CM690锚链钢热处理后,不同冲击性能试样的化学成分和原始奥氏体晶粒尺寸较为接近;但低韧性试样的显微组织中含有更多的上贝氏体组织及更低的大角度晶界密度,CM690锚链钢冲击性能波动与其显微组织有关。而造成显微组织差异的主要原因源于CM690锚链钢热处理后冲击试样的取样方法。在距淬火圆棒端面不同位置处取样会导致不同冲击试样的淬火冷却速率不同和显微组织差异,从而导致冲击性能波动。

冷却速率对450 MPa级铁路货车耐候钢相变行为的影响

孙继鸿, 刘志众, 佟欣儒, 张瑞琦, 刘志伟, 孙傲

2026, 51(2): 61-66. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.009

摘要 ( 6 )

PDF (4247KB) ( 2 )

以鞍钢某厂生产的Q450NQR1钢连铸坯为研究对象,利用Gleeble-3800热模拟试验机对Q450NQR1钢的相变行为进行了研究,并绘制了动态CCT曲线,分析了冷却速率对其微观组织和硬度的影响。结果表明,Q450NQR1钢在较低冷却速率(0.2~1 ℃/s)下主要形成铁素体和珠光体,随着冷速增大,钢中珠光体减少,铁素体由块状转变为条状;继续增大冷却速率至3 ℃/s,钢中开始形成贝氏体,当冷速为5 ℃/s时,珠光体消失;随着冷速进一步增大至30~50 ℃/s,贝氏体逐渐增多,晶粒细化,残留奥氏体的分布逐渐弥散。Q450NQR1钢的显微硬度随冷却速率呈幂函数趋势增加。在较低的冷却速率下,组织主要为铁素体和珠光体,硬度较低,提高冷速后发生贝氏体转变,从而提高了硬度。当冷速在30~50 ℃/s时,组织构成无明显变化,仅发生晶粒细化,硬度提升缓慢。

7A09铝合金的超低温力学性能

蒋明浩, 陈峙, 郭嘉

2026, 51(2): 67-72. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.010

摘要 ( 3 )

PDF (3105KB) ( 0 )

对两种不同工艺处理(固溶-深冷-时效、固溶-时效)的7A09铝合金,分别在室温、液氦(4.2 K)和液氢(20 K)环境下对其进行拉伸试验,结合显微组织和断口形貌观察,研究了7A09铝合金的超低温力学性能。结果表明,随拉伸温度降低,合金晶粒细化,但由20 K降温至4.2 K,晶粒细化不明显,尺寸变化不大。因此,其抗拉强度和屈服强度随拉伸温度降低逐渐增加,断后伸长率则随之减小,而硬度呈现先增加后减小的趋势,断口形貌由韧窝为主逐渐转变为以解理面和河流花样为主。4.2 K拉伸温度下,较20 K,强度增幅较小。

高性能NM450耐磨钢的研发

陈敏侠, 钱亚军, 易春洪

2026, 51(2): 72-76. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.011

摘要 ( 4 )

PDF (4130KB) ( 0 )

采用C、Mn、B及少量Cr、Mo合金元素的成分体系,配以Nb、Ti、Al的析出强化,通过高纯净度冶炼严格控制钢水中的P、S、H、N、O等元素,结合合理的轧制及热处理工艺,成功开发出显微组织为回火马氏体的NM450耐磨钢板,其表面硬度在470~490 HV10,屈服强度≥1225 MPa,抗拉强度≥1477 MPa,伸长率≥14.0%,-40 ℃冲击吸收能量≥50 J,全厚度磨损量较低,耐磨性良好。

加载应力对铝锂合金蠕变时效行为的影响及本构建模

张力文, 边天军, 龚小涛

2026, 51(2): 77-81. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.012

摘要 ( 3 )

PDF (2177KB) ( 0 )

研究了180 ℃下不同加载应力水平对2195铝锂合金的蠕变时效行为,并建立了相应的统一蠕变时效本构模型。结果表明:无论载荷应力如何,蠕变曲线均呈现两阶段特性,且总蠕变应变随着载荷应力的增加而增大;应力越大,相同时效时间下合金的抗拉强度和屈服强度越高,断后伸长率越低。250 MPa下时效合金的屈服强度和抗拉强度比200 MPa时效合金的分别高约17.4%和15.5%,断后伸长率低约27.8%。将试验值与预测值进行对比,发现建立的本构模型能够很好地预测不同加载应力下的蠕变变形和屈服强度,最大相对误差分别为9.5%和8.4%,证明了模型的可靠性。

热轧-固溶-时效过程7055铝合金板中第二相演变及电导率

胡焱玲, 杨帅, 康圆圆, 柴斐, 汪卓然, 郭佩宏, 贾本业

2026, 51(2): 82-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.013

摘要 ( 2 )

PDF (4412KB) ( 0 )

采用金相显微镜、扫描电镜、差示扫描量热仪及电导率仪对7055铝合金板热轧-固溶-时效过程中的第二相及电导率进行了表征。结果表明,热轧态、固溶态以及时效态合金组织均由再结晶晶粒、亚晶粒以及形变晶粒组成,且固溶态和时效态合金中再结晶组织占比均低于50%,表明所采用的热处理工艺较为合理。3种状态7055铝合金板组织内均存在沿轧制方向呈链状分布的第二相,热轧态组织中主要第二相为Al₇Cu₂Fe、η(MgZn₂)和AlZnMgCu,经固溶处理后,η(MgZn₂)回溶,主要第二相为Al₇Cu₂Fe,再经时效处理后,固溶至基体中的Mg、Zn元素正常析出,并部分以Al₇Cu₂Fe相为形核质点析出η(MgZn₂)强化相。3种状态组织内吸热峰积分面积及第二相占比有所差异,导致电导率存在差异,其中,固溶态合金的吸热峰积分面积及第二相占比最低分别为3.19 mJ、0.89%,因此其电导率也最低,为28.07%IACS。

大直径冷滚压预应力螺纹钢筋的显微组织与力学性能

林路宇, 肖俊, 林柏新, 邱思语, 傅彦青, 常海林, 赵爱民

2026, 51(2): 89-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.014

摘要 ( 4 )

PDF (4904KB) ( 0 )

采用宏观形貌观察、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验等方法,对用于大型跨海桥梁等工程项目的两种75 mm大直径预应力钢筋42CrMo和42CrMnNiMo的显微组织与力学性能进行对比分析。结果表明,相较于42CrMo钢,42CrMnNiMo钢退火态原材料含有更多细小、均匀且弥散分布的粒状珠光体,有利于调质处理后形成细小均匀的回火索氏体组织。调质处理后,42CrMnNiMo钢获得了更加细小均匀的回火索氏体组织,其屈服强度、抗拉强度及断后伸长率分别较42CrMo钢提升了17.6%、14.1%和27.8%,同时其螺纹根部缺陷更少。相比之下,42CrMo钢淬透性较差,心部在淬火过程中易生成铁素体和上贝氏体,导致其强度和硬度均低于42CrMnNiMo钢。此外,由于组织不均匀引发的变形不协调,加之螺纹根部为应力集中区域,42CrMo钢在冷滚压过程中更易产生根部缺陷。综合分析表明,42CrMnNiMo钢具备更优异的冷变形能力,更适用于制造高强度大直径冷滚压预应力螺纹钢筋。

P92钢管弯头组织差异原因分析

闫敬明, 张骏, 周宁, 张建伟, 杨占君

2026, 51(2): 96-100. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.015

摘要 ( 2 )

PDF (4650KB) ( 0 )

针对某基建现场两种不同组织(“细晶”马氏体与“粗晶”马氏体)的P92钢管弯头,为查明“细晶”马氏体组织出现的原因,对其热处理工艺进行了试验模拟,并对两种弯头的高温持久强度进行了对比。结果表明,正火温度是影响P92钢管马氏体组织粗细的决定性因素。热处理模拟发现,P92钢管弯头热加工成形后,恢复热处理时因正火温度低于标准规定值,导致出现“细晶”马氏体组织,且“细晶”马氏体组织的P92钢管弯头的高温持久强度低于“粗晶”马氏体组织。

国外某航空发动机轴承组织及渗氮层深分析

王奕迪, 赵志坡, 李殿中

2026, 51(2): 101-104. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.016

摘要 ( 3 )

PDF (2565KB) ( 0 )

对国外某航空发动机轴承内圈的化学成分、组织及渗氮层深度进行了检测。研究发现,该轴承材料为M50NiL钢,表面经过渗氮处理,硬度法检测发现滚道面以下硬化层深度约为310 μm。表面渗氮层组织为隐针马氏体+大量纳米级析出相,心部组织为粗大马氏体+少量析出相。析出相分为两种结构,VN型氮化物和M₆C型碳化物。

锭型尺寸与合金成分对镍基高温合金锭热透性的影响

魏振, 江河, 董建新

2026, 51(2): 105-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.017

摘要 ( 2 )

PDF (3854KB) ( 0 )

为探究不同工业锭在加热过程中的热透性差异,通过有限元模拟软件对不同锭型尺寸与不同合金成分的镍基高温合金锭热透性进行了研究。结果表明:不同尺寸(直径240、406、508、660、810、1050 mm)合金锭加热过程中的温度变化趋势相同,表面温度在开始阶段迅速升高,随时间的延长温升速度减慢,呈现出“先快后慢”的升温趋势;心部开始时温升速度较慢,至表面温度大幅度升高后速度明显增大,而后随时间的延长温升速度减慢,呈现出“慢-快-慢”的升温趋势。尺寸越大,合金锭的热透性越差,热透时间与合金锭尺寸存在着指数关系,在此基础上建立了GH4169合金的加热到温模型,预测精度良好。不同合金成分的合金锭(GH4169、GH4738、GH4720Li、GH4975)热透性存在差异,该差异与热导率和比热容有关,比热容小、热导率高的合金锭更容易热透。

N含量对超高强双相钢DP980组织与性能的影响

陈濛潇, 成卓, 钟勇

2026, 51(2): 112-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.018

摘要 ( 2 )

PDF (3847KB) ( 1 )

利用扫描电镜、光学显微镜、透射电镜及拉伸试验机,研究了N含量对超高强双相钢DP980组织与性能的影响。结果表明,随着N含量增加,试验钢微观组织中马氏体含量增加,导致强度升高。随着N含量增加,试验钢基体中析出的纳米级TiN颗粒尺寸逐渐增大,微米级TiN夹杂物的数密度及粒径均增加,且TiN在液相下就已析出,TiN夹杂物在冷弯变形过程中容易产生内应力集中和变形局域化,导致成形性能恶化。

氧含量及退火处理对低氧铜力学性能的影响

赵国, 郑万, 陈学文, 冯北军, 随钦钦, 胡仕琴, 严子瑞, 周玉茹

2026, 51(2): 118-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.019

摘要 ( 3 )

PDF (7431KB) ( 0 )

利用不同氧含量(222、288、337和439 mg/kg)的8 mm低氧铜杆冷轧制备2.9 mm厚的薄铜条,并经500 ℃×10 min的退火处理,通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪研究氧含量及退火处理对低氧铜显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,冷轧后微观组织由等轴晶变为纤维组织;随氧含量增加,抗拉强度降低、显微硬度增加。退火后薄铜条中形成再结晶晶粒和孪晶,伸长率提高,抗拉强度和显微硬度降低。随着氧含量增加,退火态薄铜条的抗拉强度和伸长率下降,显微硬度的变化较小。拉伸断口分析表明,冷轧铜断口为韧性断口;随着氧含量的增加,韧窝形状变得更加不规则,大小差异增大,分布更加不均匀,断口变得更加粗糙。退火处理前后的断口形貌相似,颈缩程度较未退火处理的更大,表明塑性更好。实际生产中,氧含量控制在220~240 mg/kg区间,低氧铜杆延展性最佳。

Sc、Zr复合添加对Al-Mg-Si合金时效析出及力学性能的影响

皮智敏, 黄宏锋, 柳明, 汝志强, 邱明, 韩昶, 李恩邦

2026, 51(2): 126-135. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.020

摘要 ( 2 )

PDF (5622KB) ( 0 )

采用OM、SEM、TEM、EBSD等方法研究了Al-Mg-Si合金和复合添加Sc、Zr的Al-Mg-Si合金板材在不同时效时间下的显微组织、力学性能。结果表明:Al-Mg-Si合金中的第二相主要是Al₈Fe₂Si和Al₅FeSi,而在Al-Mg-Si-Sc-Zr合金中,Al₈Fe₂Si相转化为了Al₅FeSi相,并且形成了(AlSi)₃Sc相。同时Sc、Zr添加引起的晶格畸变,能够降低原子的扩散系数,延缓β″相向β′相的转变。经过545 ℃×50 min+175 ℃×10 h固溶时效处理后,Al-Mg-Si-Sc-Zr合金具有更小的晶粒尺寸,更高的抗拉强度(387.0 MPa)和屈服强度(334.5 MPa),同时有着较高的断裂总延伸率(21.0%)。Al-Mg-Si-Sc-Zr合金的高强度可以归因于(AlSi)₃Sc和Al₃Sc粒子的细晶强化和位错强化以及β″相的析出强化。

Cu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

2026, 51(2): 136-144. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.021

摘要 ( 2 )

PDF (7579KB) ( 0 )

为研究Cu元素对125 ksi钢级15Cr马氏体不锈钢组织与力学性能的影响,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、洛氏硬度计以及电子万能试验机等研究了500~550 ℃回火后1.00%~1.50%Cu试验钢的显微组织与性能的变化。结果表明:1.00%~1.50%Cu试验钢的显微组织和SEM图像没有明显差异,通过TEM观察可知,随Cu含量的增加,马氏体板条逐渐粗化,强化作用增强,抗回火能力变弱。试验钢中的析出相主要为Laves相、χ相、σ相、少量M₂₃C₆以及微量富Cu相,且随着Cu含量的增加,奥氏体相区逐渐扩大。富Cu相的析出温度随Cu含量的增加由667 ℃逐渐提高为706 ℃,析出量由0.008增至0.012,由椭球状转变为棒状。钢中Cu含量的增加,对χ相、Laves相以及M₂₃C₆相的影响不大。Cu含量按1.25%控制较合适,控制范围在1.20%~1.40%,可以在较宽泛的回火工艺范围内调整强度与韧性。

Nb、Al复合微合金化对Mn-Cr齿轮钢高温渗碳晶粒度的影响

李海洋, 郭子强, 秦萱, 张东, 周蕾, 邓伟

2026, 51(2): 145-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.022

摘要 ( 5 )

PDF (7492KB) ( 0 )

设计了Mn-Cr系Nb和Nb+Al微合金化齿轮钢,通过模拟热锻-正火-伪渗碳工艺,分析了试验钢热锻变形后冷却过程中的相变行为、正火工艺对组织的影响以及高温渗碳时的抗晶粒粗化能力,并基于ThermoCalc软件计算了Nb(C, N)和AlN的析出动力学。结果表明,Nb钢在余热正火条件下可满足960 ℃×4 h渗碳的晶粒度要求,但等温正火时铁素体+珠光体组织细化,导致在960 ℃×4 h伪渗碳时发生了奥氏体异常晶粒长大。Nb+Al钢可同时满足960 ℃×4 h、980 ℃×4 h渗碳的晶粒度要求,未产生混晶缺陷。相对于Nb钢,Nb+Al钢在伪渗碳时表现出更佳的抗晶粒粗化或混晶能力,且与模拟锻造后的冷却速率关联性不强,这主要来源于其碳氮化物的体积分数更高以及碳氮化物析出行为对锻后冷却的适应性。

不同预变形DD6单晶高温合金的再结晶临界残余应力

邱大卫, 刘记立, 李喜德, 刘维, 王昊宇

2026, 51(2): 153-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.023

摘要 ( 2 )

PDF (6294KB) ( 0 )

针对不同预变形方式引入的残余应力及其对单晶高温合金再结晶的影响尚缺乏定量研究的问题,采用布氏压痕和压缩两种预变形方法,结合OM、SEM、TEM和纳米压痕技术,系统研究了DD6单晶高温合金在不同热处理工艺下的再结晶临界残余应力。结果表明,在布氏压痕预变形条件下,载荷大小和热处理温度对DD6合金的再结晶行为具有显著影响。随着热处理温度的升高,发生再结晶所需的临界残余应力逐渐降低,且较高的载荷条件会降低再结晶的临界温度。在1310 ℃保温 4 h 的热处理条件下,发生再结晶的临界残余应力小于570.7 MPa。而在压缩预变形条件下,标准固溶处理过程中发生再结晶的临界塑性应变范围为1%~2%,对应的临界残余应力范围为480～670 MPa。

均匀化处理对GH4706合金析出相回溶行为的影响

侯翔益, 杨国涛, 王冲, 段然, 廉心桐, 黄烁

2026, 51(2): 163-168. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.024

摘要 ( 1 )

PDF (6388KB) ( 0 )

GH4706合金中的Nb、Ti等高熔点元素易在铸态组织中发生偏析,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和二次离子质谱仪(TOF-SIMS)等手段研究了不同温度均匀化处理(1060、1080、1100、1120、1140和1160 ℃保温1 h,水冷)对GH4706合金铸态组织及析出相回溶的影响规律。结果表明,铸态组织存在严重的枝晶偏析,伴随有大量的低熔点相,如块状Laves相、细小γ+γ′共晶相和针状η相。在1060 ℃均匀化处理后,可消除细小γ+γ′共晶相;1100 ℃下针状η相完全回溶、Laves相发生明显回溶;1140 ℃下仅剩极少量Laves相,但其在1160 ℃下发生局部初熔。均匀化温度低于1100 ℃时,元素偏析随着均匀化温度的提高持续改善;当均匀化温度高于1100 ℃,由于Laves相发生回溶,Nb和Ti的偏析系数增大。

氨分解气氛光亮退火对304L不锈钢组织与耐蚀性的影响

蔡聪, 黄兴民, 石宇, 韩靖, 张娟, 杨晓伟

2026, 51(2): 169-175. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.025

摘要 ( 2 )

PDF (3855KB) ( 0 )

模拟了固溶态304L不锈钢板在800 ℃氨分解气氛光亮退火过程(1050 ℃保温15 min缓冷),对其显微组织和耐蚀性能进行表征分析。结果表明:试样表层(距表面约5 μm)生成细晶和富铬氮化物,次表层(距表面约40 μm)晶界析出富铬碳氮化物,显微硬度分别达到(318.0±9.0) HV0.05和(220.9±12.3) HV0.05,超过基体的(187.8±9.2) HV0.05;经硫酸-硫酸铁热浸泡24 h前,表层平均腐蚀速率为0.016 mg/(mm²·h);热浸泡24 h后,不锈钢基体开始发生腐蚀,平均腐蚀速率为0.006 mg/(mm²·h)。残余氨分解产生的氮原子经表面向内并沿晶界扩散,促使表层渗氮和次表层轻微敏化,导致晶间腐蚀倾向提高。

弹簧钢55SiCr线材的脱碳行为及工艺优化

张晓辉, 刘希望, 胡正伟, 霍彦朋, 戴观文, 蒋波, 宋仁伯

2026, 51(2): 176-182. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.026

摘要 ( 1 )

PDF (5769KB) ( 0 )

针对弹簧钢55SiCr线材成品脱碳层深度超标问题,通过试验分析了弹簧钢55SiCr在生产过程中各阶段的脱碳情况,明确了影响线材脱碳层深度的关键工艺;并探究了加热温度和保温时间对脱碳层深度的影响,对现场生产工艺提出了优化方案。结果表明,在生产过程中,弹簧钢55SiCr线材的脱碳主要集中在钢坯加热、粗轧以及预精轧和轧后冷却过程,其中加热和粗轧过程对成品总脱碳层的贡献率为73.4%,预精轧和轧后冷却过程对成品总脱碳层的贡献率为20.6%。脱碳行为研究表明,当保温时间为60 min 时,当加热温度高于1000 ℃时,弹簧钢的总脱碳层深度随着加热温度的增加而明显增加;当加热温度为800 ℃时,弹簧钢的完全脱碳层深度最高,加热温度在750~900 ℃范围内,完全脱碳层深度均比较严重。当加热温度为800 ℃时,保温时间从30 min上升到60 min 时,完全脱碳层和总脱碳层深度随着保温时间的延长均明显增加。基于此,针对加热炉工艺和轧后冷却工艺提出了优化方案,成品线材的总脱碳层深度由工艺优化前的96 μm降低至62 μm。

基于不同热处理工艺的弹簧钢性能及其板簧寿命预测

许文兵, 周海安, 冯以盛, 张云山, 赵而团

2026, 51(2): 183-188. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.027

摘要 ( 2 )

PDF (3161KB) ( 0 )

为提升钢板弹簧性能,缩短设计周期,以51CrMnV弹簧钢为研究对象,对比了淬火回火和300 ℃等温淬火两种不同热处理工艺下的组织、拉伸以及疲劳性能,利用该试验数据在Ansys软件建立材料库,进行钢板弹簧的疲劳寿命预测。试验结果表明:淬火回火的显微组织为回火屈氏体,而等温淬火的组织为贝氏体+马氏体+残留奥氏体组成的复相组织。300 ℃等温淬火工艺处理后的51CrMnV弹簧钢相较于淬火回火工艺,其抗拉强度提升了70.5 MPa,断后伸长率提高3.6%,强塑积提高了43.2%;前者的疲劳寿命整体高于后者,在500~650 MPa应力区间内提高约两倍,疲劳极限提高56.63 MPa。仿真结果表明:等温淬火板簧相较于淬火回火板簧,刚度提高了9.5 N/mm,疲劳寿命提高了27 000次。

淬火温度对含硼27CrMo钢氢致延迟开裂性能的影响

王强, 吴鹏, 李子豪, 万月衣, 王倩, 杜新菲

2026, 51(2): 189-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.028

摘要 ( 3 )

PDF (4945KB) ( 0 )

以不同淬火温度调质处理的高强螺栓用含硼(B)27CrMo钢为研究对象,采用慢应变速率拉伸机对试验钢的抗氢致延迟开裂性能进行测试,采用金相显微镜和扫描电镜对试验钢的原奥氏体晶粒(PAG)和马氏体板条块(Packet)等显微组织以及氢致开裂断口形貌和二次裂纹进行表征,探究淬火温度对含硼27CrMo钢氢致延迟开裂行为的影响规律及作用机理。结果表明,当淬火温度由870 ℃升高至1050 ℃,含硼27CrMo钢的塑性损失率先增加后降低,即抗氢致延迟开裂性能先降低后升高。当淬火温度较低(≤950 ℃)时,钢中存在大量的未溶含B析出物,这些析出物极易成为氢致开裂裂纹萌生的质点,导致氢致开裂敏感性增加。而淬火温度升高到1050 ℃时,钢中的含B相充分固溶,裂纹萌生倾向减小,另一方面,溶解的B原子偏聚在晶界使晶界作为可逆氢陷阱“失效”,裂纹扩展到Packet晶界时发生偏转,裂纹扩展阻力增加,使含硼27CrMo钢具有更优异的抗氢致开裂性能。

基于退火与磨削工艺的2Cr13钢残余应力调控

姚委宏, 丁子珊, 周瀚, 袁振宇

2026, 51(2): 195-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.029

摘要 ( 1 )

PDF (5059KB) ( 0 )

通过优化退火工艺和磨削工艺参数,可改善超高强度钢2Cr13的残余应力分布,从而提高零件的服役安全性和可靠性。首先研究了不同退火工艺处理后的残余应力分布。基于有效的去应力退火处理,进行磨削工艺试验,并提出“残余应力体积评价法”对磨削工艺下的残余应力分布进行了分析与规律总结。结果表明,750 ℃保温2 h+400 ℃出炉空冷的去应力退火处理显著改善了2Cr13钢的残余应力分布,有效消除了初始残余应力。磨削工艺试验结果表明,残余应力分布的均匀性可通过残余应力云图的平滑度直观反映,残余应力体积的变化能够有效反映残余应力的大小。磨削工艺参数中,磨削深度对残余应力体积的影响最为显著,其次是进给速度,而砂轮速度的影响相对较小。当以残余应力体积最小值为目标时,最优参数组合为:砂轮速度30 m/s,进给速度0.3 m/min,磨削深度5 μm。

二十辊轧机用Cr8钢冷轧辊的热处理工艺及合金化成分优化

侯晓辉, 闫俊伟, 帅美荣, 王建梅, 李保平, 苗建军

2026, 51(2): 204-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.030

摘要 ( 4 )

PDF (4256KB) ( 0 )

针对森吉米尔二十辊轧机用冷轧辊开展热处理工艺及合金化成分优化设计。利用JMatPro软件模拟了冷轧辊用Cr8钢不同Nb含量下的温度-相变曲线,奥氏体中元素含量变化曲线以及CCT曲线。对奥氏体化温度以及淬火马氏体含碳量对轧辊硬度的影响进行分析,并综合考虑回火温度及回火时间对MC碳化物析出规律的影响,计算得到冷轧辊的最优热处理工艺,同时,以提升轧辊硬度和屈服强度为目标优化合金成分,计算得到最优Nb含量。在此基础上,对试制不含Nb和含0.6%Nb的Cr8钢轧辊热处理后的组织和耐磨性进行了对比分析。结果表明,Cr8钢最优热处理工艺为1100 ℃×2 h淬火+550 ℃×3 h回火,最佳Nb添加量为0.6%。含0.6%Nb的Cr8钢轧辊热处理后碳化物晶粒较小,有较多NbC晶粒析出,钉扎于晶界处,能够抑制原奥氏体晶粒粗化,提高材料强度,且其磨损机理以氧化磨损为主,磨损体积较Cr8钢轧辊降低约40%。

等温淬火对低温用18Ni(200)马氏体时效钢组织与性能的影响

胡继康, 殷立涛, 李洲, 邓想涛, 徐流杰

2026, 51(2): 211-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.031

摘要 ( 4 )

PDF (5338KB) ( 0 )

针对18Ni(200)马氏体时效钢强韧性协同调控难题,提出1000 ℃×1 h固溶＋800 ℃×1 h固溶+230 ℃×8 h等温淬火+500 ℃×3 h时效的复合工艺。通过对比传统工艺(1000 ℃×1 h固溶＋800 ℃×1 h固溶+-196 ℃×1 h深冷+500 ℃×3 h时效),研究了等温淬火对18Ni(200)钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶处理后经等温淬火,将板条马氏体转变为超细贝氏体,再经时效处理后,形成了贝氏体和少量(2.5%)逆转变奥氏体复合组织,并生成大量纳米析出相。与传统工艺中马氏体板条块宽度(16.3 μm)相比,贝氏体板条宽度(3.4 μm)显著细化。等温淬火试样抗拉强度、屈服强度和-196 ℃冲击吸收能量分别达到(1573±15) MPa、(1432±17) MPa和(15±2) J,较传统工艺分别提高了14.5%、18.7%和87.5%。断口分析表明,等温淬火试样的低温断裂模式为准解理型,与传统工艺钢相比,韧窝大小及数量显著增加。贝氏体细晶强韧化、逆转变奥氏体TRIP效应与纳米析出相协同作用是18Ni(200)强韧性提升的原因。

工程机械用高强耐磨钢35MnB的热处理工艺优化

王朝峰, 金丹, 刘存波, 姜少宁, 林江海, 王海强, 刘代平, 田从丰

2026, 51(2): 218-224. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.032

摘要 ( 4 )

PDF (5380KB) ( 0 )

以成分优化后的高强耐磨钢35MnB为研究对象,通过膨胀仪法研究了不同冷却速度下试验钢的相变点,优化了热处理工艺参数,并对优化后的组织和力学性能进行了分析。结果表明,35MnB试验钢的Ms点为260 ℃,Mf点为140 ℃;当淬火温度为(830±10) ℃、冷却速度高于10 ℃/s时,可获得细化的板条状马氏体组织,维氏硬度达到(600±20) HV。随后采用该工艺淬火并进行低温回火,形成了针状回火马氏体组织,说明830 ℃加热、10 ℃/s冷却能够细化组织。回火马氏体组织中残奥含量低于0.3%,组织中存在大角度晶界、小角度位错,组织均匀、淬透性好,晶粒无明显择优取向。35MnB试验钢的强度、硬度、冲击性能均得到了提高,说明成分调整后,通过热处理工艺优化解决了强硬度和冲击性能难以兼顾的问题,采用细晶强化机理分析了组织和性能的相关性。

喷丸诱导组织改变对低合金钢S355氢脆敏感性的影响

宁鹭娜, 丁文红, 丁洪元, 孙裕满, 李永山, 陈壮, 王晨旭

2026, 51(2): 225-232. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.033

摘要 ( 1 )

PDF (5449KB) ( 0 )

为改善S355钢在临氢环境下的抗氢脆性能,对其进行不同时间(0、30、60、120 s)的喷丸处理,采用双电解池充氢、电子背散射衍射(EBSD)技术和慢应变速率拉伸(SSRT)试验,研究了喷丸诱导的微观组织改变对氢扩散行为和氢脆敏感性的影响。结果表明,喷丸后晶界与晶内碳化物的再分布是提升S355钢抗氢脆性能的关键因素。随着喷丸时间延长,材料内出现位错增殖,使聚集在晶界处的碳化物及珠光体逐步细化,并向晶粒内迁移。晶界碳化物的减少改变了氢在材料内的扩散路径及聚集行为,使S355钢的氢扩散系数由8.51×10^-6 m²/s下降至5.53×10^-6 m²/s;而晶粒内碳化物的弥散析出则增加了氢陷阱的数量,使S355钢的氢脆敏感性指数(I_HE)由49.65%降至9.55%。

渗碳体球化对S355NL钢力学性能的影响

吴鹏哲, 李振江, 齐会萍

2026, 51(2): 233-237. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.034

摘要 ( 4 )

PDF (3762KB) ( 0 )

对铁素体-珠光体钢S355NL在660 ℃保温不同时间(0.5、1、5、10 h),并对其组织、强度和冲击性能进行了观察和测试,研究渗碳体球化对S355NL钢力学性能的影响。结果表明,随着保温时间的延长,珠光体(P)中的渗碳体片层逐渐发生球化,屈服强度、抗拉强度和低温冲击性能急剧下降。强度的下降是由于渗碳体球化后对位错的阻碍作用减弱,而低温冲击性能降低则是由球化后的渗碳体颗粒对裂纹的扩展阻碍作用降低导致。

回火温度对预变形QP980钢组织与性能的影响

张春, 李颂勋, 王曦, 徐飞越, 陈文轩

2026, 51(2): 238-244. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.035

摘要 ( 2 )

PDF (6996KB) ( 0 )

通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能力学试验机等方法,系统研究了预变形4%的QP980钢经200~600 ℃回火处理后的微观组织演变以及力学性能。结果表明,预变形4%的QP980钢的显微组织仍为铁素体、马氏体和少量残留奥氏体。随着回火温度升高,马氏体与残留奥氏体逐渐分解,并伴随析出细小弥散的过渡η-Fe₂C碳化物,最终在600 ℃转变为稳定的θ-Fe₃C,形成回火索氏体。在此过程中,试样的强度与硬度随回火温度升高呈先增后降的趋势,在300 ℃回火时显微硬度达到峰值(340 HV0.5),断后伸长率则先略降后回升。经300 ℃×20 min回火后,试样可获得较理想的强塑性匹配(抗拉强度1267 MPa,断后伸长率17.2%),这主要归因于残留奥氏体的TRIP效应及过渡碳化物的弥散强化。拉伸断口分析显示,所有试样均存在明显韧窝,表现为典型韧性断裂,其中300~400 ℃回火断口较光滑,500~600 ℃回火时“颈缩”程度更为显著。

退火温度对新型铁素体不锈钢组织与性能的影响

王长波, 李欢欢, 保先恒, 王建泽, 惠洋, 马金元

2026, 51(2): 245-250. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.036

摘要 ( 5 )

PDF (3888KB) ( 1 )

通过真空感应熔炼制备了添加Mn和V元素的SUS410L-N新型铁素体不锈钢,系统探究了退火温度(720、820、890 ℃)对其相变特性、微观组织及拉伸性能的影响。结果表明,退火处理可显著降低残余应力和位错密度,晶粒尺寸随退火温度升高呈现先增后减的趋势,820 ℃退火时增至3.90 μm,而890 ℃退火时因γ→α相变诱导再结晶使晶粒细化至3.12 μm。820 ℃退火后形成约200 nm椭球形析出物,890 ℃退火时析出物尺寸减小至20~50 nm。随退火温度升高,强度由热轧态先降低随后升高,断裂总延伸率逐渐升高。890 ℃退火试样综合力学性能优异,这归因于高密度大角度晶界(HAGBs)、细晶组织以及纳米级析出物的协同作用,实现了强度与塑性的最佳匹配。

退火温度对纳米晶FeCoNi中熵合金微观组织的影响

陈岩, 李斯恩, 韩双

2026, 51(2): 250-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.037

摘要 ( 1 )

PDF (4318KB) ( 0 )

利用电沉积法制备出了等原子比的纳米晶FeCoNi中熵合金,对其进行200~700 ℃的退火处理,利用X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜等对退火后的微观组织结构进行了表征。结果表明,在200~500 ℃进行退火处理时,随着退火温度的升高,中熵合金发生了面心立方-体心立方的相转变,当退火温度升高至600 ℃和700 ℃时,体心立方相消失。粗晶FeCoNi中熵合金在不同温度退火后均未发生相变。纳米晶FeCoNi合金的相变过程受扩散控制,大量的晶界及晶界附近的位错为元素扩散提供了通道,有利于体心立方相的形核。

热处理工艺对增材制造Ti31钛合金微观组织与力学性能的影响

陈浩瀚, 蒋文天, 盖欣, 丁涛, 龚亚, 付超

2026, 51(2): 257-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.038

摘要 ( 2 )

PDF (8078KB) ( 0 )

利用扫描电镜、电子背散射衍射、X射线衍射仪、拉伸试验机和冲击试验机研究了热处理工艺对增材制造Ti31钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,沉积态Ti31钛合金的组织为针状马氏体,800 ℃+炉冷处理后合金组织为细条状α相以及少量块状α相,800 ℃+空冷处理合金的组织为细条状α相,900 ℃+空冷处理合金的组织为细条状α相及少量等轴α相,900 ℃+空冷-800 ℃+空冷双重热处理后合金的组织为板条状α相及部分等轴α相。不同热处理工艺下合金均表现出相同取向的织构,均在[0001]基面呈现最大的织构强度。随着热处理冷却速率的减小和热处理次数的增加,SLM Ti31钛合金的抗拉强度降低;随着热处理温度和热处理次数的增加,SLM Ti31钛合金的伸长率提升。800 ℃+炉冷处理的SLM Ti31钛合金由于块状α相的产生,表现出较差的冲击性能。800 ℃+空冷处理后的SLM Ti31钛合金的抗拉强度可达840 MPa,伸长率为20.3%,冲击吸收能量为75.9 J,综合力学性能最好。

TC4钛合金压缩变形的热激活行为与组织演变

李冰悦, 周燎, 潘海林, 欧平, 王和斌, 古美蓉, 尹彩流, 蒙洁丽

2026, 51(2): 266-271. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.039

摘要 ( 1 )

PDF (3242KB) ( 0 )

利用MMS-100型热力模拟试验机对TC4钛合金在温度为750~900 ℃和应变速率分别为0.1和1 s^-1的条件下进行热压缩试验,根据金属热激活变形理论探讨了该合金压缩变形过程的热激活行为,并分析了压缩变形后合金的组织演变。结果表明,温度下降或应变速率加快均可使TC4钛合金压缩变形的流变应力增大。各个温度不同应变下的激活体积分析显示,在热变形过程TC4钛合金塑性变形的微观机制由位错克服林位错逐渐转变为位错克服Peierls-Nabarro力以及发生交滑移,温度越高则微观机制为由位错克服林位错所控制的应变范围就越小。TC4钛合金的动态再结晶随着温度升高或应变速率降低而增强,从而促使合金由片层状的原始组织逐渐转变为等轴组织。

固溶温度对β型钛合金组织与拉伸性能的影响

李荣, 张明玉, 同晓乐, 解炜

2026, 51(2): 272-277. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.040

摘要 ( 1 )

PDF (2701KB) ( 0 )

选取新型β型钛合金作为研究对象,对该合金进行不同工艺的固溶处理,研究固溶温度对该合金组织与拉伸性能的影响。结果表明:固溶温度选在两相区时,合金组织主要由等轴β晶粒以及α析出相构成,并发现组织中的物相主要为α相、β相以及α″相,此时合金的塑性较高,拉伸断口展现出韧性断裂特征,主要呈现为韧窝形貌。固溶温度选在单相区时,组织主要由单一的β晶粒所构成,其物相主要为β相以及α″相,此时合金强度较高,拉伸断口表现出脆性断裂特征。

预变形对TiB₂/7055复合材料摩擦磨损性及耐蚀性的影响

王明, 吉新宇, 杨磊峰, 陈羿帆, 周东帅, 百志好, 王健

2026, 51(2): 278-285. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.041

摘要 ( 1 )

PDF (5322KB) ( 0 )

通过对TiB₂/7055复合材料施加0%~6.0%的室温预变形,利用电化学测试、摩擦磨损试验及SEM/TEM表征,系统研究了不同预变形量对固溶-预变形-时效处理后TiB₂/7055复合材料耐蚀性以及摩擦磨损行为的影响。结果表明,随着预变形量的增加,时效态TiB₂/7055复合材料中的析出相由粗大团簇状逐渐细化并弥散分布,在预变形量为3.0%时实现较好的弥散分布,进一步增大预变形量会使缺陷聚集,导致析出相尺寸增大,分布均匀性逐渐下降。当预变形量小于3.0%时,复合材料的摩擦曲线波动范围、最大磨痕深度以及宽度均随预变形量的增加逐渐增大,磨损机制逐渐向黏着磨损转变,耐磨性逐渐变差。预变形量超过3.0%时,复合材料的磨损曲线波动范围、最大磨痕深度以及宽度均随预变形量的增加逐渐减小,磨损机制变为黏着磨损和磨粒磨损的混合模式,耐磨性逐渐增强。在预变形量为3.0%时,复合材料对应的阻抗弧半径更大、自腐蚀电位更正且自腐蚀电流较低,晶界处无沉淀析出带(PFZ)宽度为19 nm,且晶界析出物分布离散,具有更好的耐蚀性。

变形和时效处理对Cu-Ni-Be合金组织与性能的影响

崔书辉, 万庆峰, 张保华, 郑学清, 丁向东

2026, 51(2): 286-291. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.042

摘要 ( 2 )

PDF (4160KB) ( 0 )

针对固溶态Cu-1.85Ni-0.35Be合金,通过X射线衍射、显微组织观察、力学性能测试和导电率表征,研究了冷轧变形量(0%~60%)及450 ℃×4 h时效工艺对其组织与性能的影响。结果发现,Cu-1.85Ni-0.35Be合金的时效强化相为NiBe相,时效后硬度和导电率显著上升。变形量≥50%时,晶界处不连续析出相粗化,导致性能劣化。在试验条件下,固溶后的Cu-1.85Ni-0.35Be合金经过40%的变形和450 ℃×4 h时效处理后的综合性能最佳,硬度、抗拉强度和断后伸长率分别达到257 HV0.5、826.37MPa和13.86%,导电率达到60.67%IACS。Cu-1.85Ni-0.35Be合金控制变形量在30%~40%之间并匹配合适的时效工艺,可突破高导电铍铜合金性能瓶颈,为国产替代提供理论支撑。

渗硼剂对交流辅助低温渗硼致密Fe₂B层制备的影响

丁红珍, 李航, 邱万奇

2026, 51(2): 292-296. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.043

摘要 ( 2 )

PDF (2615KB) ( 0 )

采用交流电场铺助固体粉末法对40CrNiMo钢进行低温渗硼,以不同配比的碳化硼(B₄C)和氟硼酸钾(KBF₄)作为渗硼剂,Al₂O₃为填充剂,并添加少量的镍粉。利用金相显微镜和扫描电镜观察渗层的微观组织及形貌,并用X射线衍射仪(XRD)分析渗层的物相。结果表明,渗硼剂中添加镍粉,能够降低渗硼初期的硼势,但影响渗硼层中FeB相形成的主要原因仍为供硼剂中B₄C含量。以4%B₄C、6%KBF₄、2%镍及Al₂O₃的渗硼剂配比,采用680 ℃电场辅助渗硼,在40CrNiMo钢表面获得了致密的Fe₂B单相渗硼层。

大规格风电螺栓钢42CrMoA的性能提升工艺

梅国俊

2026, 51(2): 297-300. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.044

摘要 ( 1 )

PDF (3795KB) ( 0 )

针对大规格风电螺栓钢42CrMoA断面收缩率低、心部淬透性不足等问题,通过热轧后调质处理、退火+调质处理、正火+调质处理试验,研究了61 mm风电螺栓钢42CrMoA的性能提升工艺。结果表明,钢材调质处理前组织状态对其力学性能影响较大。经900 ℃正火+调质处理后钢材力学性能有所改善。通过采用控轧控冷工艺可改善轧材组织,降低布氏硬度,使调质态大规格风电螺栓钢的力学性能完全满足企业标准要求。

退火处理对VW94M镁合金螺纹滚压成形性能的影响

唐建良, 蒋杨英, 江佶峰, 张文波

2026, 51(2): 301-304. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.045

摘要 ( 3 )

PDF (3383KB) ( 2 )

为解决VW94M镁合金在滚压螺纹时出现的烂牙问题,对其进行不同温度(480~560 ℃)的退火处理,并利用金相显微镜、维氏硬度计和万能试验机对退火后合金的组织和性能进行了观察和测试,且进行了螺纹滚压测试。结果表明,随退火温度升高,VW94M镁合金组织中孪晶数量先增多后减少,相应的伸长率先升高后降低。高密度孪晶主导了塑性变形机制,有效提升了镁合金在冷成形过程中的协调变形能力。退火温度为520 ℃时,孪晶数量最多,组织中有50%以上的高密度孪晶,平均伸长率达15.8%左右,平均硬度约90 HV,显著改善了VW94M镁合金的滚压成形性能,成功解决了滚压螺纹过程中的烂牙问题。

Q550D钢厚板辊式淬火过程的组织与应力演化规律

王宇阔, 丁祎, 魏敬兵, 李鸿煊, 王月香, 张驰

2026, 51(2): 305-312. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.046

摘要 ( 4 )

PDF (3508KB) ( 0 )

为了探究Q550D钢厚板淬火过程中组织与应力的演化规律,基于有限元软件Deform的热处理模块,建立了Q550D钢厚板在辊式淬火机中淬火过程的热-力-组织多场耦合的数值模型,并与工业辊式淬火后钢板样品的组织和应力进行了对比分析。结果表明:60 mm厚的Q550D钢板经过辊式淬火机淬火后,表层为马氏体组织,1/4厚度处与心部为贝氏体与铁素体的混合组织。表层的硬度为440 HV0.5,心部的硬度为220 HV0.5。淬火应力模拟值为:表层受到-645 MPa的压应力,心部受到273 MPa拉应力,残余应力测试值与模拟结果误差在20%以内,验证了模型的准确性。辊式淬火后钢板的残余应力是热应力与组织应力共同作用的结果。随着宽厚板厚度的增加,钢板整体残余应力水平增大,通过适当降低淬火机辊道速度或增大淬火机高压区水量的手段可以降低钢板整体的残余应力。

真空气淬冷却模式对流场与温度场的影响

白鹭, 张小娟, 周钟平, 王婧, 何敏, 向超

2026, 51(2): 313-318. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.047

摘要 ( 2 )

PDF (4219KB) ( 0 )

采用温度曲线实测与热处理仿真相结合的方式,建立了大长径比薄壁燃烧室壳体多发件炉条件下真空气淬过程中炉内温度场、流场仿真分析模型。为减小壳体淬火畸变,采用改变设备出风口组合方式的方法,改善淬火过程充气及内循环阶段的流场及温度场分布。结果表明,原始4风口装炉3个壳体条件下,由于设备本身结构特点,燃烧室壳体存在阴阳面差异及炉内上下区域差异,各位置壳体的冷却速度整体呈现为阳面上>阳面下>阴面上>阴面下。冷却模式调整后,3风口模型和原始模型效果相近,对流场、温度场影响效果甚微,而1风口模型影响较大,可提升壳体背风面的冷却速度18%以上,温差降低31.5%以上,提高了壳体的温度均匀性。经产品应用验证畸变程度减小22.2%,力学性能均满足设计指标要求,该改进措施对燃烧室壳体的力学性能基本没有影响。

(MoW)_0.5(TiZrTa)_0.5高熵合金表面金刚石薄膜的制备及其耐蚀性

孙洁, 梁金伟, 赵炯, 陈思凡, 孙绍恒, 王永胜, 于盛旺

2026, 51(2): 319-325. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.048

摘要 ( 2 )

PDF (3142KB) ( 0 )

采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在(MoW)_0.5(TiZrTa)_0.5高熵合金表面沉积金刚石薄膜,并对其耐蚀性进行了研究。SEM及XRD结果发现:沉积10 min时,试样表面未形成连续金刚石薄膜,且晶粒尺寸较小;沉积20 min时,试样表面金刚石连续成膜,最大晶粒尺寸约为400 nm;沉积30 min时,试样表面形成尺寸达10~20 nm的连续纳米金刚石薄膜。沉积金刚石薄膜试样结构均由金刚石薄膜、碳化物层和高熵合金组成,其中,碳化物包括MoC₍₁₀₃₎、Mo₂C₍₁₀₁₎和W₂C₍₁₀₁₎等。电化学测试结果表明:沉积10 min试样由于未形成连续薄膜导致耐腐蚀性能较差;沉积20 min试样的耐腐蚀性能最好,具有最小自腐蚀电流密度(4.752×10^-7 A/cm²)和最大的极化电阻(134.860 kΩ),且自腐蚀电位达到-0.286 V(vs SCE);沉积30 min试样由于产生纳米金刚石相导致缺陷和晶界增多,晶间腐蚀加剧,耐腐蚀性能较沉积20 min试样有所下降。

激光熔覆共晶高熵合金涂层的制备及性能

刘泽宇, 马占山, 史海江, 余烁, 徐鑫, 龙海洋, 裴未迟, 周建辉, 薛全会

2026, 51(2): 326-333. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.049

摘要 ( 2 )

PDF (4629KB) ( 0 )

为了获得成形质量好、综合性能优良的共晶高熵合金涂层,基于响应面法设计了不同工艺参数下激光熔覆共晶高熵合金涂层的试验,以激光功率、扫描速度、送粉率作为试验因素,稀释率、宽高比、显微硬度作为响应量,建立了涂层形貌的预测模型,分析各工艺参数对涂层质量的影响,优化得到一组最优工艺参数组合,并对优化结果进行了试验验证。结果表明:扫描速度与送粉速率对涂层宽高比的影响最为显著,送粉速率对稀释率的影响最大,激光功率、扫描速度、送粉速率对显微硬度的影响均较为显著。优化后的最优工艺参数为:激光功率1850 W,扫描速度9 mm/s,送粉率3.85 r/min。EBSD结果表明涂层的平均晶粒尺寸较小且无明显的择优取向,显微硬度测试表明涂层的平均显微硬度为340 HV0.2,相较于基体(220 HV0.2)提高了54.54%。

高频感应熔覆-电接触强化复合工艺制备WC/Ni60涂层的组织与性能

毕雅萱, 赵帅

2026, 51(2): 334-339. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.050

摘要 ( 3 )

PDF (3307KB) ( 0 )

采用高频感应熔覆-电接触强化复合工艺,在退火态42CrMo钢表面制备了WC/Ni60涂层,涂层经处理后形成345~520 μm的有效致密层,并通过超景深显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机对涂层的微观组织和力学性能进行分析。结果表明,电接触强化处理显著细化WC/Ni60涂层的晶粒,提高涂层的致密性。电接触强化处理后,涂层中生成了W₂C、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆等硬质相,涂层显微硬度从电接触强化前的600~650 HV0.2提高至700~900 HV0.2。电接触强化后涂层耐磨性表现优异,10 h磨损试验后,其磨损量分别仅为未强化涂层和42CrMo钢基体的18%和13%,耐磨性分别提升了5.6倍和7.7倍。

新工科背景下AI赋能《金属材料及热处理》实验教学改革探索

谢芋江, 周培山, 文雄, 冷曼希

2026, 51(2): 340-346. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.02.051

摘要 ( 2 )

PDF (2455KB) ( 0 )

新工科建设背景下,《金属材料及热处理》课程传统的实验教学面临安全隐患、时空限制、组织转变过程抽象、分析浅层化等瓶颈,难以适配复合型工程技术人才培养需求。立足“虚实结合、人机协同、数据驱动、深度探究”的核心理念,探索构建AI赋能的实验教学新体系。通过整合机器学习与数据预测、虚拟仿真与数字孪生、计算机视觉与图像识别等技术模块,重构“课前-课中-课后”三段式教学模式,同时以“碳钢热处理综合实验”“钢的淬透性及淬硬性实验”为案例,探索工艺参数智能推荐、过程虚拟可视化、数据自动分析等融合路径,并基于AI建立多元评价体系,解决传统实验教学的瓶颈问题。

本期目录