金属热处理

中国热处理2035发展纲要

2025, 50(1): 1-5.

摘要 ( 57 )

PDF (1038KB) ( 59 )

标准热处理态11%Cr铁素体/马氏体钢辐照前后的显微组织

沃建行, 沈寅忠

2025, 50(1): 6-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.001

摘要 ( 76 )

PDF (2775KB) ( 56 )

采用透射电镜和能谱分析技术对标准热处理态11%Cr铁素体/马氏体钢辐照前后的微观结构进行了详细研究。结果表明:辐照前后11%Cr铁素体/马氏体钢中主要组织为回火马氏体,内含微量δ-铁素体。辐照前马氏体板条的边界和内部含有少量的析出相颗粒,其尺寸较小;在δ-铁素体与基体界面含有一些不规则的块状黑色大颗粒;δ-铁素体内部没有析出相颗粒。辐照后在马氏体板条的边界和内部出现了大量的棒状和块状析出相颗粒,其数量相比辐照前明显增多,其尺寸相比辐照前增大;在δ-铁素体与基体界面交汇处不规则的块状黑色大颗粒数量相比辐照前增多;在δ-铁素体内部生成了大量块状和针状的析出相,该类析出相可能为富Cr的氮化物,富Cr的碳氮化物和Fe-W类析出相。辐照后马氏体板条内部的析出相颗粒为富Cr的M₂₃C₆相,与辐照前富Cr的M₂₃C₆相对比,M₂₃C₆相的中Cr和Ta元素含量稍微下降,Fe和Nd元素含量少量上升,但总体来说,富Cr的M₂₃C₆析出相的平均金属元素成分含量变化相对较小。

高强耐蚀铁基中熵合金的组织与性能

代春朵, 李江文, 郭呈宇, 张勇, 孙美慧, 李天怡, 巩俐, 潘悦

2025, 50(1): 12-21. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.002

摘要 ( 48 )

PDF (4511KB) ( 25 )

利用Python语言编辑Thermal-Calc指令进行合金相组成的高效计算,依据设计原则获得两种L2₁析出相比例大于15%的铁基中熵合金。采用大变形冷轧结合中温时效工艺进行组织调控以获得优异的强塑性匹配。结果表明,1号合金抗拉强度及伸长率分别为1592 MPa、17.50%,2号合金抗拉强度及伸长率分别为1682 MPa、13.50%。与此同时,两种合金在3.5wt%NaCl溶液中都形成了稳定的钝化膜,点蚀电位接近0 V(vs SCE),具有良好耐蚀性。两种合金基体相主要为FCC固溶体,并有少量的BCC相,大变形冷轧配合中温时效使得合金具有未完全回复的细小晶粒组织,伴有多相多尺度析出相形成,与FCC基体形成软硬相配合,提高合金的强塑性。析出强化、位错强化及细晶强化共同作用提高合金强度。合金的高塑性是由于中温时效缓解应力集中,FCC基体的良好塑性可以有效减缓裂纹形成及裂纹扩展,加之Heusler_L21相与基体的低错配度也能减缓相界微裂纹的形成,使得两种中熵合金保持高塑性。

Fe-Mn-Al-C系低密度钢中κ-碳化物研究进展

李昌昊, 刘智, 章小峰, 杨永, 周华生, 赵鑫磊

2025, 50(1): 22-30. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.003

摘要 ( 39 )

PDF (3355KB) ( 17 )

作为新一代汽车用钢,Fe-Mn-Al-C系低密度钢因其强度高、密度低、塑韧性良好等优点,是未来汽车轻量化研究的潜力材料。κ-碳化物会影响钢材的综合力学性能,因此本文详细阐述了Fe-Mn-Al-C系低密度钢中κ-碳化物特征及形成机理、合金元素含量差异对κ-碳化物的影响、固溶时效处理对κ-碳化物的影响以及κ-碳化物对强韧化机制的影响,认为应合理控制Fe-Mn-Al-C钢中Al、Mn的质量分数,为κ-碳化物析出提供驱动力,固溶时间以900~1100 ℃为宜,之后在450~600 ℃之间进行时效,时效时间以1~2 h为宜,避免在晶界处析出粗大的κ-碳化物恶化材料性能。

加热时间对60Cr13不锈钢刀具表面氧化和脱碳的影响

纪显彬, 潘吉祥, 李照国, 魏海霞, 钱张信

2025, 50(1): 31-35. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.004

摘要 ( 38 )

PDF (3078KB) ( 16 )

研究了在1050 ℃下,不同加热时间(20、40 min)对60Cr13不锈钢刀具表面氧化和脱碳的影响。结果表明,在1050 ℃加热温度下,较长的保温时间导致60Cr13不锈钢刀具表面出现严重的内部氧化和晶界氧化,氧化层厚度达到15~17 μm。此外,延长保温时间,在高温环境下,氧化反应随之加剧,一方面,氧气不断向钢材内部扩散;另一方面,钢材中的碳元素则向外迁移。由于碳原子的扩散速率超过了氧化速率,加剧了表面脱碳过程,降低了表层的碳含量,从而导致60Cr13不锈钢刀具表面硬度降低。

钒对过共析工具钢组织与性能的影响

杨玉, 王天筱, 艾铖珅, 许成

2025, 50(1): 36-41. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.005

摘要 ( 29 )

PDF (4094KB) ( 17 )

为研究钒元素在过共析工具钢中的作用,采用显微组织观察、力学性能测试、热处理试验和磨粒磨损试验等技术手段,对比分析了含钒和不含钒两种过共析工具钢热轧态及热处理后的组织和性能。结果表明:相同热轧工艺条件下,含钒钢中有直径不超过10 nm的细小VC粒子析出,珠光体团更小,片间距更细,其屈服强度、抗拉强度及硬度比不含钒钢的分别高出116 MPa、179 MPa和3.2 HRC。淬火后550 ℃以下温度回火时,随回火温度升高,两种成分过共析工具钢硬度均逐渐降低,磨损率均逐渐增加。相同热处理工艺条件下,含钒工具钢硬度更高,磨损率更小,抗回火性能更好,450 ℃回火硬度仍达53 HRC以上,磨损率仍在23 mg·km^-1以下。500 ℃回火是含V钢耐磨损性能恶化的转折点,500 ℃及以上温度回火时,含V钢中析出尺寸100 nm以上的VC粒子,导致磨损率明显增加,耐磨性能恶化。

Nd₂Fe₁₄B/PrCo₅纳米双相快淬带的磁性能与相互作用

薄宇, 左建华, 王浩, 鲁伟

2025, 50(1): 42-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.006

摘要 ( 19 )

PDF (2454KB) ( 11 )

采用感应熔炼和熔体快淬法制备Nd₂Fe₁₄B/PrCo₅纳米双相快淬带,研究了PrCo₅含量对快淬带相结构、磁性能和交换耦合作用的影响。XRD测试结果表明,快淬带具有Nd₂Fe₁₄B和PrCo₅双硬磁相,并且在制备过程中并未氧化和产生新相。PrCo₅含量对磁性能影响明显,适量添加PrCo₅有助于提升矫顽力,但剩磁、最大磁能积随PrCo₅含量的增加而降低。回复曲线研究表明,回复曲线的“开口”现象与PrCo₅含量有关;δ_M曲线测试表明Nd₂Fe₁₄B/PrCo₅快淬带存在强烈的交换耦合作用。综合分析,PrCo₅含量为12%时Nd₂Fe₁₄B/PrCo₅纳米双相快淬带获得最优磁性能,剩磁M_r=8.73 kGs,矫顽力H_cj=11.03 kOe,最大磁能积(BH)_Max=15.83 MGOe。

稀土Ce对32MnMoNiCu铸钢微观组织与力学性能的影响

李建国, 贾冬生, 赵银虎, 刘玉宝, 王旭, 赵磊城, 兰岳光

2025, 50(1): 47-52. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.007

摘要 ( 22 )

PDF (4245KB) ( 13 )

通过在32MnMoNiCu铸钢中添加稀土铈铁合金,采用扫描电镜观察、拉伸和冲击性能测试等方法,研究稀土Ce对铸钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:稀土Ce能够细化铸钢中铁素体组织,将长条状的夹杂物改变成球状,并且减小夹杂物尺寸;稀土Ce在钢中主要以CeAlO₃形式存在,与MnS夹杂物未发生反应;稀土Ce在32MnMoNiCu铸钢中通过析出强化和细晶强化的方式,使抗拉强度和屈服强度分别提高了12.3%和23.4%,但稀土Ce增加了板条状铁素体的比例,导致伸长率和冲击吸收能量分别降低了11.1%和7.4%。

TiAl-V-Cr合金近α相区的热变形行为

刘宏武, 高帆, 冯像征, 李臻熙, 戴松嵒, 王青峰

2025, 50(1): 53-57. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.008

摘要 ( 24 )

PDF (3175KB) ( 4 )

采用热物理模拟技术与SEM、EBSD、OM等组织表征方法研究了不同初始组织状态、应变速率及变形量对Ti-44Al-5V-1Cr合金近α相区(1250 ℃)热变形行为及组织的影响规律。结果表明:合金在1250 ℃热变形时,相同应变速率条件下,不同初始组织状态的流变应力差异较小,相同组织状态下,应变速率对流变应力的影响相对较大,随着应变速率的降低,流变应力明显降低;合金在近α相区热变形时以发生α相的动态再结晶为主,动态回复为辅,β相的存在能够有效抑制α晶粒的长大;变形程度的增加有助于细化α晶粒尺寸;合金在1250 ℃大挤压比热挤压加工后获得了较为均匀细小的全片层组织,平均片层尺寸在12~23 μm范围内。

海洋平台用EH36钢的SHCCT曲线测定与分析

王程明, 白丽娟, 宋月, 刘丽君, 谷秀锐, 李惠敏

2025, 50(1): 58-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.009

摘要 ( 22 )

PDF (3197KB) ( 6 )

以海洋平台用钢EH36为研究对象,采用DIL805L淬火膨胀仪模拟试验钢的焊接过程,通过热膨胀法结合金相法与维氏硬度测试,建立了试验钢的SHCCT曲线,研究了不同冷却速率对焊接热影响区的组织转变规律显微组织与硬度的影响。结果表明,在整个冷速范围内,试验钢热影响区主要发生了铁素体+珠光体、铁素体+珠光体+贝氏体、贝氏体、马氏体+贝氏体4种类型的组织转变,且硬度值随冷速增加由164 HV10增加到277 HV10,当冷速低于5 ℃/s时,试验钢热影响区硬度低于母材;为保证试验钢获得良好的焊接接头性能,应控制冷速在10~20 ℃/s(即t_8/5时间控制在15~30 s)范围内。

高强度汽车紧固件用SCM415H钢的组织转变

褚峰, 李战卫, 于学森, 张继明

2025, 50(1): 63-67. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.010

摘要 ( 20 )

PDF (5651KB) ( 12 )

通过热模拟试验研究了汽车紧固件用SCM415H钢的组织转变行为。结果表明:冷速为0.25 ℃/s时,显微组织为铁素体和珠光体;冷速达到0.5 ℃/s时,开始出现贝氏体和马氏体;冷速达到5 ℃/s时,显微组织以马氏体和贝氏体为主;冷速达到15 ℃/s及以上时,显微组织以马氏体为主。等温转变时,珠光体转变的温度区间为700~575 ℃,鼻尖温度约为660 ℃,约428 s完成相变。依据试验结果,工业试制24 mm规格SCM415H钢盘条经过一球两拉后,成功试制10.9级汽车紧固件。

连续退火热镀锌工艺对含铌DP780双相钢组织与性能的影响

任宇鹏, 张鹤松, 李声慈, 刘维朋, 富聿晶

2025, 50(1): 68-74. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.011

摘要 ( 29 )

PDF (5533KB) ( 3 )

利用热镀锌模拟试验机研究了780 MPa级双相钢连续退火热镀锌过程,对比分析了直接淬火、缓冷后淬火、镀前马氏体工艺和镀后马氏体工艺对试验钢显微组织及拉伸性能的影响。结果表明:试验钢在两相区加热后的缓冷过程可以提高未转变奥氏体淬透性,得到稳定性高的岛状马氏体;镀前马氏体工艺下钢中出现了少量回火马氏体,Nb可以提高马氏体的回火稳定性,改善热镀锌双相钢的力学性能;镀后马氏体工艺和镀前马氏体工艺下钢中的析出相特征没有变化,富Nb析出相容易在先析出的TiN界面进行异质形核析出;镀前马氏体工艺获得的双相钢抗拉强度为867 MPa,伸长率为21.3%,与镀后马氏体工艺的抗拉强度(878 MPa)和伸长率(24.0%)接近;但镀前马氏体工艺获得的双相钢屈服强度(564 MPa)则较镀后马氏体工艺(611 MPa)明显减小。因此,镀前马氏体工艺可以在保证双相钢强塑性的同时,有效降低双相钢的屈强比,改善其成形性能。

热处理对51CrMnV弹簧钢力学性能和疲劳性能的影响

黄威明, 周海安, 赵秋红, 许文兵, 于鑫泓, 冯以盛, 张云山, 赵而团

2025, 50(1): 75-80. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.012

摘要 ( 32 )

PDF (3391KB) ( 16 )

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、万能拉伸试验机、冲击试验机和疲劳试验机研究了900 ℃×30 min淬火+450 ℃×90 min回火和900 ℃×30 min+350 ℃×30 min等温淬火工艺下51CrMnV弹簧钢的组织和力学性能。结果表明,经淬火回火处理后,51CrMnV钢组织由回火屈氏体组成;经等温淬火处理后,组织由贝氏体+马氏体+残留奥氏体组成。相较于淬火回火工艺,等温淬火工艺处理51CrMnV钢的力学性能和疲劳性能更好,抗拉强度提高53.6 MPa,断后伸长率提高3.1%,冲击吸收能量提高7.3 J,疲劳极限提高25 MPa。

深冷处理对核电级低碳钢微观组织及性能的影响

徐科, 胡明磊, 张维, 胡斌, 李冬升, 刘仁才

2025, 50(1): 81-87. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.013

摘要 ( 29 )

PDF (5601KB) ( 11 )

为研究深冷处理对核电级低碳钢材料力学性能及组织演变的影响,利用显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜及透射电镜等对经不同热处理工艺后20钢的力学性能及显微组织进行了表征。结果表明,回火处理促进部分残留奥氏体转变为马氏体以及碳原子的析出导致马氏体细化,使得硬度从淬火态的468.5 HV0.1提高至回火态的480.3 HV0.1;深冷处理促进试验钢中残留奥氏体转变为细小的板条状马氏体,同时,深冷处理引起试验钢中的马氏体产生晶格畸变,使得组织内应力和位错等缺陷增多,进而促进马氏体中碳原子的析出,导致析出强化作用增强,致使试验钢经淬火-深冷-回火处理的硬度提高至495.3 HV0.1。

淬火和回火温度对Cr-Mo系耐磨钢组织及力学性能的影响

李忠波, 胡海江, 何平, 任可, 袁清, 吴润

2025, 50(1): 88-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.014

摘要 ( 34 )

PDF (7400KB) ( 21 )

研究了淬火温度和低温回火温度对Cr-Mo系马氏体耐磨钢组织及力学性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,试验钢回火后的回火马氏体板条明显粗化,强度和塑韧性有所降低。1060 ℃淬火+回火下的硬度高于860 ℃淬火+回火,这是因为淬火温度高使固溶的合金元素含量更多,拥有更好的固溶强化效果。当淬火温度为860 ℃时,随回火温度升高,强度和韧性先增加后降低,200 ℃时达到最高,其抗拉强度和-40 ℃冲击吸收能量分别为1607 MPa和43.9 J,280 ℃回火时强塑积降至最低,继续提高回火温度至320 ℃,强度和韧性略有回升。当淬火温度为1060 ℃时,钢的强度随回火温度升高而降低,韧性随回火温度升高先降低后略回升,160 ℃回火时综合力学性能最好,抗拉强度和-40 ℃冲击吸收能量分别为1494 MPa和45.4 J。

脉冲磁场时效处理ZL205A铝合金的显微组织和力学性能

张颖, 麻永林, 刘永珍, 邢淑清

2025, 50(1): 97-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.015

摘要 ( 26 )

PDF (3791KB) ( 5 )

利用扫描电镜、X射线衍射仪、万能试验机研究了脉冲磁场时效处理对ZL205A铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,脉冲磁场在ZL205A铝合金时效过程中,增加了空位形成能ΔS_V,原子扩散更容易,使得时效后,基体中出现均匀细小的析出相。经脉冲磁场时效处理(195 ℃×4 h )后,抗拉强度和伸长率分别为408 MPa和11%,与某工厂常规时效工艺(155 ℃×9 h)相比,抗拉强度基本持平,伸长率提高了64%,时效时间缩短了55%。

QLT热处理对油套管用钢显微组织与力学性能的影响

刘文月, 李天怡, 安涛, 李江文, 杨博威, 解德刚

2025, 50(1): 103-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.016

摘要 ( 23 )

PDF (6259KB) ( 9 )

研究了一种高强油套管用钢在热轧态、860 ℃淬火态以及860 ℃淬火+800 ℃两相区淬火+200、660 ℃回火(QLT)处理后的显微组织和力学性能,并利用EBSD和TEM深入研究了高温和低温QLT处理后的微观组织特征与力学性能的关系。结果表明:热轧态试验钢的微观组织为粒状贝氏体+珠光体+少量多边形铁素体;经860 ℃淬火后,组织为板条马氏体以及少量贝氏体;经低温QLT处理后,组织转变为回火马氏体和铁素体,屈服强度为936 MPa,抗拉强度为1260 MPa,屈强比为0.74,0 ℃冲击吸收能量为40 J,此时试验钢中小角度晶界占34.9%,位错密度为10.2×10¹⁴ m^-2,等效晶粒尺寸为1.43 μm;经高温QLT处理后,组织转变为回火索氏体和铁素体,应力-应变曲线出现屈服平台,屈服强度为833 MPa,抗拉强度为912 MPa,屈强比高达0.91,0 ℃冲击吸收能量提高至93 J,具有最佳的强韧性匹配,此时试验钢中小角度晶界占比降低至30.9%,位错密度减小至9.6×10¹⁴ m^-2,等效晶粒尺寸减小至1.39 μm,这使得试验钢的强度下降,同时塑性有所上升。

淬火工艺对500 MPa级热轧态海工钢组织与力学性能的影响

脱臣德, 高擎, 张勇伟, 史术华, 冯赞

2025, 50(1): 110-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.017

摘要 ( 23 )

PDF (9252KB) ( 3 )

为研究500 MPa级海工钢组织和低温韧性的主要影响因素,采用淬火+回火工艺探究淬火温度对热轧态试验钢组织和力学性能的影响,同时明确裂纹在不同显微组织中的扩展机制。结果表明:亚温淬火(800 ℃和850 ℃)时,显微组织以铁素体和马氏体为主,随着淬火温度升高,组织中铁素体体积分数降低。高温淬火(910~1010 ℃)后显微组织完全由板条状马氏体组成,板条尺寸随淬火温度升高而增加,进而导致试验钢的强度升高,低温韧性和均匀延伸率降低。试验钢获得最优强韧性的热处理工艺为910~960 ℃淬火+500 ℃回火。试验钢中的裂纹大多起源于回火组织中软硬相界面处,其在铁素体晶粒和马氏体板条边界沿直线扩展,终止于原始奥氏体晶界处。组织中大角度晶界比例的提高有助于试验钢低温韧性的提升。

两相区淬火温度对Cr-Mn-Si低合金钢组织及性能的影响

高鑫, 李明东, 苏杰, 姜庆伟, 夏世洪, 张永强, 宁静

2025, 50(1): 119-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.018

摘要 ( 20 )

PDF (4990KB) ( 6 )

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验机、冲击试验机等研究了两相区淬火温度对Cr-Mn-Si低合金超高强度钢的显微组织及力学性能的影响。结果表明:试验钢在两相区790~850 ℃内淬火时,在790~820 ℃内随着淬火温度的升高,碳化物逐渐溶解,铁素体含量不断降低,马氏体含量升高,强度不断上升;当淬火温度为830 ℃时,铁素体基本消失,强度达到峰值;当淬火温度≥850 ℃时,碳化物消失,组织结构主要由马氏体+残留奥氏体组成,材料的强韧性基本保持不变。试验钢在850 ℃淬火+230 ℃回火时即可获得最佳力学性能,此时抗拉强度为1770 MPa、屈服强度为1447 MPa,断后伸长率为12%、断面收缩率为53%、冲击吸收能量为71 J。

深冷-固溶-时效强化真空压铸铝合金的腐蚀行为

李志强, 刘光磊, 丁冉, 许福海, 陶诚, 刘海霞, 程晓农

2025, 50(1): 126-132. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.019

摘要 ( 20 )

PDF (4040KB) ( 2 )

研究了深冷-固溶-时效处理对真空压铸铝合金微观组织、力学性能的影响及其在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间后的腐蚀行为。结果表明,深冷-固溶-时效处理能够有效提升真空压铸铝合金的力学性能,其抗拉强度强度由铸态的184.8 MPa提升到249.5 MPa,硬度由90.3 HV0.1提高到124.6 HV0.1,伸长率由6.3%提升到7.7%。热处理促使铝合金的α-Al相、Si相和Al₅FeSi相变得细小且分布均匀,在浸泡腐蚀时有利于形成更为致密、更为均匀的钝化层,间接阻碍了氯离子向铝合金内部组织的侵入。与铸态合金相比,深冷-固溶-时效后合金的腐蚀进展缓慢,耐蚀性得到显著提升。

时效处理对石墨烯/Al-Zn-Mg-Cu合金复合材料性能的影响

郝莹, 王明伟

2025, 50(1): 133-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.020

摘要 ( 26 )

PDF (4264KB) ( 3 )

以Al-Zn-Mg-Cu合金粉为基体,石墨烯为增强相,采用真空热压烧结和热挤压工艺制备0.5wt%石墨烯增强Al-Zn-Mg-Cu基复合材料,并对其进行固溶时效处理,研究时效工艺对复合材料性能的影响及石墨烯对Al-Zn-Mg-Cu基体的增强机制。结果表明,在120 ℃时效24 h条件下复合材料的力学性能最佳,抗拉强度达到505.92 MPa。由显微组织表征可知,120 ℃时效24 h条件下复合材料中黑色块状第二相最多,主要是石墨烯以及少量的析出相,石墨烯增强相弥散分布于大晶粒的晶界处,会钉扎晶界,减少亚晶界的合并,从而阻碍位错运动。经T6时效(120 ℃×24 h)的石墨烯/Al-Zn-Mg-Cu复合材料中MgZn₂相和Mg₂Si相较多。石墨烯的加入也有利于第二相的析出,更容易钉扎晶界,有利于力学性能的改善。

不同氮含量镀锡板连续退火后的组织与性能

兰昊天, 宋乙峰, 岳重祥, 杨佳伟

2025, 50(1): 140-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.021

摘要 ( 14 )

PDF (4423KB) ( 3 )

采用连续退火试验机对不同氮含量镀锡板进行不同温度(595~710 ℃)连续退火试验,对退火处理镀锡板的组织形貌、晶粒尺寸、硬度和拉伸性能进行分析。结果表明,氮含量的增加提升了镀锡板的再结晶温度,同时起到细化晶粒和抑制晶粒长大的作用。高氮含量镀锡板的硬度、强度均高于低含量镀锡板。析出氮化物主要为弥散的矩形TiN和AlN,析出物随着氮含量的提升而增多。当退火温度提升至690 ℃以上时,不同氮含量镀锡板中片层状珠光体沿晶界分布,取代沿轧制方向分布的粒状珠光体。根据试验结果,将工业生产高硬度镀锡板的连续退火温度控制在645~660 ℃范围,可减小硬度波动,提升制罐效率。

连续退火温度对冷轧含钛超低碳钢组织和性能的影响

马光宗, 谷田, 王淑华, 姜嘉玮, 孙璐, 王耐

2025, 50(1): 146-149. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.022

摘要 ( 18 )

PDF (2373KB) ( 5 )

以含Ti超低碳钢为研究对象,研究了连续退火温度对拉伸性能、氢渗透性能、显微组织和析出物的影响。结果表明,随着退火温度的升高,试验钢的强度逐渐降低,成形性能、氢渗透性能逐渐升高,晶粒平均尺寸逐渐增加,粒径≤50 nm的小尺寸析出物比例明显增多。当退火温度为830 ℃时,抗拉强度为290 MPa,屈服强度为130 MPa,断后伸长率A₈₀为46.5%,n值为0.25,r值为3.0,氢渗透时间为12.0 min,晶粒平均尺寸为14.3 μm,成形性和氢渗透性能最佳。

固溶时效处理对N03360镍铍合金组织的影响

刘松, 刘弢

2025, 50(1): 150-154. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.023

摘要 ( 16 )

PDF (3695KB) ( 4 )

采用光学显微镜、显微硬度计等手段,研究了固溶处理温度(1030~1190 ℃)、时效温度(460~530 ℃)及保温时间(0.5~2 h)对含钛元素的N03360镍铍合金组织的影响。结果表明,固溶温度超过1100 ℃时,N03360合金晶粒有长大的趋势。当温度超过1170 ℃时,会引起过烧,局部晶界熔化,镍铍化合物团聚。N03360合金在晶界处不连续脱溶过程中产生的富铍相,会使其硬度降低。固溶温度越高,其时效处理产生的不连续脱溶过程越剧烈;时效温度过高及保温时间过长也会使N03360合金晶界处不连续脱溶过程失去控制。

不同材料夹送辊堆焊层退火处理后的组织及性能对比

滕宏胤, 王银军, 吴索团

2025, 50(1): 155-161. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.024

摘要 ( 16 )

PDF (4699KB) ( 4 )

为提高夹送辊性能,延长使用寿命,针对现用的Delstain-442焊丝及拟替换的Multipass-249及Multipass-224HC两种焊丝展开研究,对比了3种焊丝制备的堆焊层经不同温度(500 ℃和540 ℃)退火处理后的组织和性能变化。结果表明,经退火处理后,3种堆焊层中的残留奥氏体均向马氏体转化,Delstain-442堆焊层组织转化更为充分。540 ℃退火Multipass-249堆焊层的韧性更好,组织更稳定,有更好的高温耐磨性能。540 ℃退火Delstain-442堆焊层也能获得更好的高温硬度和高温耐磨性能。Multipass-224HC堆焊层具有较高的脆性,两种温度退火处理后均有良好的耐磨性,磨损率相对Delstain-442降低了一个量级。540 ℃退火处理Multipass-249堆焊层综合性能较好,但由于冲击韧性存疑,是否可替换Delstain-442还需进一步验证。

退火温度对铝/钛/钢爆炸复合板耐腐蚀性能的影响

孙昊, 李南南, 朱磊

2025, 50(1): 162-168. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.025

摘要 ( 24 )

PDF (5398KB) ( 9 )

利用人工海水自然浸泡试验、电化学测试和微区电化学试验等研究了退火温度对1060Al/TA2/CCSB钢爆炸复合板在人工海水中的耐腐蚀性的影响。结果表明,复合板在人工海水溶液中主要发生点蚀。随着退火温度的升高,复合板的耐腐蚀性发生变化,在350 ℃时,交流阻抗谱半径最大,在极化曲线中出现了钝化区,电流密度最低,1060Al/TA2与TA2/CCSB钢两个结合界面电位差值最小,复合板的耐蚀性最好。微区电化学测试结果表明,TA2/CCSB钢界面的耐腐蚀性能更好。因此,在经过退火处理后,复合板的耐腐蚀性提高。

Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢热锻环粗晶粒的遗传及细化

丁雅莉, 高齐, 王敖

2025, 50(1): 169-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.026

摘要 ( 18 )

PDF (3087KB) ( 4 )

针对Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢热锻环的晶粒粗大问题,研究了锻态粗晶的遗传温度范围,确定了细化晶粒的再结晶温度(T_re),同时研究了重复加热/冷却的晶粒细化效应以及其对力学性能的影响。结果表明:在试验钢Af以上很宽的温度范围内遗传锻态粗晶,950 ℃附近固溶处理后形成晶界完全封闭、明显细化的奥氏体晶粒,表明再结晶温度T_re≈950 ℃,进一步提高固溶温度时晶粒持续长大;略低于950 ℃重复加热/冷却时晶界大幅迁移形成晶界未封闭、尺寸明显细化的晶粒,在950 ℃重复加热/冷却仍有细化晶粒作用,但进一步提高温度重复加热/冷却时的晶粒细化作用减弱,1050 ℃重复加热/冷却不再有晶粒细化效果;875 ℃重复加热/冷却时细化晶粒能明显改善其冲击性能,但抗拉强度和屈服强度下降,表现出强度随晶粒尺寸细化而下降的现象;925 ℃和975 ℃(T_re附近)加热/冷却1次的强度和韧性与875 ℃加热/冷却3次的接近,虽然重复加热/冷却时晶粒略有细化,但力学性能无明显变化。

300M钢等温淬火相变特性及力学性能

赵晓宇, 张铮, 杨慧君, 石晓辉, 张敏, 乔珺威

2025, 50(1): 173-179. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.027

摘要 ( 22 )

PDF (5448KB) ( 4 )

利用热膨胀仪、彩色金相、扫描电镜和透射电镜等研究了300M钢在Ms附近240~320 ℃范围内的等温淬火工艺对相变特性和力学性能的影响。结果表明,在Ms以下等温淬火时300M钢先产生无热马氏体,缩短贝氏体相变孕育期。与Ms以上的320 ℃等温淬火工艺相比,在Ms以下的260 ℃等温淬火时残留奥氏体由块状M/A岛的形态转变为存在于贝氏体板条之间的薄膜形态,且贝氏体板条平均宽度下降,抗拉强度由1550 MPa提高至1930 MPa,断裂总延伸率由7.7%提高至9.2%,强度和塑性同步提高。

回火对含稀土空冷贝氏体油套管用钢组织与性能的影响

韩强, 高智敏, 贾欣, 李涛, 孙昭琦, 代从伟

2025, 50(1): 180-186. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.028

摘要 ( 19 )

PDF (5187KB) ( 5 )

对比研究了添加稀土Ce和不同回火工艺对空冷贝氏体油井管钢的显微组织、第二相析出行为及硬度的影响,采用热膨胀仪对稀土和非稀土贝氏体钢的相变点进行了测定,使用金相显微镜和透射电镜对回火后的微观组织和第二相进行观察分析,使用热力学计算软件对第二相析出行为进行模拟计算,采用洛氏硬度计对试验钢回火后的硬度进行测试。结果表明,经200、450和650 ℃回火不同时间后,非稀土贝氏体钢的组织分别为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体,稀土贝氏体钢的组织分别为回火马氏体、回火屈氏体、回火屈氏体+回火索氏体。650 ℃回火60 min时,贝氏体钢中的第二相为(Fe,Cr)₃C和Cr₂₃C₆型碳化物。随回火温度的升高和回火时间的延长,稀土和非稀土贝氏体钢的硬度总体呈下降趋势,在450 ℃回火120 min时发现二次硬化现象,且稀土贝氏体钢的硬度高于非稀土贝氏体钢。稀土Ce的加入对贝氏体钢具有提高相变点温度,推迟珠光体转变,提高硬度的作用。

TiC纳米颗粒强化9Cr耐热钢的微观组织及力学性能

朱晓龙, 王争辉, 王文焱, 谢敬佩, 刁晓刚, 张飞扬

2025, 50(1): 187-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.029

摘要 ( 21 )

PDF (7799KB) ( 4 )

为提高汽轮机用耐热钢的高温强度,制备了添加不同含量TiC纳米颗粒(质量分数分别为0%、0.01%、0.05%、0.1%)的9Cr耐热钢,利用高温激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析了含0.01%TiC纳米颗粒耐热钢的显微组织,并通过拉伸和冲击试验分析了力学性能。结果表明,TiC纳米颗粒的加入能明显增强9Cr耐热钢的600 ℃高温强度,且当添加量为0.01%时,抗拉强度最大为356 MPa,断裂时应变为38%;含0.01%TiC纳米颗粒的9Cr耐热钢在空冷条件下得到马氏体组织,第二相碳化物类别为M₆C,TiC纳米颗粒分布在晶内起到弥散强化作用;添加量为0.01%的耐热钢经1040 ℃退火+990 ℃正火+740 ℃回火后的综合力学性能优良,硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率分别为177 HBS、734 MPa、538 MPa、15.45%和31.15%,拉伸断口观察有大量韧窝,为韧性断裂;室温冲击吸收能量为116 J,韧脆转变温度FATT₅₀为-15 ℃。

氮对冷轧022Cr18Ni8N亚稳奥氏体不锈钢组织及力学性能的影响

刘锦润, 郎宇平, 陈海涛, 冯翰秋, 高智君, 张正富

2025, 50(1): 195-200. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.030

摘要 ( 14 )

PDF (3587KB) ( 3 )

以不同氮含量(0%、0.02%、0.05%和0.14%)的022Cr18Ni8N亚稳奥氏体不锈钢为研究对象,利用OM、EBSD和XRD等对冷轧前后试验钢的组织变化进行表征,并对其进行室温拉伸试验,研究氮对其组织和性能的影响。结果表明,氮能提高亚稳奥氏体不锈钢中奥氏体的稳定性,降低冷变形过程中形变诱导马氏体的产生;形变诱导马氏体在变形带与变形带交叉点、单独变形带处、变形带和晶界交叉点形核;适量氮通过调控相变强化和固溶强化两种强化机制,使亚稳奥氏体不锈钢获得较好的综合力学性能。

晶粒尺寸对GH4720Li镍基合金650 ℃拉伸性能的影响

郭婧, 温晓灿, 王强, 何歆, 吕少敏, 谢兴飞, 曲敬龙, 杜金辉

2025, 50(1): 201-205. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.031

摘要 ( 22 )

PDF (2959KB) ( 10 )

对GH4720Li合金棒材进行不同温度(1100、1090、1080和1070 ℃)固溶处理,得到4种不同组织形态(平均晶粒尺寸分别为24、18、15和3~5 μm)合金,研究了晶粒尺寸对合金650 ℃高温拉伸性能的影响。结果表明,随晶粒尺寸的减小,GH4720Li合金650 ℃强度增加,同时伴随塑性的降低;当晶粒尺寸进一步降低到3~5 μm时,塑性开始增加,此时合金具有最优的650 ℃综合拉伸性能。这归因于一次γ′强化相对晶界的钉扎作用,获得细小晶粒组织,不仅提供大量晶界,提高强度,同时可以分散塑性变形,降低应力集中,改善塑性。同时适量二次和三次γ′强化相可进一步保证合金的强度。

时效温度对7055铝合金晶间腐蚀敏感性的影响

朱聪, 王芝秀, 王烨, 李海

2025, 50(1): 206-212. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.032

摘要 ( 16 )

PDF (4728KB) ( 2 )

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、硬度测试、晶间腐蚀测试等方法研究了时效温度(150、180、210 ℃)对喷射成形7055铝合金晶间腐蚀敏感性的影响。结果表明,在相同硬度条件下,欠时效合金发生晶间腐蚀,而峰时效及过时效合金发生点蚀。随着时效温度的升高和时效时间的延长,合金晶间腐蚀敏感性降低,腐蚀形貌由晶间腐蚀向点蚀转变。时效温度由150 ℃提高至210 ℃,晶界析出相(GBPs)由连续分布向断续分布转变,GBPs中的Cu含量从3.82%升高至5.02%,无沉淀析出带(PFZs)宽度从37 nm增加到55 nm。合金晶间腐蚀敏感性的变化源于GBPs的粗大且不连续分布、PFZs宽度的增加以及GBPs中Cu元素偏聚的共同作用。

冷却温度对热轧双相钢组织和力学性能的影响

王成, 刘亚军, 陈志辉, 童善康, 甘晓龙

2025, 50(1): 213-218. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.033

摘要 ( 19 )

PDF (2925KB) ( 9 )

基于薄板坯连铸连轧工艺条件,通过光学显微镜、万能拉伸机、显微硬度计和X射线衍射仪研究了不同冷却温度对双相钢DP600组织和性能的影响。研究发现,随着冷却温度从640 ℃升高到720 ℃,屈服强度和抗拉强度先下降后上升,断裂总延伸率降低。此外,硬度随着冷却温度增加呈先降低后增加趋势,与强度变化趋势相吻合。试验钢在720 ℃进行冷却后可以获得较高的强度和硬度。铁素体晶粒尺寸随着冷却温度的升高先升高再降低,马氏体体积分数逐渐增加。根据双相钢的强化机理计算表明不同冷却温度下试样的强度差异主要来源于细晶强化、相变强化和位错强化的不同,其中以细晶强化和位错强化为主,强度理论计算结果与试验结果的趋势相吻合。

峰时效对喷射沉积挤压7075铝合金压缩性能的影响

李杨阳, 于欣冉, 孟涛, 仲加文, 张尧成

2025, 50(1): 219-223. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.034

摘要 ( 22 )

PDF (2181KB) ( 4 )

对喷射沉积挤压成形7075铝合金进行固溶+峰时效(470 ℃×2 h,水冷,120 ℃×24 h,空冷)处理,对其微观组织和压缩性能进行表征。结果表明,喷射沉积挤压态7075合金微观组织由铝基体和沿挤压方向分布的粗大棒状η(MgZn₂)相组成。经固溶+峰时效处理后,合金发生完全再结晶,晶粒尺寸为20~30 μm,有大量强化相η′(MgZn₂)相和GP区析出。合金的压缩应力随着应变的增加而缓慢上升。喷射沉积挤压态和峰时效态合金(压缩应变为0.5时)的抗压强度和压缩应力分别为475.8~540.6 MPa和700.1~807.7 MPa。峰时效态合金中的纳米级强化相阻碍位错运动从而显著提高了合金的压缩性能。两种状态合金的室温压缩应力对准静态的应变速率不敏感。喷射沉积挤压态合金断裂机制为穿晶和沿晶混合断裂形式,峰时效态合金呈现为沿晶断裂机制。采用喷射沉积挤压技术获得均匀微观组织和过饱和固溶体,以及固溶+峰时效获得的再结晶晶粒是保证7075铝合金超高强度并同时克服其塑性差的关键。

退火时间对冷轧1.0%Si无取向硅钢组织和织构的影响

郭函, 玄东坡, 徐宁, 董林硕, 张健, 李志坚, 刘旭明

2025, 50(1): 224-229. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.035

摘要 ( 11 )

PDF (7150KB) ( 4 )

利用EBSD和XRD等表征手段,研究了850 ℃不同退火时间对1.0%Si无取向硅钢冷轧板组织及织构的影响。结果表明,850 ℃退火90 s时冷轧板已经基本完成再结晶,织构类型由强α、旋转立方织构{001}<110>向γ织构{111}<112>和α^*织构转变;退火90 s至180 s时晶粒逐渐长大,平均晶粒尺寸由14.2 μm增加至21.3 μm,α^*织构以及旋转立方织构{001}<120>逐渐增强,磁感B₅₀₀₀从1.55 T增加至1.63 T,铁损P_1.5/50从4.213 W/kg降低至3.832 W/kg。

P92耐热钢弯头高温持久过程组织表征

彭杏娜, 丛相州, 彭先宽, 涂德军, 乔亚霞

2025, 50(1): 230-235. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.036

摘要 ( 17 )

PDF (4296KB) ( 9 )

采用扫描电镜、透射电镜、EBSD等分析方法,研究了P92钢弯头在630 ℃、不同应力(175、140、130和100 MPa)下持久过程中夹持段(时效)、变形段(蠕变)和颈缩位置(断口)的组织转变。结果表明,P92钢弯头在蠕变条件下出现应变诱导析出粗化的现象。长期时效后P92钢由马氏体板条形貌转变为刃型位错。P92钢持久断口附近的裂纹扩展初期为椭圆形孔洞,而Laves相析出后晶界强度相对前期降低,裂纹转变为楔形和花形。

基于有限元分析的滚珠丝杠感应加热工艺优化

李明哲, 陈宝凤, 张文良, 孙立壮, 张伦, 刘俊杰

2025, 50(1): 236-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.037

摘要 ( 15 )

PDF (4352KB) ( 5 )

为了优化滚珠丝杠的感应加热工艺,提高其表面温度分布的均匀性,从而提升其制造精度与性能,通过电磁仿真软件构建有限元模型,分析了静态和动态感应加热过程中不同工艺参数对丝杠表面温度场分布的影响。结果表明,感应线圈内径过小,工件与线圈间隙狭窄,容易导致工件表面过热或过烧,内径过大则间隙过宽,导致加热效率降低并使加热层深度变浅,选择内径合适的感应线圈对于确保加热质量至关重要;双匝线圈在加热效率和温度均匀性上表现最佳;高电压和适宜电流频率可提高加热效率并控制加热层深度;动态加热中,推荐扫描速度为6~10 mm/s,以平衡加热效率和工艺稳定性。

2195铝锂合金半球壳对流换热系数数值计算及淬火模拟

宋科锦, 杜玥, 付雪松, 康黎, 杜宝宪, 周文龙

2025, 50(1): 243-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.038

摘要 ( 14 )

PDF (3490KB) ( 3 )

采用分析法和数值法相结合的方法,对2195铝锂合金半球壳的对流换热系数近似计算,分析空冷和水冷情况下对流换热系数随温度的变化规律。用ABAQUS有限元模拟软件,通过构建热力耦合模型,采用有限元方法对ø200 mm和ø100 mm的2195铝锂合金半球壳淬火过程进行模拟,分析淬火过程中的应力应变规律。结果表明,水冷过程中,铝锂合金半球壳的换热系数随工件表面温度由低到高,呈先增后降的趋势,并且峰值点出现在175 ℃左右;空冷过程中,对流换热系数随工件温度的升高而增大。淬火过程模拟结果表明,在半球壳口部产生应力集中现象,塑性应变主要发生在半球壳口部表面处,并且不同尺寸半球壳不同入水温度冷却后的应力、应变分布规律相似。

辊底式辐射管加热炉的建模与加热过程数值模拟

孔浩然, 庞玉华, 高强, 李鹤, 孙琦

2025, 50(1): 250-254. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.039

摘要 ( 14 )

PDF (1925KB) ( 3 )

为研究钢板加热过程中在加热炉内板坯的加热特性,基于辊底式辐射管加热炉,利用FLUENT建立了加热炉的计算流体力学(CFD)高精度模型,对钢板加热过程(加热温度873.5 K,加热时间135 min)进行数值模拟,并对模拟结果进行了试验验证。模拟结果表明,加热段板坯温度迅速上升,表面温度较高,但钢板整体温度未显示出较大差异,说明板坯整体热量传递较为均匀;经对比,CFD加热模型和试验钢板平均温度最大误差仅5 K,误差小于1%,表明试验与模拟具有很好的一致性。

基于机器学习与遗传算法的Cu-Ni-Co-Si合金性能预测及机理

张英凡, 陈慧琴, 党淑娥, 陈娟, 徐全, 房晓天, 石腾龙, 代云云

2025, 50(1): 255-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.040

摘要 ( 20 )

PDF (6975KB) ( 4 )

机器学习已经被广泛应用于材料研究领域,然而从成分、工艺多维度进行合金设计依旧是一个不小的挑战。提出了一种机器学习方案,结合材料的物理化学性质、成分、工艺进行合金设计,采用遗传算法对Cu-Ni-Co-Si合金性能预测进行优化;采取递归消除法探索特征与合金性能之间的潜在联系。研究发现,影响合金硬度和导电性的主要工艺是时效处理与冷轧变形。除此以外的物理化学特征主要通过影响自由电子密度和自由电子迁移的自由程,从而对合金的导电率产生影响;通过影响固溶强化和位错强化,从而对合金的硬度产生影响。

机器学习预测退火温度和时间对SUS321不锈钢力学性能的影响

王欢欢, 卢苏君, 李渊, 徐宁, 朱廷贤, 王旭, 魏宁, 吴大莉, 彭威中

2025, 50(1): 266-271. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.041

摘要 ( 16 )

PDF (3273KB) ( 6 )

为揭示SUS321不锈钢的力学性能与其热处理工艺之间的复杂关系,基于随机森林模型,通过机器学习方法建立了退火温度、退火时间与SUS321不锈钢力学性能的预测模型。结果表明,模型对SUS321不锈钢抗拉强度、屈服强度和伸长率的预测性能指标R²均超过0.8,表现出较好的预测效果。基于部分依赖图和个体条件期望图的分析表明,随退火温度和退火时间的增加,SUS321不锈钢的抗拉强度和屈服强度呈现下降趋势,而伸长率呈现上升趋势,且退火温度为主要特征参数。

钢中夹杂物的原位三维形貌表征及定量统计

严春莲, 其其格, 鞠新华, 秦汉成, 杨瑞, 崔桂彬

2025, 50(1): 272-281. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.042

摘要 ( 14 )

PDF (3656KB) ( 6 )

以超低碳钢、易切削钢、管线钢、弹簧钢为研究对象,采用电解腐蚀以及夹杂物自动分析技术,完成了钢中大尺寸Al₂O₃、MnS、常规氧硫化物及氮化物等典型夹杂物的原位三维形貌表征及自动定量统计,并就原位电解腐蚀机理、电解试验参数和扫描电镜分析参数对夹杂物三维表征的影响等进行了讨论。结果表明,通过控制电解参数对钢样进行恒电位电解腐蚀,使钢中不同夹杂物凸显于平整的基体之上,从而可在扫描电镜下观察真实的夹杂物三维形貌,并对一定区域内的夹杂物进行定量统计;电解电压适当增大或者电解时间适当延长,电解液对基体的腐蚀相应加重,有利于夹杂物更清晰地暴露显示;钢基体的珠光体、贝氏体及马氏体组织对夹杂物的定量统计结果易造成严重干扰,可采取基体成分筛选、抑制基体组织显现等措施防止其不利影响;放大倍数、图像模式、图像衬度和夹杂物灰度阈值等扫描电镜参数对夹杂物的三维定量统计也有重要的影响,均应合理设置以确保夹杂物被准确地识别及统计。原位电解法可快速获得钢中非金属夹杂物的原位三维形貌显示,并实现不同基体组织的钢中夹杂物的自动定量统计。相比于二维平面分析,原位电解法获得的夹杂物三维形态显示更完整,且从钢样一定深度空间区域内获取的夹杂物定量统计数据更具有代表性。

高端数控机床导轨用灰铸铁感应淬火裂纹成因分析

严昊明, 于朋翰, 于兴福

2025, 50(1): 282-286. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.043

摘要 ( 18 )

PDF (3200KB) ( 8 )

对HT300成形的高端数控机床导轨进行感应淬火,分析了感应淬火对组织、硬度和淬硬层厚度的影响,并对淬火过程中产生裂纹的原因进行了分析。结果表明,HT300铸铁机床一体式导轨经中频感应淬火后,导轨表面硬度可以达到700 HV(60 HRC)以上,淬硬层深度达到5.5 mm。感应淬火热处理后,铸铁导轨表面层主要形成隐晶马氏体,过渡层主要为马氏体+珠光体组织,心部主要为珠光体组织。裂纹分析表明,铸铁中的石墨主要为E型石墨,同时存在的磷共晶组织在淬火过程中发生溶解和析出,降低了铸铁表面强度,大层深感应淬火后表面层形成了拉应力,拉应力超过铸铁强度,是导致铸铁淬火开裂的主要原因。开裂源位于表面,且开裂位置多为磷共晶区域。

合金化热镀锌DP980GA带钢表面漏镀缺陷分析

刘学良, 曾松盛, 龙旭凯, 肖兵, 曾为民, 程瑜强

2025, 50(1): 287-291. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.044

摘要 ( 13 )

PDF (1763KB) ( 4 )

通过宏微观形貌观察及成分测试分析了合金化镀锌DP980GA带钢表面漏镀缺陷问题的形成原因。结果表明,漏镀缺陷坑内表面存在大量氧化锰和氧化铁颗粒,还存在少量的氧化铝和氧化铬等,这是由于连续退火炉内发生带钢表面锰的富集和选择性氧化,而在锌锅中铝热置换反应不完全,从而降低了带钢表面的浸润性,造成了漏镀缺陷。建议通过适度降低连续退火炉内加热段露点温度以减少表面选择性氧化生成的氧化锰膜及其厚度,并适度增加锌锅中Al含量,促进铝热置换反应进而使带钢表面的氧化锰充分地置换为氧化铝并沉入锌锅中,从而提高带钢表面的浸润性,解决表面漏镀问题。

20CrMoH合金钢减速器伞齿轮轴断裂失效分析

李兵, 徐飞越, 张鹏, 邢俊峰, 唐正群

2025, 50(1): 292-298. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.045

摘要 ( 17 )

PDF (5683KB) ( 14 )

针对20CrMoH合金钢减速器伞齿轮轴在安装拧紧过程中发生断裂的问题,结合光学显微镜、显微硬度计、扫描电镜等检测手段,对其断裂试样宏观形貌、微观组织、硬度等进行检测与分析,查明断裂原因。结果表明,20CrMoH钢伞齿轮轴的裂纹起源于螺纹起止槽加工不良处,多点起源断裂,源区磨损严重,随后在弯曲剪切应力作用下,裂纹沿渗碳过渡层二次起源后断裂,断口形貌呈现出沿晶形貌特征。零件的化学成分和硬度基本满足要求,零件心部的硬度出现较大散差。总的来说,零件表现为大应力过载断裂特征,这是由于不良加工刀痕及材料的状态造成应力集中,导致断裂,后续建议排查拧紧时的受力状态和改善热处理工艺条件,从而降低感应退火层深,缩小热影响区范围。

316L不锈钢离子渗氮/PVD复合改性层的组织与性能

曹驰, 张翔, 陈志林, 陈东升, 张琢

2025, 50(1): 299-307. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.046

摘要 ( 20 )

PDF (5348KB) ( 7 )

为了提高不锈钢表面硬度、耐磨性和耐蚀性能,研究了单一离子渗氮和离子渗氮/物理气相沉积(PVD)复合处理工艺对316L奥氏体不锈钢组织、硬度、摩擦磨损及耐蚀性能的影响。结果表明,经单一离子渗氮处理的试样表面形成厚度约20 μm、硬度约802 HV0.05的高氮硬化层;经渗氮/PVD复合处理的试样表面形成厚度约25 μm、纳米硬度约29 GPa的改性层;两种工艺均形成了γ_N相,渗氮/PVD复合处理的试样表面形成的非晶薄膜未对中间层物相造成影响。与基体相比,单一渗氮试样在干摩擦和腐蚀摩擦工况下的摩擦因数分别降低至0.520和0.311;经渗氮/PVD复合处理试样则降低至0.074和0.119;单一渗氮试样和渗氮/PVD复合处理试样自腐蚀电流密度由4.602×10^-8 A/cm²分别降低至4.084×10^-8 A/cm²和3.318×10^-8 A/cm²,自腐蚀电位由-0.213 V分别升高至-0.195 V和-0.182 V。综合比较,渗氮/PVD复合处理可以显著提高316L奥氏体不锈钢的表面硬度、耐磨性及耐蚀性。

面向工业母机关键部件的感应热处理技术与装备发展

李贤君, 姜超, 张明皓, 张文良, 孙立壮

2025, 50(1): 308-316. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.047

摘要 ( 20 )

PDF (1478KB) ( 4 )

以感应热处理工艺和设备两个方面为切入点,对感应热处理技术在工业母机关键部件中的应用进行归纳总结,针对机床主轴、滚珠丝杠和导轨的具体感应热处理工艺及装备设计进行了介绍,并对未来的应用前景进行了展望。

滚磨光整加工/QPQ复合处理对TC4钛合金耐磨性的影响

闫源, 李秀红, 李启航, 王德龙, 李文辉

2025, 50(1): 317-324. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.048

摘要 ( 11 )

PDF (6487KB) ( 4 )

针对应用QPQ处理改善钛合金表面性能时存在表面要求高的问题,对TC4钛合金进行了滚磨光整加工/QPQ复合处理,利用XRD、SEM、超景深光学显微镜、白光干涉仪、粗糙度仪、显微维氏硬度计及摩擦磨损试验机研究了滚磨光整加工和QPQ处理对钛合金表面形貌、物相组成、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:TC4钛合金经滚磨光整加工和QPQ复合处理后的表面生成更均匀的钛的氮化物和氧化物,表面质量得到改善,与仅进行磨削时相比,表面粗糙度Ra下降35.7%,显微硬度提升42.74%,平均摩擦因数降低6.56%,磨损率降低38.89%,磨痕深度减少49.81%,耐磨性显著增加。

空心阴极离子源氮碳共渗改性H13钢的摩擦性能

廖永发, 尚勇, 李杨, 刘仲礼, 姜明全, 周泽龙, 高越

2025, 50(1): 325-331. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.049

摘要 ( 14 )

PDF (4803KB) ( 7 )

为提高H13钢的硬度以及耐磨性,采用空心阴极离子放电氮碳共渗(520、530和540 ℃,5 h)的方法对淬火回火态H13钢进行表面处理,分析了经氮碳共渗后试样的微观组织、硬度与摩擦磨损性能。结果表明,经氮碳共渗后H13钢表面形成了铁氮化合物扩渗层,硬度与耐磨性有显著提升。其中530 ℃氮碳共渗后试样的表面硬度最高,为999.3 HV0.1,相比淬火回火态试样提升120%,由硬度梯度得出其硬化层深度约为175 μm。油润滑条件下的摩擦磨损测试表明,540 ℃氮碳共渗后的磨损量相比淬火回火态下降83%。

扩散制度对镍基高温合金双相铂铝涂层的影响

司艳, 吴业琼, 晁国涛, 李洁, 黄璇璇, 郭双全, 李曙光

2025, 50(1): 332-336. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.050

摘要 ( 13 )

PDF (2861KB) ( 10 )

采用电镀铂、真空扩散及包埋渗铝的方式制备了双相铂铝涂层,研究了不同扩散制度及退火处理对双相铂铝涂层厚度、元素含量与硬度的影响。结果表明,涂层外层Pt含量随扩散温度的升高而降低,Al含量随扩散温度的升高而缓慢升高,涂层外层硬度随扩散温度的升高而缓慢降低,中间层硬度变化不大。同时,在涂层制备后增加退火处理可以降低双相铂铝涂层外层硬度和脆性。

金属类专业综合应用型专业选修课的必要性及其设计——“Materials Engineering and Performance”专业选修课

熊志平, 王迎春, 程兴旺

2025, 50(1): 337-340. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.01.051

摘要 ( 18 )

PDF (1242KB) ( 9 )

金属类专业的现有课程体系虽然在理论知识和实践技能方面都为学生提供了扎实的训练,但学生们往往难以将分散在不同课程中的知识点融会贯通,形成一个完整的知识体系。由此可见,缺乏一门能够使学生灵活运用所有专业知识的综合应用型课程。因此,设计了“Materials Engineering and Performance”专业选修课,涵盖了微观组织调控、强化机制、塑韧化机理,可帮助学生将金属材料科学的理论知识融会贯通,培养他们设计新型金属材料的能力,以有效应对科学和工程领域中的实际问题。

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