金属热处理

李红科, 宋波, 王利勇, 杨玉厚, 陈毛川

2014, 39(7): 1-6. doi:10.13251j.issn.0254-6051.2014.07.001

摘要 ( 215 )

PDF (280KB) ( 332 )

采用光学显微镜、扫描电子显微镜等分析技术观察了La脱氧钢组织及其夹杂物的变化，研究了不同奥氏体化温度对La处理16Mn钢组织的影响。结果表明，经La处理后钢中夹杂物由原来的 MnS夹杂及Si-Mn-Al复合氧化物夹杂转变为LaAlO₃、La₂O₂S及MnS的复合夹杂物。当La含量为0.013wt%时，钢中夹杂物分布的最为细小弥散，晶内铁素体形核效果较好，钢的组织最细小。当奥氏体化温度为1200 ℃并保温20 min时，钢中可形成大量晶内铁素体，有利于晶内铁素体形核的最佳奥氏体晶粒尺寸约为100 μm。

基于第一性原理研究铌钢中奥氏体与铁素体的力学性能

刘学杰, 屈健, 高丽, 魏怀, 任元

2014, 39(7): 7-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.002

摘要 ( 220 )

PDF (150KB) ( 242 )

为了研究铌钢中铌元素对奥氏体和铁素体力学性能的影响，采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，计算了奥氏体和铁素体的弹性常数。计算结果表明，奥氏体的杨氏模量E和剪切模量G明显大于铁素体。根据Pugh提出的脆性/延展性（B/G）和泊松比经验判据，讨论了奥氏体和铁素体的脆性和延展性。结果表明，铁素体比奥氏体具有更好的韧性和塑性。研究了铌钢中铌元素对奥氏体或铁素体力学性能的影响，当铌原子固溶于奥氏体中，体积模量B、B/G和泊松比提高；当铌原子固溶于铁素体中，其体积模量B、剪切模量G和杨氏模量E提高，而B/G和泊松比降低。此结果表明，在铌钢中铌元素对奥氏体和铁素体起到固溶强化的作用。

17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A钢齿轮渗碳质量与弯曲疲劳寿命的试验研究

杜劭峰, 赵文军, 洪振军, 贾冬生, 张尧翠

2014, 39(7): 12-18. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.003

摘要 ( 239 )

PDF (155KB) ( 168 )

通过金相检测和显微硬度测试等手段，对17Cr2Ni2MoVNb钢齿轮和20Cr2Ni4A钢齿轮的渗层、心部组织、晶粒度及渗层深度等渗碳处理质量进行分析，并采用PLG-300C拉压疲劳试验机对上述两种材料齿轮进行弯曲疲劳寿命测试。结果表明，齿轮加载齿根处有效渗层深度和显微硬度是齿轮弯曲疲劳寿命的主要影响因素，相同载荷条件下加载齿根处有效渗层深度减小，轮齿弯曲疲劳寿命明显缩短；加载齿根显微硬度增大，轮齿弯曲疲劳寿命提高。渗层表面出现浅层脱碳层时(齿根脱碳层≤0.2 mm)，虽然会降低轮齿的弯曲疲劳寿命，但相比加载齿根处的渗层深度和表面硬度，脱碳层的影响并不明显。

Mg-1.5Zn-0.2Ce合金热轧退火后的微观组织及成形性能

马昭, 江海涛, 蔡正旭, 康强, 段晓鸽

2014, 39(7): 19-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.004

摘要 ( 206 )

PDF (168KB) ( 222 )

通过金相、宏观织构、力学性能和埃里克森杯突实验研究了经450 ℃热轧并在350 ℃退火1 h的Mg-1.5Zn-0.2Ce合金板材的微观组织及成形性能。结果表明：轧制变形能够大大细化晶粒，随着总变形量从80%增加到90%，平均晶粒尺寸由38 μm减小到16 μm，轧向（RD）、斜向（45°）、横向（TD）三个方向的抗拉强度和屈服强度增大，基面织构强度最大值由2.46减小到2.05，r值由0.96减小到0.8，平面各项异性系数Δr由0.19减小到0.01，埃里克森杯突值由5.14增加到5.46。在相同的热处理条件下，总热轧变形量为90% 的Mg-1.5Zn-0.2Ce合金板材具有更为优异的成形性能。同时也表明，在Mg-1.5Zn中添加0.2%的Ce元素后，IE值由2.60增加至5.46。

焊材Ni含量对海工钢EQ47气保接头组织和性能的影响

董利明, 潘鑫, 张宇, 王银柏

2014, 39(7): 23-27. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.005

摘要 ( 183 )

PDF (162KB) ( 315 )

采用高Ni和低Ni含量两种药芯焊丝对30 mm厚海工钢板EQ47进行了热输入量为17 kJ/cm的多层多道气保焊接试验，通过测试焊接接头微观组织、硬度和冲击性能，分析了Ni含量对焊缝和热影响区组织和性能的影响。结果表明，焊接接头焊缝区主要由针状铁素体（AF）和晶界铁素体构成，高Ni含量焊缝中的针状铁素体体积含量高于低Ni含量焊缝，这也导致高Ni含量焊缝相对于低Ni焊缝具有较高的硬度和低温韧性。两个焊接接头热影响区的组织类别相似，粗晶区和细晶区分别由上贝氏体，铁素体和珠光体构成，而临界粗晶区则在上贝氏体的晶界上出现了M-A组元。高Ni含量接头的粗晶区由于Ni含量高于低Ni接头，导致其硬度（249 HV0.5）高于低Ni接头粗晶区（235 HV0.5）；Ni含量的差异也导致了高Ni接头的临界粗晶区中的硬度（244 HV0.5）高于低Ni接头（233 HV0.5），这是由于前者的M-A组元的尺寸和含量高于后者。冲击性能结果表明：高Ni含量接头热影响区的冲击性能低于低Ni含量接头，这是由于使用高Ni焊材熔入粗晶区的Ni含量更高，导致粗晶区和临界粗晶区硬度升高，韧性降低。高Ni焊材有助于焊缝区的韧性，而低Ni焊材则有利于热影响区的韧性。

碳氧杂质对93W-5Ni-2Fe高密度钨合金冲击性能的影响

李强, 王伟, 杨晓峰, 范辉

2014, 39(7): 28-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.006

摘要 ( 207 )

PDF (160KB) ( 221 )

采用真空液相烧结制备了不同碳氧杂质含量的93W-5Ni-2Fe合金试样，研究了碳氧杂质含量对合金冲击性能的影响。结果表明，压坯在真空高温烧结过程中，原料中自身含有的碳具有较强的脱氧能力，通过碳氧平衡反应可减少合金中碳氧含量。碳氧杂质含量较高时，合金中存在较大尺寸的碳氧非金属夹杂物，合金的冲击性能较差。降低碳氧杂质含量可减小或避免碳氧夹杂物的生成，有利于提高钨合金的冲击性能。

奥氏体形变对耐候钢CCT曲线及组织的影响

丛郁, 宋凤明

2014, 39(7): 31-35. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.007

摘要 ( 211 )

PDF (172KB) ( 178 )

利用Thermecmastor-z型热模拟试验机测定了高耐蚀型耐大气腐蚀钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)，分析了奥氏体形变对试验钢CCT曲线及相变组织的影响，并在光学显微镜下观察了不同冷速下材料的微观组织。结果发现，奥氏体形变扩大了铁素体相变区间，贝氏体相变开始温度升高而结束温度降低，同时贝氏体及马氏体相变的临界冷速提高，表明奥氏体形变促进了铁素体和贝氏体相变，并推迟了马氏体相变的发生。奥氏体形变后在0.5 ℃/s以下冷速冷却时铁素体含量增多，基体主要为铁素体组织；而无奥氏体形变则基本为贝氏体组织，即使在0.1 ℃/s冷速下铁素体含量也极少。随着冷却速度的提高，材料发生相变强化，硬度逐步提高。

建筑用高强钢的耐延迟断裂性能

王利敏

2014, 39(7): 36-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.008

摘要 ( 204 )

PDF (170KB) ( 239 )

研究了不同含量Si元素和V元素对30MnSi钢棒力学性能的影响，分析了不同成分钢棒的延迟断裂性能。结果表明，钢棒中添加有适量的Si与V元素，有利于高强度钢的耐延迟断裂性能。

Nb含量对20CrMnTiH齿轮钢奥氏体晶粒长大行为的影响

佟倩, 崔京玉, 柳洋波, 王立峰

2014, 39(7): 39-43. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.009

摘要 ( 191 )

PDF (154KB) ( 264 )

研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为。采用光学显微镜和透射电镜分析了试验钢分别加热到950～1200 ℃奥氏体化保温1 h后的奥氏体晶粒变化和析出相情况。结果表明，随着Nb含量的增加，晶粒粗化温度不断提高。保温时间为1 h的情况下，每增加0.03%Nb，晶粒粗化温度提高50 ℃；超过晶粒粗化温度后，含Nb析出相的数量因溶解而大大降低，对晶界的钉扎作用消失，奥氏体晶粒长大。

Al-Ti-C中间合金的制备及其在4032合金中的应用

张静, 赵婧婧, 杜勇

2014, 39(7): 43-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.010

摘要 ( 271 )

PDF (165KB) ( 269 )

本文采用元素直接合成法，以工业纯铝、钛屑及石墨颗粒为原料制备Al-Ti-C中间合金，研究和评价了Al-Ti-C中间合金的显微组织及其对4032铝合金铸态组织和活塞模锻件组织的影响。结果表明，制备的Al-Ti-C中间合金由Al基体、长条状Al₃Ti相和细小粒状TiC相，以及少量的游离C组成。将其应用于4032铝合金中，起到了明显的铸态晶粒细化效果。用该合金制备的活塞模锻件，显微组织和性能优良。

不同管线钢在电化学充氢状态下的断裂性能对比研究

陈钢, 王莉萍

2014, 39(7): 47-49. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.011

摘要 ( 208 )

PDF (170KB) ( 205 )

通过对Q235和TP80CQJ两种材料的静态电化学试验，对其在充氢和未充氢条件下氢含量、抗拉强度、断面收缩率、伸长率进行分析，并分析其断口形貌。试验发现，Q235和TP80CQJ管线钢在电化学充氢状态下，吸氢质量分数分别为2.162×10^-6和2.180×10^-4%，充氢使Q235和TP80CQJ钢的强度及塑性均下降，脆性增加。

高孔隙率多孔钛的制备及微弧氧化改性

范兴平

2014, 39(7): 50-54. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.012

摘要 ( 190 )

PDF (172KB) ( 522 )

以商业用纯钛粉为原料，添加造孔剂碳酸氢铵，通过真空烧结的方法制备了多孔钛。再在浓度为10%稀硫酸溶液的电解液中对制备的多孔钛进行微弧氧化处理。将微弧氧化(MAO)改性后的多孔钛浸泡于模拟体液(SBF)中检测其生物活性，并采用SEM和XRD对改性前后多孔钛及矿化后的样品进行了表征。结果显示，制备的多孔钛孔隙率为70%，其孔结构主要包括两类：即尺寸为几百微米的相互贯通的大孔和分布在大孔壁上的尺寸为几微米的小孔。在电压为100 V下氧化2 min能在多孔钛壁上形成厚度为几百纳米的多孔TiO膜层，且该膜层能诱导磷灰石的形成。这表明，微弧氧化处理后的多孔钛具有优异的生物活性。

高温热处理对Mg₈₂Zn_14.2Y_3.3Zr_0.5合金中准晶相的影响

刘正, 陈捷, 毛萍莉

2014, 39(7): 54-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.013

摘要 ( 188 )

PDF (158KB) ( 283 )

应用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射及能谱分析等检测方法，研究了Mg₈₂Zn_14.2Y_3.3Zr_0.5合金在经过500 ℃固溶和320 ℃高温时效后的合金中准晶相的形态、含量、化学成分以及分布。结果表明：该合金的铸态组织中含有准晶相Mg3Zn6Y1(I相)和Mg3Zn3Y2(W相)；在经过固溶处理后W相消失；在时效过程中，在一段时间内I相的含量随着时间的延长而增加，当超过临界时间后I相的含量减少。观察发现在所研究的合金中存在两组形态的准晶相分别为花瓣状和鱼骨状，它们对晶界有很大的改善作用。

TC18钛合金的热压缩行为及组织演化规律

白柳, 白克武

2014, 39(7): 59-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.014

摘要 ( 234 )

PDF (169KB) ( 284 )

利用热压缩法研究了TC18合金的热变形行为，并利用TEM和EBSD研究了热压缩过程的显微组织演化。结果表明，TC18合金650 ℃流变曲线呈现单一峰值的动态再结晶特征，变形温度的提高使单一峰值的特征逐渐减弱直至消失。650 ℃，0.001 s^-1时出现大量细小的再结晶晶粒，说明这时以再结晶为主；温度提高到810℃时，出现了规则的位错列和位错胞及介于位错胞之间的无位错区，说明这时出现回复和再结晶共存的现象。EBSD观察结果表明，在各个变形条件下β相亚结构比例都要高于α相，说明β相比α相更易发生回复现象；随变形温度提高和变形速率降低，β相发生回复的体积分数增加。

DSC法研究Ti-6Al-4V合金中β₁→α+β₂转变动力学

张荣华

2014, 39(7): 63-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.015

摘要 ( 182 )

PDF (165KB) ( 264 )

利用差示扫描量热仪测试了Ti-6Al-4V合金在不同冷却速度下β₁→α+β₂转变温度和转变时间，并计算其转变激活能和Avrami指数。结果表明，在5～20 ℃/min冷却速度范围，冷却速率越大，Ti-6Al-4V合金中的β₁→α+β₂转变温度越低，转变时间也越短，其转变激活能随着转变体积分数的增加而逐渐减小，在660 ℃时，Avrami指数在1～2之间。

热成形加热新技术

李勇, 李家栋, 付天亮, 王昭东, 刘宇佳

2014, 39(7): 66-71. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.016

摘要 ( 212 )

PDF (170KB) ( 299 )

针对常规连续辊底炉的能耗高、维护成本高的缺点，提出了多层箱式炉的设计方案；针对常规加热方式的奥氏体化时间长、易氧化的缺点，依次研究了直接通电加热、感应加热和直接热传导加热3种新的热冲压加热成形工艺技术。直接通电加热具有加热速度快(可达250 ℃/s）、热效率高、能耗低、氧化少、成形后组织均匀，硬度高的特点，并可用于局部加热及不等温加热处理；通过合理配置和设计感应加热器的组合，可以实现奥氏体化35 s，总加热时间在35 s到60 s之间，加热速率最大可达到200 ℃/s，温度偏差控制在10 ℃之内；直接传导加热方式，在炉时间从传统炉的5~7 min减少到20~40 s，装置占地小，加热速度和加热温度可调范围宽、调节速度快，可满足不同系列要求的热冲压工艺需要。

加工率及再结晶退火工艺对超薄铝箔坯料性能的影响

唐海林, 袁荣, 晋国华, 岳有成

2014, 39(7): 72-75. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.017

摘要 ( 197 )

PDF (153KB) ( 249 )

研究了再结晶退火前的加工率、再结晶退火工艺对0.0045/0.005 mm超薄铝箔坯料性能及晶粒尺寸的影响。结果表明：随着再结晶退火前加工率的增加及再结晶退火保温时间的延长，坯料的抗拉强度差异小，但伸长率≥40%的比例增加。当加工率达82.8%，再结晶退火保温8 h时，坯料伸长率≥40%的比例达90%，其晶粒大小均匀一致。采用该坯料生产的0.0045/0.005 mm超薄铝箔针孔最少，成品率最高。因此，超薄铝箔坯料的最佳生产工艺为：将6.0 mm厚度铸轧坯料轧至3.5 mm进行均匀化退火，然后经3道次轧至0.6 mm，最后进行360 ℃保温8 h的再结晶退火。

7050铝合金单/双级淬火试验研究

郑英, 张劲, 范世通, 邓运来

2014, 39(7): 76-80. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.018

摘要 ( 217 )

PDF (162KB) ( 315 )

基于末端淬火装置研究了7050 铝合金单/双级淬火过程中的喷水压力和流量密度对试样冷却规律、微观组织与残余应力的影响。结果表明，喷水压力和流量密度增大均能够加快冷却速率，冷却速率明显影响试样内部的再结晶与第二相析出；淬火试样表层残余压应力和心部残余拉应力在喷水压力和流量密度的增大到一定程度时存在残余应力的极小值，当流量密度为130 L•m^-2•s^-1，喷水压力为200 kPa时，冷却速度与残余应力的耦合控制最佳；双级淬火延长了试样在换热系数最大温度范围内的持续时间，提高了试样的冷却速度，冷却效果优于单级淬火工艺。

喷射时间对GCr15钢轴承套圈表面粗糙度的影响

刘晓初, 黄骏, 肖苏华, 何铨鹏, 萧金瑞, 谢碧洪

2014, 39(7): 81-85. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.019

摘要 ( 399 )

PDF (273KB) ( 265 )

对强化研磨加工过程中不同喷射时间对轴承套圈表面粗糙度的影响机理进行了分析，并进行了试验验证。结果表明，强化研磨加工过程中，GCr15钢轴承套圈的表面粗糙度先急剧上升然后下降，最终趋于稳定，在满足加工要求的条件下，获得良好表面粗糙度的合理喷射时间应控制在4 min左右。

一种时效硬化钢的深层离子渗氮

杜树芳

2014, 39(7): 85-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.020

摘要 ( 213 )

PDF (165KB) ( 223 )

对20CrNi3Mn2Al 时效硬化钢进行不同温度和不同时间的离子渗氮处理，优选出最佳渗氮工艺为520~540 ℃×50 h氨气变温深层离子渗氮处理，表层硬度高，化合物层薄，硬度梯度好，表面下0.1 mm处硬度大于900 HV，0.4 mm处硬度大于600 HV，渗氮层深大于0.7 mm，基体硬度为400~450 HV，可用于制造大型重载高速精密齿轮，部分替代渗碳钢，省去渗碳和油淬工序，简化工艺，减少变形。

超高强度钢制螺栓短时回火工艺研究

孙枫, 佟小军, 李国庆, 姚兰, 王广生

2014, 39(7): 89-92. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.021

摘要 ( 165 )

PDF (163KB) ( 254 )

讨论采用感应加热的方式对30CrMnSiNi2A钢制螺栓试验件进行局部短时回火处理，分别在700℃、600℃和550℃温度下对试样进行保温，保温时间为10s至50s，研究了温度和保温时间对试样不同区域硬度的影响，并确定了感应加热的最佳工艺。采用最佳工艺处理了30CrMnSiNi2A钢力学性能试样，测试了其偏斜拉伸和低周疲劳性能，并与铅浴回火工艺进行了比较。研究表明感应加热600℃保温10s的工艺稳定性最佳，三区硬度分别为：回火区域67～68HRA；过渡区70～72HRA；非回火区74～75HRA，可满足典型制件的技术要求，其处理的偏斜拉伸性能和低周疲劳性能与铅浴工艺处理相当。感应工艺可取代传统毒害性强的铅浴工艺，用于30CrMnSiNi2A钢制螺栓的生产。

退火对冷轧铝钢复合板组织和性能的影响

张小军, 赵嘉莹, 刘慧, 周德敬

2014, 39(7): 93-95. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.022

摘要 ( 243 )

PDF (163KB) ( 272 )

采用“冷轧复合+平整+退火”法复合轧制4A60铝合金/08Al钢。利用金相、扫描等方式观察微观组织变化，由显微硬度、拉伸试验和杯突试验测定复合板力学性能。结果表明，轧制复合后08Al钢层组织沿轧制方向呈纤维状分布，在520 ℃保温24 h条件下退火，08Al钢层发生完全再结晶，未产生Fe₂Al₅二元脆性相，复合板强度降低、塑性增加，硬度减小，力学性能达到使用要求，确定520 ℃保温24 h为该轧制制度条件下的最佳退火工艺制度。

不同热处理工艺对在线淬火Q690钢组织与性能的影响

鲍海燕, 余宏伟, 王成

2014, 39(7): 96-98. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.023

摘要 ( 326 )

PDF (175KB) ( 335 )

研究了不同热处理工艺对在线淬火690 MPa级全压式LPG储罐用钢组织和性能的影响。结果表明，采用在线淬火+离线回火工艺，钢板随着回火温度的提高强度降低，韧性有一定提高，回火后都有较好的强韧性匹配；采用在线淬火+调质热处理工艺后，合适的调质工艺虽能满足技术条件要求，但生产流程较长，能耗高。

Q690D钢板的热处理工艺

王建军

2014, 39(7): 99-101. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.024

摘要 ( 210 )

PDF (161KB) ( 438 )

用MMS-200热模拟试验机对Q690D钢板奥氏体连续冷却转变及不同调质工艺对Q690D钢板组织及性能的影响进行了研究。结果表明，当冷却速率为7~15 ℃/s时，材料组织才能转变为马氏体组织。淬火加热温度780 ℃时，钢板没有完全奥氏体化，造成组织不均匀。当淬火温度大于840 ℃时，钢板组织与850 ℃时变化不大。随回火温度升高，试验钢的强度降低。

新型CuNiCrSiZr合金的热处理工艺及组织与性能

佘恺, 孙梦龙, 吴从跃, 谢春生

2014, 39(7): 102-107. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.025

摘要 ( 275 )

PDF (181KB) ( 196 )

对新型发电机槽楔用CuNiCrSiZr合金进行了不同的固溶、冷变形、时效等工艺试验，利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等手段研究了不同热处理工艺及冷变形对CuNiCrSiZr合金的组织与性能的影响。结果表明，经930 ℃×1 h固溶+45%冷变形+ 480 ℃×3 h时效处理后，CuNiCrSiZr合金的硬度和导电率分别可达242 HB和30%IACS，具有良好的综合使用性能，满足发电机槽楔的技术要求。

含钒LZ50车轴钢的热处理工艺

杨星地

2014, 39(7): 107-110. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.026

摘要 ( 256 )

PDF (158KB) ( 150 )

对含V车轴钢热处理过程中正火和回火温度对组织和性能的影响进行了研究。结果表明，第一次正火温度在910 ℃以上时奥氏体晶粒有明显的长大趋势，第二次正火温度在860 ℃以上时奥氏体晶粒开始粗化，回火温度在 550 ℃时拉伸性能良好。通过试验研究得出，采用“840～870 ℃一次正火＋800 ℃二次正火＋550 ℃回火”的热处理工艺，可以得到均匀的组织、细小的晶粒和良好的力学性能匹配。

激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响

贺长林, 陈少克, 周中河

2014, 39(7): 111-116. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.027

摘要 ( 196 )

PDF (172KB) ( 192 )

通过对激光熔覆镍基碳化钛熔覆层组织的微观形貌和成分分析，研究了激光功率和扫描速度对熔覆层的碳化钛和硬质相碳化物的溶解和析出后的形态的影响。结果表明，使用较低功率或较高的扫描速度时，熔覆层中出现了未熔化的碳化钛，功率较大和扫描速度较低时，碳化钛全部以树枝晶的形态从液态镍中析出来。达到一定的功率时，硬质相碳化物是从液态镍中析出的二次相，且当扫描速度较快时，熔覆层还会出现成分不均。

低温离子硬化处理对AISI 420不锈钢组织与性能的影响

杜威, 赵程

2014, 39(7): 116-120. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.028

摘要 ( 234 )

PDF (170KB) ( 199 )

研究了低温离子渗氮、离子氮碳共渗和离子渗碳硬化处理对AISI 420马氏体不锈钢的显微组织、表面硬度、耐蚀性、耐磨性的影响。结果表明，离子渗氮、氮碳共渗和离子渗碳处理都可提高马氏体不锈钢的表面硬度；经不同工艺处理后的试样，除500 ℃×4 h渗氮工艺外，其他不锈钢试样表面的耐蚀性均未出现明显降低，当渗氮温度过高（500 ℃）时，由于CrN的析出使得渗氮层的耐蚀性显著下降；磨损试验的结果表明，离子渗碳处理后硬化层的耐磨性最佳。

双级固溶时间对Al-Cu合金组织与电化学性能的影响

刘敬福, 李赫亮, 刘传东, 闫喜鹏

2014, 39(7): 121-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.029

摘要 ( 200 )

PDF (172KB) ( 228 )

研究了双级固溶处理过程中不同固溶时间对Al-Cu合金组织和电化学性能的影响，确定了Al-Cu合金合理的固溶工艺。结果表明，试验Al-Cu合金主要由α-Al相、θ相、S相、T相（Al₁₃Cu₄Mn₃）、Fe₂Al₃Si₃和Al₆₅Cu₂₀Fe₉Mn₆组成。合金在490 ℃固溶，时间延长，低熔点相回溶充分，高温510 ℃二级固溶高熔点相溶解，时效后第二相均匀、弥散分布。固溶时间增加，Al-Cu合金的电化学腐蚀敏感性先减小后增大。490℃´60min+510 ℃´60 min双级固溶处理后，Al-Cu合金的电化学腐蚀速率最小，为0.035 mm·a^-1，较未固溶处理合金腐蚀速率降低50.7%，为该Al-Cu合金合理的固溶工艺。

低碳钢表面激光熔覆Ni60合金的工艺及性能

赵兵, 路远航, 李章, 骆芳

2014, 39(7): 124-129. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.030

摘要 ( 209 )

PDF (179KB) ( 248 )

采用激光熔覆法，在20钢表面制备出Ni60合金熔覆层。通过金相显微镜分析了熔覆层的组织形貌，用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度，摩擦磨损实验仪进行了耐磨性试验，研究了激光功率、扫描速度等工艺参数对熔覆层组织性能的影响，确定了最优工艺参数。结果表明，在激光功率1800 W、扫描速度150 mm·min^-1的条件下，所得熔覆层表面光滑致密，组织细小均匀，与基体实现了良好的冶金结合；在此工艺参数下，熔覆层不仅具有较高的耐磨性能和较低的摩擦系数，且硬度提高到渗碳钢的约1.7倍。

靶基间距对电弧离子镀中大颗粒形貌和分布的影响

魏永强, 文振华, 蒋志强, 冯宪章, 田修波

2014, 39(7): 130-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.031

摘要 ( 200 )

PDF (179KB) ( 290 )

利用电弧离子镀方法在基体上制备了TiN薄膜，研究了靶基间距对大颗粒形貌和分布规律的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）观察了TiN薄膜的表面形貌，利用ImageJ科学图像软件对Ti大颗粒的数目和尺寸进行了分析。结果表明：随着靶基间距的增加，薄膜表面的大颗粒数目迅速降低，在靠近弧源最近的15 cm位置处大颗粒数目最多，出现了典型的长条状形貌，同时大颗粒所占的面积比也最大。为了兼顾薄膜的沉积速率和消除大颗粒缺陷的不利影响，最佳的靶基距离为20~30 cm。

调质工艺对Cr5支承辊组织和性能的影响

岳慎伟, 袁海伦, 王文焱, 李昌义, 谢敬佩, 岳宗格

2014, 39(7): 135-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.032

摘要 ( 224 )

PDF (175KB) ( 240 )

对由Cr5支承辊(锻后热处理态)截取的冲击试样进行不同回火温度的调质处理。运用扫描电子显微镜和洛氏硬度计对冲击后试样进行断口、金相显微组织(调质处理前后)的观察和硬度检测。结果表明，调质处理后试样的显微组织得到显著改善，与锻后热处理态相比，调质处理后组织中的碳化物更加细小，并且弥散分布于基体上；随回火温度的升高，碳化物有聚集粗化倾向；断口形貌由准解理和撕裂棱向韧窝过渡；冲击吸收功升高，硬度降低。回火温度为540 ℃左右时，材料有较好的综合力学性能。

退火工艺对中厚板焊接性能的影响

刘炳良, 张朝许

2014, 39(7): 139-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.033

摘要 ( 214 )

PDF (174KB) ( 238 )

采用PLC控制下的真空自动焊设备对26 mm厚的Q370钢板进行了焊接性能试验，研究了焊接后退火温度对焊接件力学性能、焊接区硬度分布和断裂韧性的影响，并分析了焊接的焊缝区、熔合区、热影响区和母材的组织形貌特征。结果表明，随着退火温度的升高，焊接件拉伸强度与-20 ℃低温冲击吸收能量均表现出先上升后下降的趋势；300 ℃退火后的焊接试件具有良好的强度与冲击韧性的结合。

直燃式热处理炉上的自回吸防氧化燃烧技术

吴洪斌, 夏德宏, 任玲, 郭美容

2014, 39(7): 143-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.034

摘要 ( 218 )

PDF (167KB) ( 232 )

为了解决常规直燃式热处理炉中存在的工件表面氧化问题，本文基于Navier-Stokes方程，在烧嘴处设计了收缩-扩张空气通道结构，在炉墙内设置了烟气回流通道与烧嘴喉部相连，开发出防氧化燃烧技术。为了对该技术进行整体优化，通过数值仿真的方法计算了多种结构、多种工况下常规与防氧化的直燃式热处理炉在同工况下的温度场及氧浓度场。仿真结果表明，防氧化炉的炉膛平均温度降低至常规炉的93%~97%，高氧区面积降低至常规炉的35%~41%。以优化后的结构和工况为依据，将防氧化燃烧技术应用于工业生产，现场实测数据表明表面氧化率降低至常规炉的34%~50%。

轮齿激光冲击诱导残余应力的数值模拟

张鑫, 李欢, 张兴权, 陈六三

2014, 39(7): 148-153. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.035

摘要 ( 182 )

PDF (169KB) ( 232 )

采用波长为1064 nm，脉冲宽度为23 ns，光斑半径为5 mm，单次脉冲能量为40 J的激光对渐开线直齿圆柱轮齿齿面进行了激光冲击强化处理，并借助ANSYS/LS-DYNA软件模拟了残余应力场的形成过程；随后运用有限元方法研究了激光脉冲参数对轮齿根部残余应力的影响。结果表明，激光冲击强化后，在轮齿表面及深度方向上通过数值模拟获得的残余应力与实验测量值得到了较好的吻合；对轮齿齿根进行激光冲击强化时，选用脉宽为25 ns、高斯波形的激光加载能够获得较理想的残余应力分布；同时激光冲击强化对圆角半径较小的齿根效果更明显。

不同深度堆焊层表面残余应力的有限元分析

周宇明, 时海芳

2014, 39(7): 153-156. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.036

摘要 ( 206 )

PDF (152KB) ( 283 )

基于相同板厚工件的条件，利用有限元模拟软件Marc，综合考虑焊接热源、焊接与冷却时间等影响因素，建立了不同深度堆焊层焊接残余应力的有限元模型。利用盲孔法测量堆焊层中的残余应力值。有限元分析数据与试验的结果均表明焊接残余应力随着焊道深度增加而增加，且两者在趋势上吻合度较好。有限元模拟在提高参数精度的前提下，可指导堆焊残余应力的研究。

红外信号分析的基本方法及应用现状

姚中博, 王海斗, 张玉波, 李国禄, 徐滨士

2014, 39(7): 157-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.037

摘要 ( 166 )

PDF (178KB) ( 240 )

综述了红外信号的分析方法和应用现状，通过对比图像分析、模型分析、四点算法、相关算法和傅里叶变换等常用的红外分析方法的优缺点，认为先通过小波变换等方法提取有用信号，再根据不同的红外信号采取不同的分析方法是最切实可行的，并对红外信号分析的发展方向进行了展望。

微弧氧化制备BaTiO₃介电薄膜的电解液体系优化

王敏, 郭会勇, 李文芳, 张果戈

2014, 39(7): 162-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.038

摘要 ( 178 )

PDF (162KB) ( 234 )

用正交试验法对BaTiO₃薄膜微弧氧化电解液体系进行优化，并对最优电解液体系下所得薄膜的物相组成，元素分布情况、表面形貌及介电性能进行了表征。结果表明，最优电解液体系为0.5 mol/L Ba(OH)₂ +0.1 g纳米TiO₂+0.05 g乙二醇+0.2 g甘油；最优电解液体系下所得薄膜主要由四方相BaTiO₃和极少量BaCO₃组成，且薄膜表面平整、孔洞分布均匀、孔径细小，其在100 Hz下的介电常数为245.3。

P110套管静水压试验开裂失效分析

齐国权, 李循迹, 强渊, 王福善

2014, 39(7): 166-169. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.039

摘要 ( 185 )

PDF (255KB) ( 252 )

对静水压试验中开裂失效的P110套管进行了断口形貌观察、化学成分和金相分析、能谱分析，结果表明，导致套管失效的原因有两方面，一是管体内壁存在淬火裂纹，二是管体中存在非金属夹杂。为避免此类失效的发生，提出了生产过程中的注意环节及改进措施。

N80热轧无缝钢管矫直断裂分析

隋晓红, 杨静, 金星, 李阳

2014, 39(7): 169-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.040

摘要 ( 210 )

PDF (181KB) ( 220 )

N80热轧无缝钢管在轧后矫直过程中发生断裂。利用光学显微镜、SEM及EPMA等方法对管的断裂形态、显微组织及微区成分等进行分析。结果表明，钢管矫直断裂的主要原因为钢管显微组织中存在呈带状分布的硬脆马氏体。马氏体的产生是由于钢管在精轧段冷却不均，局部冷却强度过大所致。在轧制N80热轧无缝钢管制品时，尽量保持在600 ℃左右终轧，可有效减轻钢管的带状组织；严格控制精轧冷却环节，避免管件在强冷区滞留，可避免生成硬脆的马氏体。

490CL车轮钢表面起皮缺陷分析

盖少飞, 吴菊环, 赵平

2014, 39(7): 173-177. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.041

摘要 ( 169 )

PDF (175KB) ( 216 )

针对490CL车轮钢表面起皮缺陷问题，研究了其表面的宏观条痕缺陷和缺陷处微观的显微组织，并辅助以EDS检测。结果表明，490CL车轮钢起皮缺陷主要是由连铸坯原生的铸坯表面缺陷，以及吹氩过程中吹氩速度过高导致结晶器卷渣使保护渣料进入钢液中引起的。通过对炼钢工艺以及连铸速度的合理改善，使490CL车轮钢的加工合格率由原来的83%左右提高到99.6%，满足用户的生产要求。

辊皮铸钢件热处理开裂失效分析

金林奎, 赵建国, 袁裕光

2014, 39(7): 178-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2014.07.042

摘要 ( 179 )

PDF (172KB) ( 473 )

35SiMn大型工矿用铸钢件辊皮产品，经过铸造、正火及调质处理后，发现整个缸体内外壁和端面，都出现严重的龟斑裂纹。通过对化学成分、力学性能及金相组织检测和对该失效件进行分析，结果表明在正常加热温度的正火处理过程中，由于加热速度过快，工件内外温差过大，热膨胀系数不一致，在工件的次表层产生极大的热应力，在静置过程中热应力的释放,铸钢件的表面产生大量的裂纹。采用高温扩散退火加完全退火后,工件的组织得到细化强韧性提高。同时采用阶梯式缓慢加热的方式降低热应力，工件表面开裂倾向显著减少。经过工艺改进，工件表面开裂率由原来的65%左右降低为现在不到2%，极大地提高了生产效率和控制了生产成本。

中国热处理与表层改性技术路线图——综合报告（三）

2014, 39(7): 182-184.

摘要 ( 153 )

PDF (249KB) ( 276 )

《中国热处理与表层改性技术路线图》分为综合报告、热处理与表层改性技术体系、热处理与先进材料3个部分。以相变、应变-硬化和“无应力集中”抗疲劳概念为理论基础，彰显自主创新、技术体系、中国特色和国际竞争4个基本理念，聚焦13个关键领域和人才队伍建设，对于改变热处理与表层改性落后状况、引领热处理学科及行业发展具有战略意义。本刊从2014年第4期开始，开辟专栏摘录“路线图”的重点内容进行连载，以飨读者，以期业内同行协调步调，共同加快建设材料和机械制造强国！

本期目录