金属热处理

王国栋

2016, 41(1): 1-7. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.001

摘要 ( 313 )

PDF (683KB) ( 755 )

本文从钢铁材料的离线热处理、钢铁材料的在线热处理、有色金属的离线热处理几个方面介绍东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)所完成的金属材料先进热处理装备、工艺和产品研发方面的创新性工作。旨在实现钢铁及有色金属热处理的绿色制造，提高国产化装备技术水平，促进中国新型工业化进程。

热处理新技术在高性能不锈钢研发和实际生产中的应用

王一德，范光伟

2016, 41(1): 8-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.002

摘要 ( 143 )

PDF (603KB) ( 203 )

简要回顾了太钢近年来在不锈钢新产品研发以及几条具有国际领先水平的不锈钢专用热处理新产线的自主集成和建设方面的最新进展情况。并系统阐述了包括淬火和碳分配（Q＆P）工艺、柔性化退火等在内的几种典型热处理新工艺及其在不锈钢新产品研发和实际生产中的应用推广情况。

外场处理在镍基高温合金组织控制中的应用

王磊1，刘杨1，宋秀1，王尧1，胥国华2

2016, 41(1): 12-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.003

摘要 ( 125 )

PDF (606KB) ( 366 )

在镍基高温合金的热处理中施加静电场或脉冲电流，研究外场作用下合金组织结构的演化行为及机制。结果表明，静电场处理（EFT）可以促进合金中的空位运动，使合金中孪晶界面比例显著增加；静电场可以促进原子扩散，改变合金中沉淀相形核、长大的热力学及动力学条件。在镍基高温合金的塑性变形过程中进行脉冲电流处理（EPT），可显著降低合金的塑性变形抗力、提高其塑性变形能力。同时，脉冲电流可以降低合金的再结晶激活能，促进再结晶晶核的形成及长大。

MQ-P-T技术在高铬铸球中的应用

董达善1，贾晓帅1，左训伟2，陈乃录2，戎咏华2

2016, 41(1): 18-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.004

摘要 ( 143 )

PDF (606KB) ( 157 )

首次利用水和空气作为淬火介质，对直径为80 mm的Fe-2.4C-12Cr高铬铸球进行多循环淬火-分配-回火(MQ-P-T)处理，并与常规正火和油淬处理后的同尺寸试样进行力学性能和微观组织对比分析。通过微观表征技术，对MQ-P-T处理后高铬铸铁的强韧化机制进行了探讨。结果表明，经MQ-P-T处理后的高铬铸球径向硬度平均值约为60HRC，比空冷铸球径向平均硬度约高出17 HRC，比油淬处理试样约提高5 HRC。经MQ-P-T处理后铸球冲击韧度平均值达到12.6 J/cm2，约为空冷冲击韧度的4倍，约为油淬冲击韧度的2倍。经MQ-P-T处理后铸球具有高的硬度和硬度均匀性，其冲击性能亦大大提高。经MQ-P-T处理后铸铁优异的力学性能主要归因于马氏体基体、相当数量的二次碳化物和稳定的残留奥氏体组织。

高温退火工艺对CGO硅钢Goss织构及磁性能的影响

党宁，张文康2，李志超1，孙强1

2016, 41(1): 24-28. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.005

摘要 ( 234 )

PDF (605KB) ( 116 )

对低温板坯加热技术生产CGO硅钢的高温退火工艺进行研究，对比了3种不同的一次保温工艺对最终Goss织构的影响，并利用电子背散射衍射技术分析了高温退火试样的晶粒取向、晶粒尺寸和磁性能之间的关系。结果表明，在600 ℃保温20 h的一次保温工艺可以获得最佳的磁性能；高温退火试样的平均晶粒尺寸越大、组织越均匀，越有利于降低铁损、提高磁感应强度。

预处理工艺对热作模具钢5Cr8MoNi2SiV组织与硬度的影响

赵成志1，金天文1，符策鹄1，张贺新1，周佩超2

2016, 41(1): 29-34. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.006

摘要 ( 140 )

PDF (604KB) ( 173 )

研究了一种新型热作模具钢5Cr8MoNi2SiV的热力学相变规律和CCT曲线，为改善该钢铸态组织的严重偏析和提高材料切削性能，分析普通常规退火、正火+球化退火和正火+等温球化退火三种预处理工艺对该钢组织和性能的影响。结果表明，试验钢经1090 ℃×1 h正火+880 ℃×2 h+680 ℃×48 h等温球化预处理，能显著改善碳化物的偏析，并使硬度大大降低，改善切削性能。

双相不锈钢的表面低温离子硬化处理工艺

王永雷1，牛强1，韩伯群2，赵程1

2016, 41(1): 35-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.007

摘要 ( 134 )

PDF (604KB) ( 129 )

采用低温离子渗氮和氮碳共渗对双相不锈钢进行试验，利用显微硬度计、光学显微镜、X射线衍射仪分别研究了表面硬度、硬度梯度、表面脆性、硬化层横截面显微组织、硬化层结构。结果表明，低温离子渗氮和氮碳共渗后硬化层的性能（表面硬度、硬化层厚度、显微组织、物相结构）变化规律大致相同：随着处理温度的提高或者时间的延长，表面硬度和硬化层厚度不断提高，但最后趋于平缓；表面脆性略有增加。

Cr12MoV模具钢的回火工艺

邓小虎1，巨东英2

2016, 41(1): 39-42. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.008

摘要 ( 181 )

PDF (605KB) ( 179 )

对淬火后Cr12MoV钢试样进行不同温度和时间的回火处理，并对回火后试样的力学性能和微观组织进行测定和分析。结果表明，回火时间对试样微观组织结构以及力学性能有显著影响，当回火时间由0.5 h增加到3 h，回火后析出的合金碳化物组织更为细小，回火后试样畸变和残余应力更小，表面硬度分布更均匀；与回火时间相比，回火温度从490 ℃升至510 ℃时，回火组织和力学性能变化很小。因此，采用490 ℃回火3 h可以同时满足提高性能和节能的需要。

42CrMo钢驱动轮轴的感应热处理工艺

张沈洁，李瑞卿，孔春花，刘进营，马戈

2016, 41(1): 43-47. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.009

摘要 ( 404 )

PDF (606KB) ( 135 )

利用GCK10150感应淬火机床（KGPS250/8000电源）和自主研发设计的感应器对某型号大轮拖拉机（≥160马力）42CrMo钢驱动轮轴进行表面淬火工艺试验，借助磁粉探伤仪、洛氏硬度计、金相显微镜和静扭试验机对感应淬火后的42CrMo钢驱动轮轴的组织与性能进行了分析。结果表明，42CrMo钢驱动轮轴感应淬火后的淬硬层深满足花键根部3.25～8.25 mm、光轴表面7～12 mm、键槽≥2 mm，硬度满足淬火硬度52～57 HRC、调质硬度262~302 HBW，并且淬硬层连续，同时零件表面不存在烧伤、裂纹等缺陷。42CrMo钢经基体调质+感应淬火+200 ℃×2 h回火后的抗扭性能最高。

60Mn-20钢复合钢管的热处理工艺

冯明兴，李祥松

2016, 41(1): 48-51. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.010

摘要 ( 120 )

PDF (604KB) ( 151 )

对淬火温度、淬火介质、搅拌等因素对60Mn-20钢复合钢管热处理后的组织及硬度的影响进行了研究。结果表明，复合钢管经保温后在搅拌的4%NaNO₂溶液中淬火后，140~180 ℃回火，其60Mn内管淬火后组织为马氏体及少量珠光体，硬度高于55 HRC的厚度大于5 mm，耐磨层较厚；20钢外管淬火后组织为铁素体和少量珠光体，硬度约20~30 HRC，韧性很好。

固溶处理对Haynes282耐热合金组织与硬度的影响

刘强永1,2，刘正东2，甘国友1，田仲良2

2016, 41(1): 52-57. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.011

摘要 ( 158 )

PDF (612KB) ( 558 )

研究了不同固溶处理工艺对Haynes282耐热合金组织与硬度的影响。结果表明，在1060~1150 ℃范围内保温2 h固溶处理时，Haynes试验合金的晶粒长大缓慢，固溶温度高于1150 ℃时，晶粒尺寸长大明显，M₂₃C₆和MC型碳化物基本溶解。1120 ℃固溶处理时，随着保温时间的延长，晶粒长大，未溶碳化物不断溶解。计算表明，Haynes试验合金固溶处理晶粒长大激活能Q约为382 kJ/mol。提高固溶处理温度和延长保温时间时，合金硬度降低，晶粒粗化和未溶碳化物的溶解是造成硬度降低的主要原因。

时效处理对AM355钢组织和力学性能的影响

胡家齐1, 2，刘荣佩1，梁剑雄2，王长军2，杨志勇2

2016, 41(1): 58-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.012

摘要 ( 102 )

PDF (605KB) ( 126 )

利用Thermo-Calc热力学软件、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)与物理化学相分析等试验手段，研究了时效处理对AM355高强不锈钢微观组织与力学性能的影响规律。结果表明，450 ℃时效4 h时，M₂₃C₆相析出，导致钢的强度达到峰值，而非均匀塑性变形能力与韧性却极低。时效温度在520~575 ℃时，(Cr, Mo)₂N相析出，发生钢的二次强化，其屈强比达到峰值，塑性与韧性并没有降低，但由于逆转变奥氏体的增加及固溶强化效果的减弱使强度略有下降。时效温度在575~650 ℃时，逆转变奥氏体大量生成且沿原马氏体板条边界平行分布，极大程度地提高钢的均匀塑性变形能力，降低钢的非均匀塑性变形能力与强度，不会提高钢的韧性。时效温度在650~700 ℃时，逆转变奥氏体又重新转变为马氏体，此时钢中析出相较粗大，马氏体板条特征不明显，强度较低，钢的均匀塑性变形能力降低，其非均匀塑性变形能力升高，韧性略有降低。

时效制度对GH2132合金航空发动机螺栓性能的影响

樊开伦1，邹刚2，裴烈勇1，刘勇德1，徐韬1

2016, 41(1): 66-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.013

摘要 ( 211 )

PDF (612KB) ( 161 )

研究不同时效制度对国产高温合金GH2132航空发动机螺栓性能的影响。结果表明，与标准时效制度720 ℃×16 h相比，680℃×24h时效能明显提升GH2132航空发动机螺栓类产品的硬度、室温抗拉强度、高温抗拉强度，特别是高温持久性能的保持时间可提高27%以上。虽然其疲劳寿命有所降低，但仍远高于航空发动机螺栓技术条件规定的平均6.5万次以上。

形变热处理对铸造锡青铜组织与力学性能的影响

游龙1，伊勇臻1，王可可2，杨慧慧1

2016, 41(1): 71-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.014

摘要 ( 121 )

PDF (608KB) ( 119 )

采用真空离心铸造方法制备了ZCuSn10Zn2FeCo锡青铜合金试样，通过对合金进行固溶处理、压缩变形以及随后的时效处理，研究形变及时效过程对合金显微组织及力学性能的影响规律。结果表明，形变热处理能够通过再结晶显著细化合金晶粒，晶粒大小由固溶态的20~40 mm降低到几个微米，小部分晶粒发生了二次再结晶长大，XRD分析表明形变热处理后合金中并未产生新相；时效前的预冷变形能显著提高合金的力学性能，40%形变热处理后合金的布氏硬度由固溶态的92 HBW提高到146 HBW。

冷却工艺对Ti微合金高强钢组织和性能的影响

张利平1，刘艳林1，韩杰1，李俊玉2，许荣昌1

2016, 41(1): 74-78. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.015

摘要 ( 97 )

PDF (604KB) ( 101 )

采用SEM、TEM、拉伸及冲击试验等方法，对比研究了3种热轧后冷却工艺对Ti微合金高强钢板组织和性能的影响。结果表明，当轧后采用快冷+空冷工艺和空冷弛豫+层流冷工艺时，钢板组织均以粒状贝氏体组织为主，并存在少量珠光体，第二相粒子弥撒分布，尺寸小于10 nm，力学性能良好，且采用后者工艺钢板性能优于前者；当轧后采用快冷+炉冷工艺时，珠光体组织增多，第二相析出量少，尺寸大，综合力学性能较差。

热处理工艺对Cr8钢组织与性能的影响

张岩，赵爱民，何建国，尹鸿翔，智超

2016, 41(1): 79-84. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.016

摘要 ( 159 )

PDF (604KB) ( 120 )

研究了不同淬火、回火温度对Cr8钢组织和性能的影响。结果表明，Cr8钢1050 ℃淬火组织为马氏体、碳化物和少量残留奥氏体。当Cr8钢在1050 ℃淬火，525 ℃回火后钢的硬度达到57 HRC，并且具有良好的韧性。

热处理对LF2合金组织与性能的影响

薛丞丞1,2，王立民2，蒋叶华1，刘正东2，杨钢2

2016, 41(1): 85-90. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.017

摘要 ( 133 )

PDF (611KB) ( 99 )

通过扫描电镜、透射电镜、微细相分析以及力学性能测试等，研究了固溶温度、时效温度、时效时间对LF2合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明：LF2合金是以奥氏体为基体，主要的析出相有γ´、MC、Laves相，γ´相是合金中最主要的强化相。采用固溶温度990 ℃，时效温度760 ℃，时效时间10 h的热处理制度，合金可以获得最佳的性能，此时合金的抗拉强度为1201 MPa，屈服强度为772 MPa，断后伸长率为21.8%，断面收缩率为32%。

等温球化退火工艺对高碳钢碳化物球化的影响

余斌1,2, 李晓源2, 时捷2,黎振华1, 胡俊2

2016, 41(1): 91-93. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.018

摘要 ( 167 )

PDF (610KB) ( 662 )

研究了等温球化退火加热温度对高碳钢碳化物球化质量的影响。采用扫描电镜（SEM）和图像软件等技术手段分析碳化物的数量、尺寸和形貌，表征试验钢的球化质量。结果表明，加热温度由750℃升高至790℃，锻态组织中片层状珠光体都基本实现了球化。随着加热温度的升高，奥氏体逐渐均匀化，析出片状碳化物几率升高，影响球化质量。770℃加热时碳化物数量最多，平均粒径、圆度、粒径均方差最小，尺寸均匀性最好。

TC25合金板材的热处理工艺

王媛，董健，关玉龙，虞忠良

2016, 41(1): 94-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.019

摘要 ( 353 )

PDF (616KB) ( 135 )

研究了不同热处理工艺对TC25合金板材力学性能的影响。结果表明：普通退火的塑性高于双重退火。随着普通退火温度的升高，TC25合金板材的强度呈缓慢上升趋势，塑性先升高后降低。随着冷却速度的提高，塑性明显增大，抗拉强度略有升高，屈服强度显著下降。采用900 ℃×1 h，水冷的热处理工艺可以确保TC25合金板材的强度、塑性匹配最佳。

热处理对新型铝镍青铜组织与性能的影响

孙梦龙，谢春生

2016, 41(1): 97-100. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.020

摘要 ( 116 )

PDF (609KB) ( 118 )

采用合金化方法研制了一种新型铝镍青铜模具材料，并利用金相显微镜、XRD、布氏硬度计等研究了热处理对其组织与性能的影响。结果表明：新型铝镍青铜铸态组织主要由α相、β′相、γ₂相和κ相组成，经940 ℃×2 h固溶+500 ℃×4 h时效的最佳热处理工艺处理后，合金的硬度为380 HB，抗拉强度为837 MPa，伸长率为9.3%，热扩散系数为16.6 mm²/s，表现出优异的综合性能。

热处理工艺对TRIP钢组织与力学性能的影响

潘红波,阎军1，刘永刚2，詹华2，迟志涛2，定巍3

2016, 41(1): 101-105. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.021

摘要 ( 119 )

PDF (790KB) ( 138 )

在实验室利用Multipas多功能连续退火模拟器，对低碳冷轧TRIP钢进行了研究，探讨了退火温度与贝氏体等温温度对600 MPa冷轧TRIP钢组织与力学性能的影响规律。结果显示：当贝氏体等温温度相同时，随着退火温度的升高，组织中铁素体与贝氏体块尺寸减小，且贝氏体转变的鼻尖温度向较高温度移动。780 ℃退火时，随着等温温度的升高，屈服强度、伸长率与屈强比呈现下降趋势，而抗拉强度呈上升趋势；800 ℃与820 ℃退火时，随着等温温度的升高，屈服强度、伸长率与屈强比先上升后下降，而抗拉强度先下降后上升。在相同贝氏体区等温温度下，780 ℃退火时的屈服强度与屈强比最小，而抗拉强度最高；800 ℃退火时的强塑积与综合力学性能最好。

稀土对低碳高铌钢奥氏体晶粒尺寸及Nb、Ti固溶的影响

耿宽宽1,2,3，方琪1,2，董元1,2，金自力1

2016, 41(1): 106-110. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.022

摘要 ( 136 )

PDF (716KB) ( 148 )

研究了稀土对低碳高铌钢奥氏体化行为的影响，采用激光共焦显微镜观察了低碳高铌钢的奥氏体原始组织，采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP）测定了不同加热温度下Nb、Ti的固溶量，通过扫描电子显微镜观察未固溶颗粒的大小及分布情况。结果表明，稀土能提高低碳高铌钢原始奥氏体晶粒的均匀性，细化该钢的原始奥氏体晶粒，降低钢中Nb、Ti的固溶温度。加入稀土后，在1250 ℃加热时奥氏体平均晶粒尺寸由未添加稀土时的36.18 mm减小到23.16 mm。加热温度为1250 ℃时，稀土使Nb、Ti的固溶百分含量分别提高了54.1%和44.9%；加热温度为1280 ℃时，稀土使Nb、Ti的固溶百分含量分别提高了25.6%和13.7%。

Mn-Ni钢中逆转变奥氏体的稳定性

李员妹1,2，孙新军2，李昭东2，雍岐龙1,2，王小江1,2，张可1,2

2016, 41(1): 111-116. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.023

摘要 ( 120 )

PDF (711KB) ( 180 )

利用XRD、SEM及EBSD等分析手段研究不同回火试样在低温处理后奥氏体含量以及形貌、分布位置和尺寸不同的逆转变奥氏体的变化规律，以此来探讨回火温度，奥氏体的形貌、分布位置与尺寸以及奥氏体稳定化元素的含量等对奥氏体稳定性的影响。结果表明：随着回火温度的升高，逆转变奥氏体体积分数先升高后下降，且650 ℃回火试样经过液氮浸泡后逆转变奥氏体体积分数急剧降低。逆转变奥氏体位于小角度晶界上或马氏体板条间时稳定性最高，大角度晶界上次之，位于大角度三叉晶界处的奥氏体最不稳定。在大角度三叉晶界处，逆转变奥氏体晶粒尺寸越小，其稳定性越高。逆转变奥氏体的稳定性还与其中的C、Mn与Ni等稳定化元素相关，稳定化元素的含量越高，奥氏体的稳定性越高。

高碳贝氏体钢的组织与性能

朱利敏1,2，朱利强3

2016, 41(1): 116-120. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.024

摘要 ( 103 )

PDF (715KB) ( 132 )

利用光学显微镜、透射电镜、显微硬度计等对高碳贝氏体钢的显微组织及亚结构进行观察和研究。结果表明，试验钢在250~280 ℃等温处理可获得细小针状下贝氏体组织；随着等温时间的延长硬度逐渐下降；贝氏体组织亚结构由纳米级板条贝氏体铁素体及板条间奥氏体构成，没有碳化物析出。

30Cr2Ni4MoV低压转子钢的组织遗传特征

党淑娥, 刘燕,侯微, 赵禛, 王子荣

2016, 41(1): 121-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.025

摘要 ( 119 )

PDF (715KB) ( 555 )

通过对30Cr2Ni4MoV低压转子钢非平衡组织重新加热过程奥氏体晶核形成和长大行为进行研究，探讨了低压转子钢的组织遗传特征。结果表明，不仅针状奥氏体晶核及针状和球状混合奥氏体晶核在长大过程具有遗传效应，而且球状奥氏体晶核在一定条件下长大时也具有遗传效应。

稀土元素微合金化耐热不锈钢的开发与应用

孙长庆

2016, 41(1): 126-129. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.026

摘要 ( 423 )

PDF (713KB) ( 116 )

对奥氏体耐热不锈钢进行合理合金化，在化学成分方面进行了优化，加入了微量的稀土元素，适量的氮和硅元素。以典型钢种Therma 253MA为例，通过高温力学性能和氧化试验，对这些元素的作用进行了研究。结果表明，合金化后Therma 253MA的室温强度和高温蠕变强度都有较大的提高，干燥空气中的抗氧化性能也大大改善，性能均优越于目前常用奥氏体耐热不锈钢309S和310S等钢种。在许多情况下，Therma 253MA 可以完全取代310S和309S，延长设备的使用寿命、减少材料用量，经济效益明显。

3104合金均匀化过程中的金属间化合物的演变

鲁法云1, 2，张军利1, 2，王昭1, 2，赵凤1, 2，郭富安1, 2

2016, 41(1): 130-135. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.027

摘要 ( 130 )

PDF (715KB) ( 149 )

利用金相显微镜、扫描电镜等对不同温度、不同时间均匀化的3104合金中化合物的转变情况进行研究。结果表明，3104合金铸锭晶界上的粗大化合物主要为(FeMn)Al₆相，少量为α-Al₁₂(FeMn)₃Si相，其相对比例<10%。均匀化过程中(FeMn)Al₆相向α-Al₁₂(FeMn)₃Si相转变，随温度升高和保温时间延长，α-Al₁₂(FeMn)₃Si相比例增加，580和600 ℃保温20 h后，α-Al₁₂(FeMn)₃Si相比例达80%以上。转变过程中，α-Al₁₂(FeMn)₃Si相中产生细小密集的铝粒，随时间延长铝粒合并而变得粗大稀疏。同时，晶粒内析出Al₁₂Mn₃Si弥散相，500 ℃均匀化时弥散相尺寸细小密度最大。随温度升高，弥散相尺寸增大密度减小，580和600 ℃保温后弥散相尺寸粗大，分布稀疏。因此，580和600 ℃均匀化可以获得较合理的化合物比例和弥散相分布。

镧含量对无取向硅钢热轧板常化处理后成品组织及织构的影响

师彩娟1,2，任慧平2，金自力1，高鹏越1,2，张程1,2，罗婵1.2

2016, 41(1): 135-138. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.028

摘要 ( 121 )

PDF (777KB) ( 111 )

在实验室制备了含镧实验钢，研究了不同镧含量的无取向硅钢常化后成品组织及织构的变化，观察了再结晶组织并统计了再结晶晶粒尺寸，利用XRD分析了试样的再结晶织构。结果表明，加入稀土后无取向硅的成品晶粒尺寸增加，加入0.0015wt% 镧所获得的成品晶粒尺寸最大，为37.19 μm。加入镧的再结晶织构类型变化不大，{111}织构密度水平下降。同时，与不加镧的试样相比，含镧0.0015wt%的试样立方织构密度水平提高了33.3%。

不同碳含量掺杂对多弧离子镀CrN涂层摩擦学性能的影响

段晋辉1, 3，梁银1, 3，裴旺1, 3，杨喜昆2

2016, 41(1): 139-144. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.029

摘要 ( 134 )

PDF (711KB) ( 90 )

采用多弧离子镀技术在304不锈钢和单晶硅片上沉积CrCN涂层，通过改变乙炔流量(20~60 sccm)来控制涂层中的碳含量，利用SEM、XRD、XPS、纳米压痕仪、划痕测试仪及摩擦磨损试验对涂层的微观结构及性能进行了对比研究，分析了不同碳元素的含量对涂层组成及性能的影响。结果表明，随着碳含量的增加，各衍射峰整体呈现出下降趋势，涂层由晶态向非晶态转变，化学成分出现明显变化；当乙炔流量为40 sccm时，硬度、弹性模量和结合力达到最高，分别为25 GPa、345 GPa及77 N。与此同时，随着乙炔流量的增加，涂层的摩擦因数及磨损率呈现出先递减后递增的趋势，在乙炔流量为40 sccm时达到最低，涂层表现出较优异的摩擦学性能。

Mo对低合金高强钢组织和性能的影响

李兵磊1,2，金自力2，任慧平1,2，张玲郁 1,2，瞿伟 1,2

2016, 41(1): 145-148. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.030

摘要 ( 126 )

PDF (711KB) ( 354 )

借助金相显微镜、场发射扫描电镜、万能拉伸试验机和显微硬度计等检测手段，对Mo对低合金高强钢热轧组织和力学性能的影响进行了研究。结果表明：添加0.21%的Mo促进了针状铁素体的形成和细小碳氮化物的析出，提高了抗拉强度、塑性延伸强度及伸长率，降低了屈强比，沉淀强化增量提高了16 MPa。

连续冷却条件下钼对钛微合金工程机械用钢组织与性能的影响

匡成盛1，曹建春1，周晓龙1，雍岐龙2,田子启1

2016, 41(1): 148-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.031

摘要 ( 123 )

PDF (715KB) ( 108 )

用金相显微镜、电子扫描电镜（SEM）以及显微硬度计，研究了Mo对两种钛微合金钢在不同连续冷却条件下组织和性能的影响。结果表明：随着冷却速度的提高，两种钢获得的粒状贝氏体组织先增加后减少；与含钛钢相比，添钼有利于粒状贝氏体组织的形成和细化，同时也利于提高显微硬度值。

显微组织对轧制钢球磨损量的影响

张达富，刘锦燕，陈义

2016, 41(1): 153-156. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.032

摘要 ( 106 )

PDF (713KB) ( 298 )

分别采用磨损试验机、金相显微镜和扫描电镜(SEM)等研究了两种热处理工艺下的钢球显微组织对磨损量的影响。结果表明，硬度较大的含马氏体组织的钢球磨损量较大，而硬度相对较低的回火马氏体+残留奥氏体磨损量较低。钢球的磨损机理以剥落方式为主，这说明钢球的耐磨性与显微组织有直接关系。

钛金属表面渗氮层与TiAlN耦合涂层的结构及摩擦学行为

牛瑞丽1,2，李金龙2，王永欣2，姚懿容1,2，陈建敏2

2016, 41(1): 157-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.033

摘要 ( 108 )

PDF (715KB) ( 186 )

研究了在钛合金表面渗氮-离子镀TiAlN膜复合处理与单一离子镀TiAlN膜处理工艺对钛合金力学性能、海水环境下的摩擦学的影响。采用SEM S4800、XRD、XPS、纳米压痕仪，观察了薄膜的表面及截面形貌，分析了渗氮后的钛合金表面、单涂层及复合涂层的相组成变化，化学成分和元素化学价态，测试了两种样品硬度随深度的变化。结果表明，复合涂层中择优取向(200)晶面明显，复合涂层渗氮后基底硬度增加，薄膜硬度下降速度慢，有利于提高涂层的耐磨性，且在海水润滑作用下，短时间摩擦过程中复合涂层的磨损量最小。

离子渗氮对AISI304L不锈钢耐磨损性能的影响

覃旭娟1，卢俊强2，郭相龙1，吕维洁1

2016, 41(1): 161-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.034

摘要 ( 112 )

PDF (714KB) ( 158 )

对AISI 304L不锈钢在450和500 ℃离子渗氮处理进行了研究，分析了渗氮处理的析出相、硬度、厚度、冲蚀磨损和高压釜中微动磨损性能的变化。详细分析了渗氮试样在垂直粒子冲蚀下的耐冲蚀磨损性能，并探讨了其冲蚀磨损机制。结果表明：渗氮层有γ_N和CrN相析出；450和500 ℃下的渗层厚度分别为2和20 µm；渗氮层的硬度都高于1000 HK。渗氮试样在高压釜中的耐微动磨损性能有大幅度的提高，尤其是450 ℃离子渗氮处理的试样，比未处理试样提高了29.4倍。

QPQ处理对特级双相不锈钢SAF3207组织及性能的影响

杨彩萍，向红亮，刘东

2016, 41(1): 166-170. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.035

摘要 ( 114 )

PDF (717KB) ( 107 )

采用QPQ工艺对N含量分别为0.51%和0.72%的固溶态SAF3207特级双相不锈钢进行表面处理。利用OM、SEM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不锈钢的渗层组织及耐磨性。渗层组织观察表明，SAF3207不锈钢经QPQ处理后，渗层由表及里为氧化层(Fe₃O₄)→化合物层(α_N+S+CrN+ε)→扩散层(α_N+S+CrN+γ')；与QPQ处理的低N试样相比，高N试样化合物层厚度较低；渗层硬度变化趋势为先升高后平稳然后逐渐降低至基体硬度，其最高硬度达850 HV0.2。干摩擦试验结果表明，SAF3207双相不锈钢经QPQ处理后的磨损性能显著提高，低N试样比高N试样更耐磨。

退火处理对LZ91镁锂合金冷轧板材组织与力学性能的影响

姜炳春，唐联耀，刘方方，闫丽静，李炳

2016, 41(1): 171-174. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.036

摘要 ( 142 )

PDF (721KB) ( 135 )

采用双辊轧机对热挤压态LZ91镁锂进行冷轧试验，利用OM、SEM、XRD分析了退火处理对LZ91镁锂合金冷轧板材显微组织的影响，并用维氏硬度计和拉伸试验机测试其力学性能。结果表明：200℃/1h退火后α相发生球化反应，β相再结晶完成，此时合金的综合性能最佳；随着退火温度的升高，α相和β相都相继长大；合金的抗拉强度和维氏硬度随着退火温度的升高而逐渐降低，伸长率则先升高后降低；当退火温度高于250℃时，由于α相和β相同时长大，合金的屈服强度急剧降低。

两相区热处理对P20钢组织性能的影响

李勇，雷文华，周毅

2016, 41(1): 175-178. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.037

摘要 ( 146 )

PDF (711KB) ( 85 )

采用SEM、洛氏硬度等试验方法，研究了两相区淬火时间和温度对P20钢组织与性能的影响。结果表明P20钢在在785 ℃保温10 min，未能获得马氏体组织，当保温30 min，可以获得铁素体/马氏体双相组织，并且在铁素体上分布有碳化物颗粒，当保温50 min，淬火组织中碳化物颗粒明显减少；硬度随保温时间延长呈上升趋势，当保温时间由10 min延长至30 min时硬度迅速提高，继续延长保温时间至60 min，硬度略有增加。淬火保温时间为30 min，P20钢在785~800 ℃的两相区淬火，随淬火温度升高，淬火组织中铁素体减少马氏体增多，硬度有明显增加；当淬火温度提高到815~830 ℃，淬火组织主要为马氏体，硬度随温度升高略有增加。经两相区淬火处理得到的铁素体和马氏体双相钢具有连续屈服和快速应变硬化的力学特性。

烧结NdFeB表面碳纳米管/环氧树脂复合涂层的性能

刘祺骏1，张鹏杰1，王明辉1，刘家琴1，王文芳1，吴玉程1，黄秀莲2，陈静武2，衣晓飞2

2016, 41(1): 179-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.038

摘要 ( 108 )

PDF (711KB) ( 364 )

采用阴极电泳沉积技术在烧结钕铁硼磁体表面制备了碳纳米管/环氧树脂复合涂层，利用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、电化学工作站、稀硫酸浸泡试验、盐雾试验、PCT试验、拉伸试验、划线格试验和铅笔硬度计分析了涂层的表面形貌、耐腐蚀性能和力学性能。结果表明，复合涂层表面光滑平整，无宏观缺陷，碳纳米管均匀弥散地镶嵌在环氧树脂涂层中；碳纳米管/环氧树脂复合涂层能有效提高烧结钕铁硼永磁材料的耐腐蚀性能；而且，碳纳米管有效地提高了涂层的力学性能。

磁控共溅射沉积Al-Al₂O₃复合膜的结构与性能

王凯亮1,2，孙勇1,2，郭中正1,2，段永华1,2，孙国琪1,2

2016, 41(1): 184-189. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.039

摘要 ( 124 )

PDF (720KB) ( 113 )

用直流（CDC）和射频（RF）磁控共溅射法在硅衬底上制备Al-Al₂O₃复合膜，用射频磁控溅射Al₂O₃膜作对比。通过XPS、XRD、HRTEM、FESEM和SPM研究了Al-Al₂O₃复合膜和纯Al₂O₃膜的微观结构和表面形貌，用纳米压痕仪和材料表面性能测试仪测试了样品的显微硬度和抗摩擦磨损性能。结果表明，当射频功率P_RF恒定时，Al-Al₂O₃复合膜中Al相的含量和晶粒尺寸与直流功率P_DC呈正比关系，Al的加入使Al-Al₂O₃复合膜中非晶态的Al₂O₃颗粒细化，相比纯Al₂O₃膜，表面粗糙度明显降低，并对复合膜力学性能产生影响。Al-Al₂O₃复合膜的硬度高于纯Al₂O₃膜，并具有更加优异的抗摩擦磨损性。直流功率P_DC=50 W时，Al-Al₂O₃复合膜综合性能最佳，硬度达到14.4 GPa，摩擦因数低至0.15。

预磁化频率对激光熔覆涂层性能和组织的影响

刘政1，邓居军1，朱涛1，林继兴2

2016, 41(1): 190-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.040

摘要 ( 109 )

PDF (711KB) ( 96 )

对45钢基体进行不同频率的预磁化处理，再对其进行激光熔覆，借助硬度试验、摩擦磨损试验和光学显微镜研究了基体预磁化频率对激光熔覆涂层性能和组织的影响。结果表明，基体经预磁化后，表面熔覆涂层的洛氏硬度较未磁化时有所提高；此外，在同样摩擦磨损条件下磁化者的磨损量和平均摩擦因数较未磁化得有所下降；且原来大小不匀、枝系发达、连成一体的树枝状晶随预磁化频率的增大逐渐向规则的等轴晶转变，预磁化作用还改善了黑色点状硬质颗粒分布的均匀性，使得组织更均匀、致密；以上结果的唯一直接原因是由于基体预磁化的差异所致。本试验条件下的最佳磁化频率是25 Hz。

不同温度下表面机械研磨对纯铜组织及性能的影响

杨新诚，王伟，蔡宝壮，朱心昆

2016, 41(1): 195-198. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.041

摘要 ( 380 )

PDF (711KB) ( 106 )

利用表面机械研磨(SMAT)技术在纯铜表面制备出梯度结构(GS)层，并且通过改变表面机械研磨的试验温度，研究不同变形温度对纯铜组织及力学性能的影响。利用显微硬度计、拉伸试验机、光学显微镜等仪器对液氮下表面机械研磨(LN-SMAT)样品和室温下表面机械研磨(R-SMAT)样品的组织及力学性能进行测试分析。结果表明，LN-SMAT样品的表面硬度及屈服强度更高、梯度结构层厚度更厚，且两种样品的均匀伸长率基本相同，说明低温下表面机械研磨的强化效果更为明显； LN-SMAT样品存在大量孪晶，R-SMAT样品的制备过程可能发生动态回复及动态再结晶。

超高强度G50钢构件的淬火过程建模与验证

狄桓宇1，黄姝珂2，石伟1，李敬民2

2016, 41(1): 198-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.042

摘要 ( 141 )

PDF (713KB) ( 124 )

试验测量了超高强度钢G50不同组织的热物性参数与力学性能参数，测定了马氏体相变动力学参数和马氏体相变塑性系数，建立了超高强度钢G50淬火的温度-组织-应力耦合材料模型。通过反传热计算确定了浸油淬火过程中试验件的表面换热系数。使用所建立的材料模型和换热系数，模拟计算了试验件浸油淬火过程中的温度、组织和应力的演化过程，温度计算结果和试验测试结果相吻合。

Ti6Al4V钛合金薄板退火畸变数值模拟及试验验证

王伟1，李华冠1，杨吟飞2，史春玲3，陶杰1

2016, 41(1): 204-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.043

摘要 ( 124 )

PDF (718KB) ( 115 )

对Ti6Al4V钛合金薄板在退火过程中发生的热处理畸变进行计算机模拟和试验研究，采用MSC.marc软件建立三种有限元模型，分析对比三种模型畸变模拟结果及试验结果，研究薄板热处理畸变规律。结果表明，残余应力引起的蠕变和弹性应变是畸变的主要原因，热粘塑性模型（Model 3）能较为准确地预测Ti6Al4V钛合金薄板退火畸变，热弹塑性模型（Model 1）模拟结果与试验结果差别较大，蠕变是预测畸变准确性的关键因素。残余应力导致薄板上下两部分X、Y方向应变，迫使薄板发生弯曲畸变，内部残余应力是薄板在退火过程中发生畸变的根本原因。重力改变弹性应变方向，总应变增大，从而使得薄板畸变量增大。

基于钢箔渗碳的碳传递系数的精确测定

刘博勋，张幸，顾剑锋

2016, 41(1): 211-216. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.044

摘要 ( 104 )

PDF (716KB) ( 132 )

提出了一种计算气体渗碳过程中碳传递系数的方法，结合钢箔渗碳试验获得精确的碳传递系数。利用Thermal Prophet软件模拟了钢箔渗碳过程。结果表明，渗碳过程中碳传递系数是钢箔表面碳浓度的函数，随表面碳浓度的增大而减小，且减小速度逐渐增大。当表面碳浓度从0.036%增加到1.03%时，碳传递系数下降79.4%。通过对比模拟结果和实测的碳浓度分布曲线证明了本文测定的碳传递系数优于其他经验公式。

CoCrFeMnNi高熵合金冷轧及退火后的晶界特征

唐群华1，蔡小勇1，戴品强1,2

2016, 41(1): 217-221. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.045

摘要 ( 164 )

PDF (718KB) ( 639 )

采用电子背散射衍射（EBSD）技术研究了冷轧变形（90%）CoCrFeMnNi高熵合金在800 °C退火再结晶过程中的晶界特征分布（GBCD）。结果表明，退火0.08 h后，合金发生初次再结晶，组织中形成高达56.92%的低å重合位置点阵（CSL）晶界，其中å3晶界和å9+å27晶界的比例分别为53.04%和2.12%，且大部分低åCSL晶界处于大角度晶界网络上，打破了大角度晶界网络连通性，其GBCD得到优化。延长退火时间（0.08～10 h），合金晶粒异常长大至二次再结晶完成，强a-{110}织构所占体积分数从49.53%增大至66.65%；低åCSL晶界的总比例和å3晶界的比例均下降，å9+å27晶界比例先上升后下降，大角度晶界网络连通性逐渐趋于完整。与此同时，该合金的维氏硬度与其再结晶晶粒尺寸满足Hall-Petch关系。

钢中Ti-Nb-N-C系四元第二相平衡固溶的热力学分析及其工程应用

王艳林1, 2，周孟1，缪燕平2，庞晓露1，陈明文3

2016, 41(1): 222-227. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.046

摘要 ( 122 )

PDF (711KB) ( 108 )

根据钢中处于固溶态的元素要符合固溶度积以及各元素的含量保持物料平衡条件，建立了钢中多元第二相平衡固溶的热力学分析模型，对Ti-Nb-N-C系微合金钢在不同成分与不同温度下的固溶析出情况进行了分析，并介绍了其在管线用厚板钢产品开发中的工程应用。结果表明：随着不同元素C、N、Nb、Ti质量分数的增加，其全固溶温度都是增大的，尤其是元素Ti、N的影响更明显；固溶Nb量随钢中Nb质量分数的增大而增大，随钢中C、N、Ti元素质量分数的增大而减小，在1350～950 ℃范围内，Nb元素固溶量急速减少。固溶Ti量随钢中Ti质量分数的增大而增大，随钢中C、N、Nb元素质量分数的增大而减小，在全固溶温度～1200 ℃范围内，Ti元素固溶量急速下降；0.03%C-0.004%N-0.10%Nb-0.015%Ti系管线用18 mm厚板钢产品其全固溶温度为1506.23 ℃，理论分析表明当加热温度为1250 ℃时，阻止奥氏体晶粒粗化的第二相析出物为Nb_0.31998923Ti_{0.68001074C0.26386306，轧后采用快速冷却，并保持终冷温度约500 ℃，可有效发挥固溶元素在铁素体区的析出强化作用，大幅提升其力学性能。}N_0.73613691

37Mn5热轧钢管内壁裂纹失效分析

曹晶晶，赵文武，李阳，李河宗

2016, 41(1): 228-232. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.047

摘要 ( 108 )

PDF (714KB) ( 143 )

37Mn5钢是生产J55级石油套管的专用钢种。本文采用着色渗透检验、光学显微镜、SEM及EDS等手段对调质处理后37Mn5热轧钢内壁裂纹的形貌、非金属夹杂物与显微组织、断口形貌等进行研究并分析裂纹的形成原因。结果表明，非金属夹杂物为硫化物，其粗细等级为1.5级；内壁裂纹较短，深度较深，裂纹基本垂直于内壁，裂纹尾端尖锐、细小，且裂纹内部存在氧化物并有氧化脱碳现象，经EDS分析该氧化物为氧化铁，说明该裂纹为非淬火裂纹，由此推断该裂纹是在穿轧时形成，并在淬火应力作用下进一步扩展形成一定深度的纵向裂纹。

21CrMoV5.11钢连铸辊断裂失效分析

徐淑娇1，徐新华1，陈国喜1，秦威1，盛俭生1，成阳1，邓琦林2

2016, 41(1): 232-235. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2016.01.048

摘要 ( 134 )

PDF (715KB) ( 170 )

用断口形貌、化学成分、显微组织及力学性能测试等对21CrMoV5.11钢连铸辊早期断裂进行分析。结果表明，连铸辊的断裂属于疲劳断裂。疲劳源为堆焊层表面由于堆焊工艺控制不当而产生的周向裂纹；堆焊层组织为回火马氏体，伸长率极低,加速了疲劳裂纹的扩展；基体组织为保持马氏体位相的回火索氏体,冲击吸收能量较低，促进了连铸辊的疲劳断裂。

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