金属热处理

郭丰雪, 吴杰, 陈蕴博, 左玲立, 刘晓萍

2020, 45(5): 1-4. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.001

摘要 ( 70 )

PDF (670KB) ( 35 )

通过控制Ti、C、Ni、Al粉末之间的反应,利用自蔓延技术原位合成多孔TiC/NiAl复合材料,研究Ti-C(摩尔比1∶1)含量对多孔材料孔洞形貌和抗压强度的影响。结果表明:多孔材料孔洞形貌主要受反应物吸附气体挥发和液相流动的影响,Ti-C含量增加,孔隙率和孔径增大。当Ti-C含量为0～25%时,孔洞分布均匀,形貌以近球形为主,孔径大小在20～70 μm之间;多孔材料抗压强度随Ti-C含量增加逐渐增大。当Ti-C含量为30%时,除近球形孔洞外,还出现了一些尺寸大于100 μm的形状不规则孔洞和狭长形孔洞,抗压强度下降。

H13钢表面镀铬和气体渗氮复合处理的组织及性能

李春明, 朱伟恒, 焦东玲, 魏兴钊

2020, 45(5): 5-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.002

摘要 ( 67 )

PDF (589KB) ( 33 )

对调质后的H13钢进行镀铬+540 ℃气体渗氮处理,获得氮化铬表层,然后将其进行耐磨试验,并与同温度经常规气体渗氮及离子渗氮后的H13钢试样进行组织及耐磨性对比。结果表明:3种工艺处理后试样的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,镀铬/渗氮试样表面摩擦因数最低,为0.44,耐磨性最好,但镀铬+渗氮层与基体的结合力最差。

恒温氧化处理对YSZ∶Eu热障涂层发光性能及微观结构的影响

刘延宽, 杨丽萍, 王志平

2020, 45(5): 12-16. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.003

摘要 ( 70 )

PDF (590KB) ( 23 )

使用纯YSZ粉末与2mol%Eu³⁺掺杂的YSZ粉末制备3种不同结构的涂层。采用激光光谱仪分别对1100 ℃下热处理100、300、800 h的3种热障涂层试样进行发光性能测试,采用扫描电镜观察涂层的微观组织形貌,用能谱仪分析了涂层的元素分布。结果表明,YSZ:Eu涂层的荧光强度随热处理时间的延长逐渐下降,未经热处理的原始试样的荧光强度最大;YSZ∶Eu涂层的发射光谱图主要由502 nm与606 nm两个发射峰组成,其中606 nm的发射峰强度大于592 nm的发射峰;在相同热处理条件下,YSZ∶Eu涂层的荧光强度与涂层中Eu³⁺的含量成正比;3种涂层的孔隙率分别为8.41%、8.48%、8.37%;涂层的维氏硬度均处于430～440 HV0.3之间。2mol%Eu³⁺的掺杂对YSZ涂层的致密度与硬度未造成影响,1100 ℃下热处理800 h后Eu³⁺在涂层内部未发生扩散现象。

GH2909合金锻件持久缺口敏感性组织分析

李钊, 王涛, 徐雄, 罗俊鹏, 盛俊英

2020, 45(5): 17-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.004

摘要 ( 57 )

PDF (589KB) ( 24 )

针对GH2909合金锻件呈现的不同程度缺口敏感性问题,采用金相分析、扫描电镜、断口分析等手段,开展持久试样组织分析。结果表明:在某种特定的析出相分布状态下,GH2909合金是否呈现持久缺口敏感性是一个概率性事件;当Laves相连接成薄膜包覆晶界时,合金呈现缺口敏感性的概率显著提升。

6063铝合金双道次热变形微观组织演变

王冠, 田昌龄, 寇琳媛, 卞东伟

2020, 45(5): 23-28. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.005

摘要 ( 63 )

PDF (589KB) ( 27 )

采用Gleeble-1500热模拟试验机对6063铝合金进行双道次热轧试验,分析了合金在变形温度为300~500 ℃,应变速率为0.001~0.1 s^-1,道次间停留时间10~90 s时的流变应力和微观组织。结果表明:随着道次间停留时间增长,第二道次屈服应力减小;温度与道次间停留时间对合金的静态软化率有较大的影响。低温大应变速率短道次间停留时间下试样的强化相较多,其形貌为长条状与圆形;高温低应变速率长道次间停留时间下试样的强化相数量有所减少,其形貌以圆形为主。通过能谱分析可知,试样中的强化相以AlFeSi为主,长条状强化相为6 μm左右,圆形强化相尺寸约2 μm。

铸态Mg-xSn-1Mn合金的显微组织和阻尼性能

冯旭辉, 孙有平, 何江美

2020, 45(5): 29-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.006

摘要 ( 64 )

PDF (593KB) ( 22 )

采用光学显微镜(OM)、维氏硬度计、热动态分析仪、X射线衍射(XRD)、多功能内耗仪等,研究了Sn含量对Mg-xSn-1Mn合金显微组织、阻尼性能和力学性能的影响。结果表明:当Sn含量从2%增加到8%时,Mg-xSn-1Mn合金的枝晶间隙呈现细化的趋势,硬度从43.84 HV0.1增加至54.00 HV0.1,呈单调增加的趋势。应变无关阻尼随着Sn含量的增加呈现先增后减的趋势,在Sn含量为4%时达到最大,应变相关阻尼则随着Sn含量的增加呈现逐渐减小的趋势。在低温阶段,相同Sn含量的合金的阻尼随着频率的增大呈现增加的趋势;但在高温下,阻尼值在低频时的上升速率比高频时快,并随着温度的升高,低频阻尼和高频阻尼趋向于相等。当Sn含量不同时,随着温度的升高,Sn含量较高的合金的阻尼值上升速率变快。

毒物不锈钢屏蔽材料中第二相的析出行为

赵勇, 刘云明, 谷明非, 潘钱付, 张宏智, 强瑞, 王录全

2020, 45(5): 34-39. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.007

摘要 ( 54 )

PDF (590KB) ( 43 )

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对毒物不锈钢中第二相的析出行为进行了研究,并分析了第二相析出对基体组织稳定性和轧制开裂的影响机制。结果表明:不锈钢中第二相主要以Gd-Ni系为主,其析出数量随着Gd含量的增加而增加,当Gd含量(质量分数)由1.87%增加至7.87%时,第二相的析出面积分数由5.5%增至20.3%。其次,第二相的析出破坏了基体组织的稳定性,随着Gd含量的增加,不锈钢基体组织经历了单相奥氏体→奥氏体+铁素体两相组织→单相铁素体的转变过程。第二相的析出使得不锈钢塑性下降,同时促进轧制裂纹的萌生和发展。

Al-8.0Zn-2.0Mg-2.1Cu合金均匀化过程中Al₂CuMg相的消除

朱鹏程, 姜丽军, 向康宁, 黄杰, 姚丹, 余鑫祥

2020, 45(5): 40-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.008

摘要 ( 56 )

PDF (591KB) ( 21 )

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、X射线衍射(XRD)以及差示扫描量热仪(DSC)研究了一种高合金化Al-8.0Zn-2.0Mg-2.1Cu(wt%)合金在均匀化过程中难溶相Al₂CuMg的形成以及实现其充分溶解的工艺。结果表明:铸态时,合金中主要的非平衡凝固相为Mg(Zn, Al, Cu)₂相,Zn、Mg、Cu元素偏聚严重。经过470 ℃×40 h一级均匀化后,虽然Mg(Zn, Al, Cu)₂相逐渐回溶至基体中促进了合金中枝晶网络的基本消除,但合金中形成了一种耐高温的有害相Al₂CuMg。进一步采用485 ℃×14 h的高温均匀化工艺实现了合金中耐高温相Al₂CuMg的充分回溶。扩散动力学分析表明,470 ℃×40 h+485 ℃×14 h的双级均匀化工艺足以使合金中的非平衡相回溶至基体中。

快速凝固高硅铝合金加热过程中的组织转变

邬小萍, 聂俊辉

2020, 45(5): 45-50. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.009

摘要 ( 57 )

PDF (589KB) ( 29 )

利用气雾化法制备高硅铝合金粉末,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等现代测试手段,分析快速凝固高硅铝合金不同粒度粉末微观组织和结构特征,研究在不同加热温度和保温时间条件下针状富铁相的转变特性及β-Si相的粗化行为。结果表明:快速凝固高硅铝合金组织主要以基体上分布有大量细小的颗粒状和针状相为特征,合金粉末在加热过程中,随着温度的升高和保温时间的延长,颗粒β-Si相有粗化趋势,针状非平衡富铁相转变为棒状或颗粒状平衡相。通过台阶式连续加热模拟试验可获得针状相基本消失且颗粒β-Si相未发生明显粗化的组织。

再结晶退火温度对含Cu铁素体抗菌不锈钢耐蚀性的影响

刘逸飞, 陆慧, 孙绍恒, 赵爱民

2020, 45(5): 51-55. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.010

摘要 ( 55 )

PDF (587KB) ( 29 )

通过金相分析、FeCl₃点腐蚀试验、点蚀坑形貌观测、极化曲线测试等方法,研究了再结晶退火温度对含Cu铁素体抗菌不锈钢耐蚀性的影响。结果表明:在860～980 ℃范围内保温5 min,含Cu铁素体抗菌不锈钢再结晶程度逐渐提升,耐蚀性先增强后减弱,最佳再结晶退火温度为900 ℃。含Cu铁素体抗菌不锈钢在酸性FeCl₃溶液中点蚀坑呈开放式,随再结晶退火温度的升高,点蚀坑面积及深度减小,在980 ℃退火时其数量明显增多。

固溶冷却方式对17-4PH钢显微组织及力学性能的影响

孙永伟, 范芳雄, 王灵水

2020, 45(5): 56-61. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.011

摘要 ( 69 )

PDF (585KB) ( 42 )

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)等手段研究了固溶冷却方式对17-4PH马氏体不锈钢组织转变、强化相及力学性能的影响,阐释了Cu析出相在不同冷却方式下的析出规律及其对该钢力学性能的作用机制。结果表明,不同冷却方式下,Cu析出相的平均尺寸均在10~20 nm范围内。17-4PH钢的屈服强度随固溶冷却速率的增加而增加,塑性损失变化不大,冲击吸收能量随冷却速率的增加而降低,炉冷条件下的17-4PH钢的屈强比最低。17-4PH钢的强化机制主要为相变强化、析出强化及晶界强化,其中析出强化以切过机制为主。

固溶工艺对Ni-Cr-Al-Fe合金电学性能及屈服强度的影响

喻文新, 王勇, 杨贤军, 徐永红, 吴达, 王锋鸿

2020, 45(5): 62-68. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.012

摘要 ( 170 )

PDF (603KB) ( 24 )

对合金丝材进行了不同温度和时间的固溶处理,探究了固溶参数对晶粒尺寸、电阻率、电阻温度系数及屈服强度的影响规律,对比了固溶态和时效态合金的性能差异。结果表明:提升固溶温度或延长保温时间,均使电阻率升高、电阻温度系数下降,有利于改善合金的电学性能;合金晶界移动激活能为674.25 kJ/mol,晶粒生长动力学方程为:D-^3.3_t=3.80×10³⁰texp-8.11×10⁴T;屈服强度与晶粒尺寸存在关系式:Rp0.2=341.19+354.64D^-0.5_t;通过950 ℃×7.5 min+430 ℃×0.5 h固溶时效处理后,合金的屈服强度为445 MPa,电阻率为132.2 μΩ·cm,电阻温度系数为2.2×10^-6℃^-1,满足制备精密电阻元件的要求。

基于DD5单晶高温合金制件的时效处理转炉试验

孔令利, 张善庆, 成亦飞, 罗炳威

2020, 45(5): 69-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.013

摘要 ( 62 )

PDF (585KB) ( 28 )

为验证DD5单晶高温合金制件时效处理工艺转入新引进国产真空炉是否满足工艺要求,同时与进口真空炉中完成时效处理后的试样进行对比以确认差异,特开展了时效处理工艺转炉试验。采用DD5单晶高温合金航空发动机涡轮叶片和试棒分别在新引进国产真空炉和进口真空炉中完成时效处理后,分别对叶片的宏观组织、微观组织和表面贫Cr层以及试棒的高温拉伸性能进行了测试与分析。结果表明:在时效处理阶段,国产真空炉与进口真空炉在参数控制能力相当,能够满足DD5单晶合金制件的时效处理要求,可替代进口真空炉完成时效处理。

固溶工艺对6061铝合金组织和拉伸性能的影响

马冬威, 张春, 张元好, 李文科

2020, 45(5): 74-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.014

摘要 ( 72 )

PDF (590KB) ( 40 )

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等方法,研究了固溶处理工艺对6061铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随固溶时间的延长和固溶温度的升高,合金中可溶第二相粒子逐渐溶解,再结晶增强,晶粒细化,合金拉伸性能升高;进一步延长固溶时间和提高固溶温度,合金晶粒粗化,合金强度下降。热处理后残留粗大第二相粒子的多少和合金晶粒大小是影响合金拉伸性能和断口形貌的主要因素。时效工艺为180 ℃×8 h条件下,6061铝合金的最佳固溶工艺为535 ℃×80 min。

非晶Fe粉掺杂Al-12Si合金的高温压缩变形行为

杨浩, 王远, 王修昌

2020, 45(5): 78-83. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.015

摘要 ( 51 )

PDF (595KB) ( 20 )

为提高Al-12Si合金的热变形抗力,并探索非晶Fe粉掺杂对Al-12Si合金热压缩行为的影响和掺杂非晶Fe粉热压缩中的晶化温度等,采用连续挤压技术制备了掺杂10wt%非晶Fe粉与不掺杂非晶Fe粉的Al-12Si合金试样,对试样进行了不同温度和应变速率下的热压缩试验,分析了试样在热压缩中的组织转变,以及采用双曲正弦关系构建了试样的热流变应力方程。结果表明:非晶Fe掺杂试样在450 ℃及以下的热压缩时,Fe维持非晶态,500 ℃时,则已发生晶化;掺杂10wt%非晶Fe粉使Al-12Si合金的热抗变形能力显著提高,其热压缩激活能Q=211.29 kJ/mol,比未掺杂非晶Fe粉的Al-12Si合金试样高40.78 kJ/mol,且热压缩过程中存在动态回复和动态再结晶;利用双曲正弦关系构建试样的热流变应力方程为ε·=4.42×10¹⁴[sinh(0.016 6σ)]^6.13exp(-211 290/RT),线性回归系数高达0.99,即可为非晶Fe粉掺杂试样的热加工提供一定的理论指导。

Q&P工艺对Fe-0.45C-1.6B高硼钢组织和性能的影响

李明伟, 吴润, 王凯, 曾松盛

2020, 45(5): 84-89. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.016

摘要 ( 56 )

PDF (586KB) ( 23 )

借助Thermo-Calc、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计及冲击磨损试验机对Fe-0.45C-1.6B高硼钢铸态和经Q&P工艺处理后的组织和性能进行分析。结果表明:高硼钢铸态组织由铁素体、马氏体及残留奥氏体构成的基体和共晶硼化物组成。经Q&P工艺处理发现,高硼钢在Ms点以下为马氏体等温转变,随着淬火时间的增加,基体中残留奥氏体越来越多,在淬火时间为120 s时达到极限。随着配分时间的增加,高硼钢中残留奥氏体增加,配分时间为80 s时残留奥氏体量最多,但是由于较多的残留奥氏体不能支撑硼化物,因此高硼钢的耐磨性降低。

微弧氧化处理对铝合金耐霉菌腐蚀特性的影响

王晓波, 杨国华, 全风美, 法涛, 朱生发

2020, 45(5): 90-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.017

摘要 ( 55 )

PDF (590KB) ( 20 )

在2A12铝合金表面制备了微弧氧化膜层,按照国家军用标准霉菌测试方法对微弧氧化膜层的耐腐蚀性能进行了测试,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)对铝合金基体及微弧氧化膜层霉菌腐蚀前后的微观结构、相组成进行了表征。结果表明,未经过微弧氧化处理的铝合金表面有少量的霉菌生长,表面产生了一定数量的点蚀坑,长霉等级为1级。经过微弧氧化处理试样表面未发现霉菌生长,长霉等级为0级。微弧氧化处理可以有效提高铝合金表面耐霉菌腐蚀性能,扩大其应用范围。

不同降温速率下带焊缝304LN钢的热应力对比

李扬, 黄中华, 沈子豪

2020, 45(5): 97-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.018

摘要 ( 80 )

PDF (586KB) ( 26 )

为探究降温速率对304LN钢材作深冷处理时的热应力是否造成不良影响,采用带有焊缝接头的304LN钢试件标定母材区、焊缝区及热影响区,分别做2 ℃/min、5 ℃/min和直接液氮浸泡的降温处理,并用有限元相关理论验证测试结果的合理性。试验结果发现:随着温度降低,钢板上下表面各处感知温度不相同,且试件边缘温度较中心处温度低,但温差较小;在持续降温过程中,试件的热应力随着降温速率的增加而提高,热应力与温度曲线呈现出非线性关系。在降温速率为5 ℃/min时析出物更加均匀稳定。在一般深冷处理过程中运用前两种速率降温差异性较小,但在实际的力学性能测试和相关工艺中建议以5 ℃/min为准。

55SiCr弹簧钢中的残留奥氏体与碳化物

陆慧, 陈银莉, 韦贺, 刘泽盛

2020, 45(5): 103-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.019

摘要 ( 98 )

PDF (588KB) ( 31 )

通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、洛氏硬度计等手段研究了弹簧钢55SiCr的组织和相变点以及残留奥氏体和碳化物在热处理过程中的组织演变。结果表明:55SiCr弹簧钢淬火后残留奥氏体以块状分布在基体上;随回火温度的升高,残留奥氏体减少并呈粒状和薄膜状分布;C在残留奥氏体中富集,使其稳定性增强;Si抑制了碳化物的析出,提高了残留奥氏体的稳定性。低温回火时,Si延缓了渗碳体析出;高温回火时,C原子扩散速率提高,促进渗碳体析出,引起体积的收缩。慢速加热回火时,C有足够的时间扩散,从而促进渗碳体的形成,使渗碳体的形成温度提前;快速加热回火时,C来不及扩散,抑制了渗碳体的析出。回火加热速率一样时,试验钢的硬度随回火温度的提高而下降。当回火温度为400 ℃时,硬度值最大为51 HRC;当回火温度为650 ℃时,硬度值最小为37 HRC。当加热速率为0.1 ℃/s时,硬度值最小为33 HRC;当加热速率为200 ℃/s时,硬度值最大为40 HRC。

双重退火工艺对TC21钛合金力学性能和断口形貌的影响

胡生双, 孟晓川, 王清, 李斌博, 梁霄, 王文博

2020, 45(5): 110-114. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.020

摘要 ( 56 )

PDF (594KB) ( 28 )

利用光学金相、扫描电镜以及拉伸、冲击、断裂韧性试验等手段研究了不同双重退火工艺对TC21钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:第一次退火温度一定时,随着第二次退火温度的上升,试样中块状α相更易于形成;第二次退火温度一定时,随着第一次退火温度的上升,试样中形成大块α相的概率变小;TC21钛合金的断面收缩率对不同双重退火工艺最为敏感;900 ℃×2 h+500 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样具有弯折的粗大条状α相及最大的冲击吸收能量;950 ℃×2 h+590 ℃×4 h双重退火工艺下制备的试样能在裂纹扩展中吸收最多的能量,具有最高的断裂韧性。

连续冷却速度对挖掘机履带用钢15B36-M相变和显微组织的影响

张群, 王德勇, 阚开

2020, 45(5): 115-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.021

摘要 ( 50 )

PDF (642KB) ( 19 )

采用热模拟试验研究不同冷却速度对挖掘机履带用钢15B36-M相变及显微组织的影响,对试样以0.5、1、2、5、8、10、15、20、25、30、35和40 ℃·s^-1等12个不同的冷却速度进行冷却。结果表明,在不同的冷却速度下,15B36-M钢的热膨胀曲线组织转变温度不同,可通过CCT曲线来指导15B36-M钢材的轧制过程以得到需要的组织形态。

脉冲电流处理与回火对碳钢零件残余应力的调控

潘龙, 楚斌, 王保升, 徐振钦

2020, 45(5): 119-122. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.022

摘要 ( 63 )

PDF (589KB) ( 19 )

为了优化残余应力调控工艺,研究了脉冲电流处理与回火处理对45碳钢零件淬火残余应力的影响,产生脉冲电流的电压为2120 V,电容为400 μF。结果表明:脉冲电流处理、600 ℃回火、200 ℃回火对淬火残余应力的降低率分别为50%、80%、40%左右,有效时间分别为30、20、120 min;脉冲电流处理和200 ℃回火后零件保持较高硬度,约为51 HRC,显微组织保留原始淬火马氏体组织形貌;600 ℃回火后零件硬度降低到23 HRC,显微组织发生了较大变化。

温度对低碳钢微观组织与高温力学性能的影响

崔桂彬, 鞠新华, 张清水, 杨瑞

2020, 45(5): 123-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.023

摘要 ( 67 )

PDF (589KB) ( 31 )

利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)与电子万能试验机对低碳钢不同温度下的微观组织与高温力学性能进行了详细的研究与讨论。结果表明,无论室温拉伸还是高温拉伸,位于晶界上的碳化物(Fe₃C)颗粒是诱发低碳钢裂纹的主要因素。与室温拉伸性能相比,提高加热温度,抗拉强度明显下降,伸长率显著增加。在高温下,随着温度的提高,抗拉强度线性下降,而伸长率先降低而后趋于稳定。在520 ℃拉伸过程中,低碳钢中产生了大量的滑移带,诱发了动态回复。提高温度至720 ℃时,珠光体组织发生球化,形变铁素体晶粒内出现等轴状小晶粒,即发生了动态再结晶;经EBSD分析,形变铁素体晶粒间取向差较大,而其发生再结晶的等轴小晶粒间取向差较小。

回火温度对EA4T车轴钢显微组织及力学性能的影响

倪启校, 王占勇, 王泽民, 王斌君, 刘敏, 周冰

2020, 45(5): 129-132. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.024

摘要 ( 54 )

PDF (591KB) ( 24 )

采用不同的回火温度(500、550、600和650 ℃)对EA4T车轴用钢进行调质热处理,使用OM、SEM、拉伸试验及冲击试验等测试分析了材料的显微组织和力学性能,研究了回火温度对EA4T钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,回火组织转变为回火索氏体,EA4T钢强度有所降低,韧性及塑性提高。当回火温度升高至600 ℃以上时,EA4T钢的冲击断口形貌呈韧窝状。回火处理后,EA4T钢抗拉强度与硬度的经验公式为:R_m=2.9477V+45.59。

退火温度对船用Al-Mg-Mn-Cr合金组织和性能的影响

朱希一, 何建贤, 赵启忠, 杨鸿驰, 韦孙飞

2020, 45(5): 133-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.025

摘要 ( 65 )

PDF (593KB) ( 22 )

通过力学性能测试、光学显微镜及腐蚀性能测试等手段,研究了不同退火温度对实际生产的5AN6铝合金板材组织和性能的影响。结果显示:合金在退火后力学性能持续下降,于280 ℃退火时强度发生大幅度下降;在300~360 ℃退火时,合金力学性能趋于稳定;原始状态合金的晶粒组织为不完全的纤维组织,在280 ℃退火之后晶粒明显细化,可认为合金在280 ℃退火后发生了再结晶;5AN6铝合金的腐蚀性能温度敏感区间为160~240 ℃,在此温度区间内显微组织显示为沿晶界连续析出的β相。

挤压温度对2A12铝合金组织与性能的影响

王宏颖, 彭二宝

2020, 45(5): 138-140. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.026

摘要 ( 51 )

PDF (589KB) ( 28 )

利用扫描电镜(SEM)、万能试验机、维氏硬度计等研究了不同挤压温度对Al-Cu-Mg系2A12合金组织与性能的影响。结果表明:经380~470 ℃不同温度热挤压后,2A12合金组织中原第二相被挤碎呈岛状,沿挤压方向呈条带状分布,并有小颗粒状第二相弥散分布。随着挤压温度的升高,颗粒状第二相逐渐减少,合金的强度和硬度逐渐升高,伸长率逐渐降低。470 ℃挤压的2A12合金的抗拉强度、屈服强度和硬度比均匀化态2A12合金分别提高了61.7%、63.2%和54.1%。

退火工艺对搅拌摩擦加工镁合金微观组织和显微硬度的影响

李天麒, 尹晨, 闫原原, 张阔, 王熙

2020, 45(5): 141-146. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.027

摘要 ( 48 )

PDF (591KB) ( 20 )

采用搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP)技术对AZ31镁合金进行加工,通过采取不同温度及保温时间的退火工艺,研究了FSP镁合金在退火过程中的微观组织演变过程及硬度变化规律。结果表明,FSP成功制备了细晶AZ31镁合金,其平均晶粒尺寸细化程度达54.9%。当退火温度在200～300 ℃时,加工区(SZ)晶粒尺寸较为稳定,且组织发生不同程度的均匀化和细化;当温度超过300 ℃时,加工区晶粒互相吞噬而快速长大。在退火温度较低、短时间保温时热影响区(HAZ)组织变化不明显,而延长保温时间或者升高温度,HAZ区组织会迅速细化、均匀化;当退火温度超过300 ℃时,再结晶会在短时间内完成,随后晶粒继续长大。在300 ℃下保温60 min为最优退火工艺,可使SZ、HAZ组织分别细化10.9%、35.6%。

均匀化处理对Mg-Nd-Zn-Zr合金组织及力学性能的影响

苏再军, 朱文, 杨树忠, 罗林山

2020, 45(5): 147-151. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.028

摘要 ( 49 )

PDF (590KB) ( 19 )

通过光学显微镜(OM)、差热分析(DTA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验等方法,研究了均匀化处理对Mg-2.3Nd-0.5Zn-0.5Zr合金组织及力学性能的影响。结果表明:铸态合金主要由α-Mg、条状Mg₁₂Nd相及花瓣状Zn-Zr相组成。经均匀化处理后,条状Mg₁₂Nd相逐渐溶入基体,晶内还存有部分花瓣状Zn-Zr相,合金最佳的均匀化处理工艺为505 ℃×6 h。经最佳均匀化处理后,晶界第二相溶入基体消除了裂纹源,伸长率提高了100%,合金断裂模式由铸态的脆性解理断裂转变为延性穿晶断裂,但第二相强化及细晶强化效果的弱化抵消了固溶强化作用,合金的抗拉强度、屈服强度略有提高。

热处理对挤压态Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织和力学性能的影响

魏迪, 杨莉, 张尧成, 卢王张, 庞松, 智雅婷

2020, 45(5): 152-156. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.029

摘要 ( 54 )

PDF (594KB) ( 23 )

采用扫描电镜、硬度测试、拉伸试验及冲击性能测试,研究了3种不同热处理后Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.3Zr-0.15Ni-0.12Mn(质量分数,%)合金显微组织演变与力学性能的变化。结果表明:经T6处理合金的组织主要为α-Al基体、η′和η析出相,合金的平均硬度和抗拉强度分别达到210 HV和597 MPa,高于T4和T5工艺下的合金硬度和强度。η′和η相对于基体有一定的可动性,使合金的塑性降低,T6态合金的伸长率略低于T4态。T4和T5态合金的冲击断裂机制为脆性断裂,T6处理后合金的冲击性能得到明显改善,断裂机制为韧脆混合断裂。挤压态Al-Zn-Mg-Cu合金宜采用T6热处理工艺。

TC4-DT钛合金SH-CCT曲线的测定

赵栋, 董文超, 焦清洋, 权纯逸, 陆善平

2020, 45(5): 157-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.030

摘要 ( 61 )

PDF (599KB) ( 21 )

通过金相法进行了TC4-DT钛合金相变点温度T_β测定,并利用热膨胀法进行了验证。对不同冷却速度下TC4-DT钛合金的热膨胀量曲线进行测绘,结合显微组织分析和硬度测试,绘制了TC4-DT钛合金的SH-CCT曲线。结果表明,TC4-DT钛合金的相变温度为(945±5) ℃。当冷速小于10 ℃/s时,由β相转变的α相呈不同取向的集束状,同时,晶内出现网篮状α相;当冷速大于10 ℃/s后,组织为马氏体α′相+块状α_m相;当冷速超过100 ℃/s后,组织为马氏体α′相。TC4-DT钛合金发生马氏体转变的开始温度为836 ℃,终了温度为760 ℃。

激光淬火对高速动车组EA4T车轴钢组织和性能的影响

潘雪新, 常红, 李忠文, 胡小峰, 付鸿, 姜海昌

2020, 45(5): 161-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.031

摘要 ( 48 )

PDF (653KB) ( 30 )

为提高EA4T车轴钢的表面硬度和耐磨性能,采用激光淬火对调质态车轴进行表面改性。利用扫描电镜、显微硬度计、纳米压痕仪等对激光淬火层的微观组织、相变层深度和硬度进行了详细的表征。结果表明:EA4T车轴钢表面经过不同工艺激光淬火后,相变层内的淬火组织主要由细小的板条马氏体和粒状贝氏体组成,其深度根据工艺不同从100 μm到800 μm不等,并呈现随淬火功率的增加和扫描速度减小,相变层深度逐渐增加的趋势。淬火相变层区域内,车轴钢的显微硬度基本保持在450 HV0.2左右,约为基体硬度的2倍,耐磨性显著提高。由于淬火道次之间搭接的原因,淬火层呈现波形分布,其中波谷马氏体含量高于波峰位置,因此其硬度明显高于波峰处。

7A04铝合金超厚板的淬透性

陈愿情, 何克准, 姚祥, 韦修勋, 张航, 陈绍文

2020, 45(5): 166-171. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.032

摘要 ( 62 )

PDF (596KB) ( 30 )

采用万能力学试验机、光学显微镜、扫描电镜等手段,研究了7A04铝合金超厚板的显微组织、性能及淬透性。结果表明:225 mm厚的7A04铝合金热轧板材经过475 ℃×340 min的固溶淬火处理后,再进行120 ℃×24 h 时效,其表面的力学性能最好,抗拉强度为584 MPa,屈服强度为500 MPa,伸长率为11%;T/4厚度层力学性能最差,抗拉强度为396 MPa,屈服强度为257 MPa,伸长率为11%,强度与表面分别相差32%、49%。淬透深度为单面32 mm。通过调控化学成分、加大轧制压下量、增加淬火冷却速率等可改善板材表心力学性能之差,并提高淬透性。

淬火温度对中锰QP钢组织和性能的影响

王亚婷, 万德成, 冯树明, 李杰

2020, 45(5): 172-175. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.033

摘要 ( 61 )

PDF (587KB) ( 19 )

采用部分奥氏体化-淬火-配分工艺对中锰钢进行热处理,研究不同淬火温度对微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着淬火温度的升高,试验钢的伸长率先升高后降低,而抗拉强度却逐渐降低。淬火温度为140 ℃时,试验钢中一次马氏体和新生马氏体的体积分数之和最大,因此抗拉强度最高。淬火温度为180 ℃时,试验钢中残留奥氏体的体积分数最大,伸长率最高,综合力学性能最好,强塑积最高为30 328.2 MPa·%。而淬火温度升到200 ℃时,由于试验钢中残留奥氏体的含量减少以及新生马氏体的硬度降低,其伸长率和抗拉强度均降低。

2Cr13钢渗氮后磨削面的“麻点”问题

赵明鹏, 游平平, 刘明虎

2020, 45(5): 176-179. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.034

摘要 ( 72 )

PDF (595KB) ( 22 )

材料为2Cr13钢的某轴承壳体,其内孔表面渗氮后经研磨(或珩磨),渗氮层表面不同程度地出现肉眼可见的“麻点”,如针尖大小,为小面积剥落,造成了多批产品报废。通过对其可能的影响因素(材料、脆性、应力、工艺等)逐一分析并进行对比试验,最终确定剥落的生成原因与四氯乙烯的使用有关。

退火工艺对变形高纯Yb微观组织的影响

邓月华, 王志坚, 刘华, 刘维, 黄美松, 张闻扬, 黄培

2020, 45(5): 180-182. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.035

摘要 ( 54 )

PDF (592KB) ( 18 )

对纯度为99.99%的高纯Yb进行总变形量为35.6%的多道次室温轧制变形加工,并对其分别在240、270、300、330、360 ℃进行退火处理,研究了退火工艺对变形高纯Yb显微组织和显微硬度的影响。结果表明,最佳退火工艺为270 ℃×0.5 h,经270 ℃×0.5 h退火后,变形高纯Yb完全再结晶,晶粒细小、均匀,平均晶粒度为22.5 μm左右,硬度值下降至18.96 HV0.5。随着退火温度的升高,试样的平均晶粒尺寸呈上升趋势,显微硬度呈降低趋势并趋于平稳。

金属间化合物Ni₃Al薄膜制备工艺

王明, 纪红, 卢硕

2020, 45(5): 183-186. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.036

摘要 ( 69 )

PDF (586KB) ( 19 )

采用直流磁控共溅射法,通过一步法、两步法工艺在衬底为SiO₂基体上制备了厚度为500 nm的Ni₃Al薄膜,X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等测试表明,一步法工艺制备的Ni₃Al薄膜为(111)取向的多晶型晶体结构金属间化合物优于两步法工艺。采用光学显微镜观察Ni-Al合金薄膜和金属间化合物Ni₃Al薄膜经高温氧化后的形貌,结果表明,Ni₃Al金属间化合物薄膜的高温抗氧化性能明显优于Ni-Al合金薄膜。

强变形工艺对2519A铝合金组织与性能的影响

叶志飞, 孙大翔, 周鹏, 邝宏聪, 肖永通

2020, 45(5): 187-191. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.037

摘要 ( 59 )

PDF (590KB) ( 18 )

通过硬度测试、拉伸性能测试、透射电镜观察等分析手段研究了不同强变形工艺下2519A铝合金的力学性能与微观组织。结果表明,经50%的冷轧变形和165 ℃人工时效后,2519A合金的力学性能明显提高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为522 MPa、468 MPa和8.5%。而在冷变形前添加165 ℃×2 h预时效处理,合金的力学性能进一步提高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到535 MPa、497 MPa和8%。预时效处理可以提高合金中θ′相的密度,使析出相分布更加均匀,有助于提高合金的力学性能。

微粒子喷丸对靶材残余应力场的影响

王超, 张海, 李冬飞, 云浩, 徐文苏, 赵武

2020, 45(5): 192-198. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.038

摘要 ( 56 )

PDF (596KB) ( 25 )

为了研究微粒子喷丸多颗粒冲击靶材时的残余应力场,建立了1个中心粒子周边均布6个粒子的7粒子冲击模型。应用有限元软件,对微粒子搭接率、冲击速度、冲击角度、直径等喷丸工艺参数对中心粒子冲击坑中心点处残余应力场的影响进行了仿真研究。结果表明:当搭接率ζ≤0.5时,ζ的变化对残余压应力场深度没有影响,而ζ=0.75是表面残余压应力S_S变化的分界线,只有在ζ＞0.75时,残余压应力场的4个特征值才均随着ζ的增大而增大;增大微粒子直径、减小冲击角度,有利于增大残余压应力场的深度,但同时也会减小残余压应力场的大小。增大微粒子的冲击速度,残余压应力场的深度增大,而残余压应力场的大小呈现一定的波动性,但是两者均在冲击速度为200 m/s时取得最大。

50AT尖轨感应淬火的数值模拟

程毅, 徐金辉, 冯青松, 张斌, 邹小魁, 刘昌雨

2020, 45(5): 199-205. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.039

摘要 ( 59 )

PDF (591KB) ( 35 )

通过对尖轨轨头进行中频感应淬火处理,可提高其强度、耐磨性及延长尖轨寿命。轨头淬火后,会产生较大的残余应力。通过建立50AT尖轨模型,进行淬火模拟仿真得到淬火后残余应力分布,并采用盲孔测应力法对比验证应力结果。结果表明:轨底中部残余应力值较大,尖端部分残余应力值较小;选择轨底相同位置测点,得到模拟仿真应力值与实测应力相差较小。试验结果可用于指导尖轨淬火后残余应力的消除及振动时效时激振器的放置位置。

极薄、超宽规格装甲板压力淬火工艺数值模拟优化

张赛, 李贤君, 罗平, 巫小林, 刘俊杰

2020, 45(5): 206-209. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.040

摘要 ( 50 )

PDF (628KB) ( 22 )

利用数值模拟的方法对极薄、超宽规格装甲板淬火过程的畸变进行了模拟研究,并对脉冲式压力淬火的控制参数进行了优化。通过对比不同冷却条件装甲板的变形量,确定了脉冲式压力淬火的脉冲压力和周期。结果表明,脉冲约束的模拟条件下,装甲板在厚度Z方向上的最终变形量为1.7 mm,不仅小于2 mm的标准要求,而且可以实现装甲板的小淬火畸变前提下满足其表面无压痕、划痕等其他损伤的实际生产需求。

淬火残余应力对铝合金厚板裂纹应力强度因子及扩展趋势的影响

罗家元, 贾二锁

2020, 45(5): 210-214. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.041

摘要 ( 54 )

PDF (622KB) ( 25 )

为探究淬火残余应力对铝合金厚板疲劳裂纹扩展的影响规律,建立7075铝合金厚板表面三维裂纹数值仿真模型。采用顺序热力耦合法求解淬火残余应力场,将残余应力场作为初始载荷条件求解裂纹应力强度因子,并与无残余应力场的应力强度因子值进行对比,研究两种条件下应力强度因子的分布规律和两者之间的异同;通过分析在初始淬火残余应力条件下不同半径裂纹受不同均匀拉应力荷载作用时的裂纹应力强度因子随裂纹位置角的演变曲线,探究淬火残余应力对裂纹扩展趋势的影响规律。结果表明,淬火残余应力的存在改变了铝合金厚板应力强度因子的分布规律和裂纹的扩展趋势,淬火残余应力使表层附近的裂纹扩展受到遏止,裂纹易于在厚度方向优先扩展。

台阶轴连续感应淬火组织硬度分布预测及其工艺优化

高宇, 高兴旺, 张根元

2020, 45(5): 215-220. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.042

摘要 ( 61 )

PDF (633KB) ( 33 )

建立了S45C钢台阶轴连续感应淬火过程的分区模拟模型,加载相应的物性和工艺参数,采用感应加热结束时刻轴径向温度分布、Maynier模型、Carsi修正模型和钢CCT曲线拟合预测其淬硬层深度分布,通过联动分析各方法的模拟结果优化了连续感应淬火工艺参数。结果表明,感应淬硬层中关键点b的100%、50%和0%马氏体的模拟深度分别为1.31、1.49和2.97 mm,误差分别为-12.67%、-13.87%和-1.00%,关键点e分别为1.44、2.02、2.54 mm,误差分别为-4.00%、-3.38%和-18.06%,与试验结果较吻合。通过感应淬火工艺参数改变和物理模型调整等探讨了零件各点处的轴径淬硬层变化,给出拟优化的感应淬火工艺参数。初步探讨了换热系数h变化对感应淬硬层的影响。

热冲压工艺参数对22MnB5马氏体钢汽车B柱性能影响的有限元模拟

王章忠, 巴志新, 李琦, 刘永刚, 崔磊, 刘朗峰, 董继武

2020, 45(5): 221-228. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.043

摘要 ( 63 )

PDF (685KB) ( 29 )

通过有限元仿真软件Autoform分析了热冲压过程中工艺参数的变化对22MnB5马氏体钢B柱起皱、回弹、减薄、马氏体量以及强度的影响。结果表明:22MnB5马氏体钢B柱热冲压最优化工艺参数为加热温度930 ℃,冷却速率80 ℃/s。该工艺参数下,热冲压过程各处均完成马氏体转变,硬度分布均匀,材料减薄率较低,热冲压成形效果好,尺寸精度高,冲压件强度均大于1400 MPa。

国内外铲齿用钢的研究现状与发展前景

郑丽丽, 彭军, 安胜利, 张芳, 彭继华, 李军平, 焦海东

2020, 45(5): 229-235. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.044

摘要 ( 53 )

PDF (625KB) ( 26 )

综述了铲齿的分类,从铲齿用钢微观组织的不同,分别阐述了各种组织类型铲齿用钢国内外的发展情况,包括其具体化学成分、热处理制度、综合性能以及存在的问题等,归纳了奥氏体耐磨钢铲齿、马氏体耐磨钢铲齿、贝氏体耐磨钢铲齿以及复相组织铲齿的优缺点,总结了现阶段我国铲齿用钢存在的问题,发现贝氏体组织铲齿用钢具有广阔的发展空间。

强磁场对钢中马氏体相变的影响及其研究展望

吴光辉, 侯廷平, 李自华, 胡锋, 周雯, 辛蕊, 吴开明

2020, 45(5): 236-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.045

摘要 ( 56 )

PDF (623KB) ( 24 )

固态相变中,由于两相之间的磁性差异,外加磁场将改变奥氏体向马氏体的相变过程,同时对马氏体的微观组织产生影响。主要阐述了马氏体相变过程中,强磁场对其产生的影响。相关研究表明,磁场可以提高马氏体的开始转变温度,这主要是由磁场的静磁能效应、高场磁化率效应和磁致伸缩效应导致的。磁场促进了马氏体的形核和长大,从而使其含量增加,但磁场对马氏体的形貌影响不显著。同时介绍了强磁场作用下马氏体相变的最新进展与未来展望。

激光扫描速度对球墨铸铁热轧辊表面铁基合金化层组织性能的影响

王硕煜, 赵毅, 解明祥, 叶文虎

2020, 45(5): 243-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.046

摘要 ( 86 )

PDF (632KB) ( 40 )

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备铁基合金化层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱仪、显微硬度计和高温摩擦磨损试验等方法研究了不同激光扫描速度对铁基合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响。研究结果表明,铁基合金化层与基体冶金结合良好、显微硬度高(高达830 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.28、高温磨损率低至2.41×10^-6 g·N^-1·m^-1。合金化层显微组织为奥氏体树枝晶+共晶碳化物,且随着扫描速度增加,组织逐渐细化,合金化层平均厚度减小,裂纹率升高,显微硬度先增加后减小,高温耐磨性能逐渐提高。铁基合金化层的高温磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在着疲劳磨损和氧化磨损。

非晶铝基粉末冷喷涂涂层及其耐磨性能

贾利, 陈杰, 崔烺, 赵健

2020, 45(5): 250-252. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.047

摘要 ( 59 )

PDF (631KB) ( 22 )

为提高镁合金的耐磨性能,采用冷喷涂技术在AZ91D镁合金表面制备铝基非晶涂层,并利用扫描电镜对涂层的微观形貌进行分析,采用X射线衍射仪分析喷涂粉末及涂层中的非晶含量,利用多功能摩擦磨损试验机研究了涂层的耐磨性能。结果表明:冷喷涂后涂层中仍含有铝基非晶结构,非晶含量为48%,涂层微观组织致密,孔隙率为0.59%。铝基非晶涂层的磨损量和磨损率均低于镁合金基体,摩擦因数高于基体。

有轨电车受电弓弹簧的断裂失效分析

刘勇, 王慧, 张挺, 刘海波, 龚侯, 宣祎恂, 崔喆珉

2020, 45(5): 253-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.048

摘要 ( 78 )

PDF (750KB) ( 28 )

某有轨电车顶部受电弓弹簧在车辆正常行驶过程中发生断裂。为了分析断裂的原因,应用扫描电镜、能谱仪、光学显微镜、直读光谱分析仪对该弹簧进行了宏观检查、断口扫描、显微组织检测、化学成分等分析,同时还进行了硬度梯度试验。结果表明:弹簧服役过程中承受拉应力作用,同时服役环境中存在腐蚀性介质,同时满足应力条件与介质条件,结合断口微观形貌判定该弹簧失效模式为应力腐蚀断裂。

重载车辆用扭矩仪主轴断裂失效分析

潘树民, 王小海, 刘国强, 项红岩, 于大威, 于庆峰

2020, 45(5): 257-261. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.049

摘要 ( 65 )

PDF (627KB) ( 30 )

采用化学成分、断口形貌、显微组织、硬度检测等方法进行测试和分析,研究了扭矩仪主轴断裂的原因。结果表明:异常显微组织是造成主轴断裂的主要原因。粗大的回火马氏体和由晶界向晶内扩展的上贝氏体组织导致了裂纹的萌生和扩展,形成沿晶+准解理断口形貌;带状组织的存在增大了显微组织和硬度的不均匀性,导致了材料的各向异性,弱化了构件的服役性能;此外,由于拉应力的作用,键槽根部产生的应力集中效应也是导致构件脆性断裂的重要原因。

低合金高强钢断后伸长率不合格原因分析

孙雪娇

2020, 45(5): 262-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.050

摘要 ( 71 )

PDF (627KB) ( 26 )

针对低合金高强钢伸长率偏低的现象,对不合格的试样进行了探伤分析、显微组织观察、扫描电镜断口分析以及EDS夹杂物成分确定,最终发现伸长率不合格的原因为锰元素的偏聚造成了夹杂物过多、偏析处组织异常,同时这两种缺陷的存在还形成了氢陷阱引起了氢脆,在拉伸断口形成了脆性的氢致平台。

伞帽用高铬铸铁在热强碱腐蚀环境下的磨损分析

黄伟

2020, 45(5): 266-271. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.05.051

摘要 ( 54 )

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针对氧化铝行业中常用的Cr28和Cr20高铬铸铁伞帽在相同工况条件下的磨损机理进行分析,并对比研究了实际生产中两种失效材料的成分、组织及性能。结果表明,伞帽部件在高温强碱腐蚀条件下受到外界冲刷时,磨损量由微切削磨损与变形磨损这两种机制共同决定。含铬量较高的Cr28高铬铸铁,其冲刷和抗腐蚀磨损性能均优于Cr20高铬铸铁。伞帽服役寿命主要受浆料和表层的铸铁材料两大因素影响。两种试验材料经淬火+回火处理后,基体组织中主要为回火马氏体+M₇C₃型碳化物+少量残留奥氏体,其中含铬量较高的Cr28高铬铸铁中共晶碳化物含量更高,且分布更加弥散,其平均硬度值为64.0 HRC,高于Cr20高铬铸铁的60.2 HRC。最终确定Cr28高铬铸铁作为伞帽材质更能满足氧化铝生产及设备检修周期的需要。

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