金属热处理

王凯, 吴志方, 吴润, 李明伟

2020, 45(7): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.001

摘要 ( 75 )

PDF (3678KB) ( 53 )

借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和洛氏硬度计等,研究了I&Q&P工艺对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响。结果表明,高硼铁基合金的铸态组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和共晶硼化物组成,硼化物主要为Fe₂B和Fe₂₃(B,C)₆。经I&Q&P工艺处理后,合金中残留奥氏体的体积分数从10.0%上升到16.8%,冲击吸收能量从3.76 J增加到6.80 J,硬度值从59.3 HRC下降至54.0 HRC,并生成了新的硼化物Fe₃(B,C)。同时,合金的耐磨性也有了明显的提高。

退火工艺对T2纯铜线材组织和性能的影响

毛西秦, 肖秋雷, 欧梅桂, 梁宇, 龙玮

2020, 45(7): 7-10. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.002

摘要 ( 108 )

PDF (1931KB) ( 183 )

通过冷拉拔塑性成形制备了T2纯铜线材,然后对其进行了400 ℃×60 min低温长时退火和850 ℃×(20,40,60) s高温短时退火试验。通过光学显微镜、扫描电镜、万能试验机和直流双臂电桥等,研究了不同状态线材的微观组织、力学和电学性能。研究表明:拉拔态纯铜线材的纤维状组织在退火后形成了再结晶晶粒,并伴有退火孪晶出现。随着850 ℃退火保温时间的增加,退火线材的再结晶晶粒不断长大,晶粒形貌更趋向等轴晶,组织均匀性得到提高。退火态线材的平均抗拉强度约是拉拔态的57.1%;断后伸长率约是拉拔态10倍;经400 ℃×60 min退火,其导电率比拉拔态线材仅提高约0.3%;经850 ℃×(20,40,60) s退火其平均导电率比拉拔态线材提高约5.2%。高温短时退火后线材的综合力学性能和电学性能不仅比低温长时退火的性能较优,而且其具有较高的退火效率。拉拔态线材经850 ℃×40 s高温短时退火后具有较高的综合力学性能和导电性能。

固溶时效工艺对Cu-Ni-Co-Si合金组织和性能的影响

邹金峰, 余方新, 程建奕, 蔡志俊

2020, 45(7): 11-16. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.003

摘要 ( 82 )

PDF (2093KB) ( 28 )

通过硬度和导电率的测量、光学显微镜和透射电镜(TEM),研究了固溶时效工艺对Cu-Ni-Co-Si合金组织和性能的影响。结果表明:经过950 ℃×30 min水淬+500 ℃×480 min随炉冷却后,Cu-Ni-Co-Si 合金得到良好的综合性能:硬度为243.55 HV3,导电率为42.24%IACS;添加少量的V有利于提高二次时效后合金的导电率,并且进行适当的一次时效对提高合金的导电率和硬度是有利的,可以使二次时效试样迅速获得良好的综合性能;Cu-Ni-Co-Si合金的主要强化相为盘状正交结构的δ-(Co,Ni)₂Si,过饱和固溶体析出的沉淀物均匀分布,但位错缠结始终存在,其中基体与析出相的位向关系为[001]_m//[110]_p, (010)_m //(001)_p。

热变形工艺对含硫非调质钢流变应力及组织的影响

谢坚锋, 吴晓东, 罗锐, 王联进

2020, 45(7): 17-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.004

摘要 ( 79 )

PDF (3528KB) ( 43 )

在变形温度950~1150 ℃和应变速率0.01~5 s^-1下,通过Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次压缩试验,研究了热变形工艺对含硫非调质钢F45MnVS流变应力及组织的影响。结果表明:随着应变速率的增大,热压缩过程中的峰值应力增加,随着温度的升高,峰值应力降低;动态再结晶平均晶粒尺寸随着应变速率、变形量的增加而减小,随着温度的提高而增大。

退火温度对中锰TRIP钢组织和性能的影响

张馨月, 冯运莉, 曹阔

2020, 45(7): 23-27. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.005

摘要 ( 69 )

PDF (2744KB) ( 37 )

利用光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸机和EBSD、XRD分析技术研究了中锰TRIP钢热轧后不同退火温度对组织和性能的影响。结果表明,经过热轧后,组织中有δ-铁素体条带、马氏体和残留奥氏体。当退火温度从600 ℃增加到900 ℃时,屈服强度由610.3 MPa下降到496.7 MPa,抗拉强度从757.3 MPa下降至630.4 MPa。热轧试验钢在700 ℃退火时伸长率最大,为44.9%。从整体上看,当热轧试验钢在700 ℃退火后综合力学性能最优,强塑积最高,为33.8 GPa·%。

深冷处理对K6509钴基合金表面性能的影响

王兴富, 李永刚, 雷达, 师佑杰, 李学楠

2020, 45(7): 28-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.006

摘要 ( 72 )

PDF (2031KB) ( 34 )

研究了K6509钴基合金样品在-196 ℃液氮中分别深冷24 h和48 h后的表面性能变化,并与未深冷样品进行对比。通过显微组织分析、XRD成分分析、硬度分析等技术手段研究了深冷处理对钴基合金表面性能的影响,并分析了深冷处理和滚磨光整加工后表面粗糙度和形貌的变化。结果表明:钴基合金在深冷处理24 h时,有部分碳化物发生粗化,同时伴随着细小碳化物析出,深冷48 h时细小碳化物减少,碳化物粗化现象消失,显微组织变得均匀;通过XRD图谱发现,深冷过程中相组成没有发生变化,但含M₂₇C₆碳化物的共晶相和含M₇C₃碳化物的共晶相出现峰移现象,M₂₇C₆碳化物相衍射峰强度发生明显变化;延长深冷时间能够显著提高硬度,深冷48 h硬度提高了17.6%;选择合理的深冷时间与滚磨光整加工相结合能显著提高表面质量,经深冷48 h+滚磨光整处理后,表面粗糙度下降最多,R_a由1.215 μm降到0.662 μm,其表面缺陷明显减少,表面一致性好。

回火温度对汽车用22MnB5钢组织和性能的影响

汪思敏, 胡志华, 王正云, 栾道成, 王楠, 陈杰

2020, 45(7): 32-36. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.007

摘要 ( 88 )

PDF (2371KB) ( 55 )

采用光学显微镜、SEM、TEM、万能试验机等对汽车用22MnB5钢150～300 ℃不同温度回火后的组织与性能进行研究。结果表明,22MnB5钢经淬火+回火处理后,组织主要为回火马氏体,在透射电镜下观察到明显的第二相析出,具有良好的抗塑性变形能力。随回火温度的升高,过饱和α相发生回复且析出碳化物,力学性能逐渐下降。在试验温度范围内,150 ℃时22MnB5钢的力学性能达到最佳,抗拉强度与硬度分别为1583 MPa和48 HRC。

两相区温度对中锰钢IQ&P处理后组织和力学性能的影响

田亚强, 曹仲乾, 潘红波, 宋进英, 郑小平, 陈连生

2020, 45(7): 37-41. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.008

摘要 ( 75 )

PDF (1538KB) ( 40 )

利用SEM和室温拉伸试验,研究了两相区温度对IQ&P处理0.1C-7Mn钢组织和力学性能的影响。结果表明,随两相区温度升高,试样的力学性能先升高后降低,两相区温度为660 ℃时,试样的力学性能最优,得到最高强塑积21.2 GPa·%。在较高和较低的两相区温度下进行IQ&P处理时,残留奥氏体由于稳定性过高均不会发生马氏体相变。除此之外,两相区温度为660 ℃时,试样的拉伸曲线存在明显的屈服平台,温度升高后,屈服平台消失。

热处理工艺对12Cr钢组织与性能的影响

王芬玲, 刘禹炯, 王天剑, 裴玉冰, 巩秀芳

2020, 45(7): 42-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.009

摘要 ( 75 )

PDF (1959KB) ( 27 )

利用金相检测、室温拉伸、硬度和冲击检测等方法,研究了不同热处理工艺对12Cr钢组织及性能的影响。结果表明,淬火温度对12Cr钢热处理后的晶粒度影响显著,随淬火温度的升高,12Cr钢的晶粒逐渐长大,而其冲击性能明显改善,硬度也明显提高;随回火温度的上升,12Cr钢的强度逐渐降低。当淬火温度上升到1160 ℃时,晶粒度粗达3级;当回火温度超过700 ℃时,12Cr钢的短时持久性能明显恶化;在1100 ℃淬火,680 ℃回火时,获得均匀的板条状马氏体组织,短时持久性能最佳。

固溶时效处理对TC6合金组织与性能的影响

孙悦颖, 景然, 叶茜, 张曼雪, 解念锁

2020, 45(7): 45-50. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.010

摘要 ( 83 )

PDF (4517KB) ( 32 )

采用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能测试等方法，研究了固溶时效处理对TC6合金显微组织、相结构以及力学性能的影响。结果表明：TC6合金经过900 ℃固溶处理后，合金由片层α相、针状马氏体α′相以及β相组成；而经过1000 ℃固溶处理后，合金主要由针状α′马氏体相和β相组成。对不同固溶温度下的合金样品进行时效处理，针状α′马氏体相完全分解为α相和β相。并且随着时效温度升高，β相的相对含量逐渐增大。通过对比，TC6合金经过900 ℃固溶后在500 ℃下进行时效处理后综合力学性能达到最佳，此时的抗压强度和屈服强度为2000 MPa、1061 MPa，硬度值为499 HV0.2。

022Cr钢的热变形行为及热加工图

李荣斌, 陈永强, 蒋春霞, 张如林, 尚海龙

2020, 45(7): 51-56. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.011

摘要 ( 61 )

PDF (591KB) ( 40 )

用Gleeble 3180热模拟试验机对022Cr钢的热变形行为进行研究,揭示了变形抗力与变形程度、变形温度和应变速率的关系。在950~1200 ℃温度范围和应变速率为0.001~5 s^-1下进行热压缩,并利用动态材料模型(DMM)建立了022Cr钢热变形的工艺图。结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,022Cr钢的流动应力降低。根据流动应力曲线数据计算其变形激活能为381.615 kJ/mol。当应变不小于0.5时,022Cr钢热加工的最佳变形条件有两个区域,第一个区域在温度范围1100~1200 ℃,应变速率范围0.001~0.01 s^-1内,第二个区域在温度范围1130~1180 ℃,应变速率范围1~5 s^-1内,其功耗效率都能达到0.4以上。

Q&P工艺对22MnB5钢微观组织及力学性能的影响

梁校, 罗平, 李贤君, 张文良, 谢华生

2020, 45(7): 57-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.012

摘要 ( 71 )

PDF (596KB) ( 35 )

利用光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜、XRD和EBSD等手段对22MnB5钢的微观组织及力学性能进行了表征，并重点分析了一步法Q&P工艺处理后的22MnB5钢中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明：采用一步法Q&P工艺，可以获得抗拉强度超过1400 MPa，伸长率超过15%的超高强度22MnB5钢板。随着淬火温度从240 ℃升高至300 ℃，22MnB5钢的组织由马氏体转变为马氏体+残留奥氏体复相组织，试样中的残留奥氏体含量逐渐增加。相同配分温度延长配分时间，残留奥氏体含量呈现先增加后降低趋势。不同热处理工艺下残留奥氏体中的平均碳含量为1.49wt%。采用一步法Q&P热处理工艺可以使残留奥氏体中富集碳，提高残留奥氏体稳定性，强塑积可以达到22.14 GPa·%。

Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金的高温回归再时效工艺

史文杰, 王春华

2020, 45(7): 63-67. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.013

摘要 ( 65 )

PDF (595KB) ( 23 )

采用硬度计、数字涡流金属电导仪、透射电镜(TEM)、万能拉伸试验机、扫描电镜(SEM)等对Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金在高温回归再时效(RRA)过程中的性能与组织演变规律进行研究。结果表明:合金在170 ℃回归时,具有较高硬度与优良的抗电化学腐蚀性能,合金170 ℃回归1 h时主相η′细小弥散数量众多,在形变过程中借助位错切过与Orowan机制强化合金,强度可达625.1 MPa,伸长率达9.6%,获得了优于单级时效(T6)G.P.区强化达到的强度592.4 MPa、伸长率6.5%,强度提高32.7 MPa,伸长率提高47.7%,拉伸断口形貌SEM显示为完全的韧性断裂特征。Al-6.8Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.15Sc合金的优秀RRA工艺为140 ℃×24 h+170 ℃×1 h+160 ℃×24 h。

50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

崔陆军, 张猛, 郭士锐, 李晓磊, 崔英浩, 郑博, 曹衍龙, 曾文涵

2020, 45(7): 68-72. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.014

摘要 ( 144 )

PDF (591KB) ( 31 )

为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。

固溶时效处理对TC20钛合金α相演变和硬度的影响

吴立凡, 李涛, 李振亮

2020, 45(7): 73-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.015

摘要 ( 65 )

PDF (598KB) ( 23 )

采用SEM、TEM、XRD和硬度等技术对先固溶(840 ℃×0.5 h)后不同时效(460 ℃×4 h;320 ℃×15 min→460 ℃×4 h;320 ℃×10 min;460 ℃×10 min)热处理工艺的TC20合金试样进行了观察与表征,研究TC20合金的α相对时效过程中β→α相转变。结果表明:热轧态组织由α相与β相共同组成,固溶态组织相中生成了许多小尺寸α相。采用460 ℃×4 h进行处理试样内形成了片状分布的α相,采用320 ℃×15 min→460 ℃× 4 h处理试样内形成了具有更小长宽比的α相,并且该试样内的大部分α相尺寸均接近100 nm。两种时效方法形成的第二相都是α相,采用320 ℃×15 min→460 ℃×4 h处理具有尺寸更加细小的α相。当温度到达460 ℃时更多α相可以通过ω相进行形核,从而在β基体上形成致密均匀分布状态。采用320 ℃×15 min→460 ℃×4 h处理后合金中的ω相已不存在,同时析出了更多的α相,合金硬度高达503 HV,显著高于β基体的硬度,α相可以促进合金硬度的大幅提升。

形变诱导析出对7A20铝合金组织与性能的影响

姜少婧

2020, 45(7): 78-82. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.016

摘要 ( 58 )

PDF (594KB) ( 51 )

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等手段研究了预变形温度和预析出时间对7A20铝合金中第二相析出行为和组织性能的影响。结果表明:300~450 ℃预变形温度下析出的MgZn₂相,粒子尺寸基本在0.1 μm左右,400 ℃析出的粒子数量最多,分布更均匀。不同预处理制度下,合金在400 ℃保温2 h的预析出处理后,屈服强度和抗拉强度达到最高值,分别为170 MPa和310 MPa,同时伸长率也达到20%。拉伸断口均表现为韧性断裂特征。热轧形变和预析出处理后,MgZn₂析出相衍射峰主要出现在40°~45°之间。试验合金1、2和4 h预析出处理后,MgZn₂相的尺寸分别为0.1~0.2、0.3~0.8和0.6~1.0 μm。第二相粒子密度随预析出时间的延长逐渐降低。

高纯金属钪的退火工艺

黄培, 黄美松, 樊玉川, 刘华, 张闻扬, 刘维

2020, 45(7): 83-85. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.017

摘要 ( 68 )

PDF (597KB) ( 26 )

采用硬度测量和光学显微镜观察,研究了不同退火温度对锻压加工后高纯金属钪硬度和微观组织的影响。结果表明,在相同退火时间下,随着退火温度的提高,金属钪的平均晶粒度总体呈上升趋势,硬度先降低后趋于平稳。当退火温度低于725 ℃时,回复再结晶过程相对缓慢,平均晶粒度增长有限,而硬度随退火温度的升高持续降低,在725 ℃时达到最低点;高于725 ℃时,退火温度越高平均晶粒度越大,硬度已经趋于稳定不随退火温度的升高而变化。故高纯金属钪最佳退火工艺为725 ℃×30 min。经725 ℃×30 min退火后,锻压加工后的高纯金属钪达到完全退火态,晶粒均匀,平均晶粒尺寸为135 μm,硬度值由退火前的169.5 HV2下降至退火后的129.6 HV2。

980 MPa级冷轧双相钢的热处理工艺优化

陈卓, 靳斌, 王诚斯, 刘靖宝, 邝霜, 刘丽萍, 王朝, 李孟星, 杨明维, 王金荣

2020, 45(7): 86-89. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.018

摘要 ( 62 )

PDF (590KB) ( 25 )

利用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜和拉伸试验机分析研究了连续退火工艺中均热温度、缓冷温度和过时效温度对DP980钢力学性能及组织的影响。结果表明:随着均热温度的升高DP980钢组织中马氏体含量逐渐增加,规定塑性延伸强度和抗拉强度也随之提高,经分析选取780 ℃为最优均热温度。研究缓冷温度对DP980双相钢力学性能的影响,结合连退产线设备控制能力,选取670 ℃为最优缓冷温度。此外,过时效温度对DP980钢规定塑性延伸强度具有较大调整幅度,能够显著降低其屈强比,随着过时效温度的升高,DP980钢组织中马氏体含量基本不变并伴有少量的碳化物析出,能够降低马氏体的强度即改善双相钢塑性。最终确定均热温度780 ℃、缓冷温度670 ℃和过时效温度320 ℃的最优工艺参数。

预时效处理对 Al-Zn-Mg-Cu 合金硬化响应及微观组织的影响

魏茂源, 王洪真, 张红, 滕敦波

2020, 45(7): 90-93. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.019

摘要 ( 55 )

PDF (594KB) ( 28 )

研究了预时效处理对Al-Zn-Mg-Cu铝合金薄板力学性能和微观组织的影响,测试了显微硬度和力学性能,表征了TEM微观精细组织。结果表明:固溶处理后在180 ℃立即进行人工时效处理,可获得Al-Zn-Mg-Cu合金的显著时效硬化效果,且在8 h后达到峰值硬度195 HV0.5,与基体呈共格关系的η′相为主要强化相;120 ℃×10 min为最佳的预时效处理制度,经14天的室温停滞后,相比于固溶+自然时效态,硬度降低了13 HV0.5,降幅达到10.7%,具有明显的抑制自然时效作用;预时效+自然时效态试样,经烘烤硬化处理后,屈服强度和抗拉强度分别达到了465和545 MPa,强度增量分别达到170和95 MPa,同时伸长率达到12.5%。

BSW T15钢的真空热处理

刘俊祥, 尹承锟, 何龙祥, 丛培武, 徐跃明

2020, 45(7): 94-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.020

摘要 ( 79 )

PDF (590KB) ( 35 )

利用真空淬火回火设备、洛氏硬度计及扫描电镜,研究了淬火温度和回火温度对BSW T15钢真空高温淬火后性能的影响,并分析了BSW T15钢高温淬火时开裂的原因。结果表明,淬火温度从1200 ℃降低10 ℃后,表面硬度保持在62.5～64.5 HRC范围内,畸变量减小且有效防止了淬火开裂;采用合适的回火温度、合理的工装方式及优化的工艺,畸变量降低至0.15 mm, BSW T15钢的热处理工艺指标均满足工艺要求。

热处理工艺对冷拔0Cr13钢丝显微组织和硬度的影响

段路昭, 崔娟

2020, 45(7): 97-100. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.021

摘要 ( 57 )

PDF (596KB) ( 28 )

通过Leica DM 2500光学显微镜和MICROMET 5104维氏硬度计研究了不同热处理工艺对拉拔0Cr13钢丝显微组织和硬度的影响。结果表明:试验用冷拔0Cr13不锈钢丝750~830 ℃加热2 min可以完成再结晶,而845~880 ℃加热时1 min就能完成再结晶。可见,随着加热温度的升高,材料发生再结晶的时间逐渐变短。但是当加热温度超过920 ℃后空冷过程中容易形成马氏体,且随加热温度的升高马氏体含量增加。试验用材料的最佳热处理工艺为845~880 ℃加热1 min。试验条件下,再结晶完成后,材料硬度为130~140 HV0.1。

针状铁素体管线钢的低温韧性与“有效晶粒尺寸”的新定义

牛延龙, 刘岩松, 刘清友, 贾书君, 童帅, 汪兵

2020, 45(7): 101-110. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.022

摘要 ( 65 )

PDF (695KB) ( 38 )

研究了试验钢的系列温度夏比冲击和落锤撕裂(DWTT)韧性性能,统计了沿解理裂纹扩展方向上的各种微观结构晶界的位向差角,计算了5个不同轧制方向上(0°、30°、45°、60°和90°)解理裂纹扩展路径上{100}解理面的夹角,重新定义了高等级针状铁素体试验钢的有效晶粒尺寸(晶界位相差大于15°),并定量分析了重新定义的有效晶粒尺寸和低温韧性性能(夏比冲击和DWTT)的关系。结果表明,不同方向上试验钢的微观组织相同,都是典型的针状铁素体(AF)+多边形铁素体(QF)+M/A岛。不同方向上大角度晶界都主要分布在45°~65°区间范围内。随着重新定义的有效晶粒尺寸(晶界间{100}解理面小于35°的晶粒组成的解理单元)的细化,5个方向的冲击吸收能量(ASTM A370-2017)和DWTT撕裂剪切面积均增大,而韧脆转变温度也随之降低。重新定义的有效晶粒晶界可以强烈阻碍解理断裂扩展,是断裂裂纹解理的有效组织单元。

快速凝固Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb合金的组织与力学性能

吕国梁, 冯艳, 王日初, 彭超群, 吴翔

2020, 45(7): 111-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.023

摘要 ( 60 )

PDF (615KB) ( 25 )

采用快速凝固方法制备了Cu-5Ag-0.5Zr及Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb(wt%)合金粉末,采用热等静压将粉末压制成坯料,随后进行热锻、冷轧处理。测试了合金在室温及高温(500 ℃)下的力学性能,并分析了合金的显微组织及断口形貌。结果表明,冷轧态合金具有更优异的室温拉伸性能,冷轧态Cu-Ag-Zr合金抗拉强度为739.3 MPa,伸长率7.1%,这与铜基体中密集的Cu₄AgZr颗粒及纳米级Ag颗粒有关。除Cu₄AgZr颗粒及Ag颗粒外,Cr、Nb元素的添加还生成高温稳定的Cr₂Nb颗粒,同时提高了合金的室温和500 ℃拉伸强度。冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb合金的室温极限抗拉强度和伸长率分别为799.1 MPa与5.3%。因为热锻态合金晶粒尺寸粗大,Ag颗粒尺寸细小,相比冷轧态合金拥有更好的抗高温弱化性能。热锻态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金的500 ℃抗拉强度分别为186.8和129.2 MPa,而冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金在500 ℃抗拉强度分别仅为113.1和95.4 MPa。

高温停留时间对X80管线钢焊缝粗晶区组织与性能的影响

葛加林, 张骁勇, 吉玲康, 李为卫, 何小东, 陈庆龙, 于晨阳

2020, 45(7): 119-123. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.024

摘要 ( 57 )

PDF (615KB) ( 30 )

利用Gleeble-3500热模拟机、组织分析、力学测试、扫描电镜等方法研究了高温停留时间对X80管线钢焊缝热影响粗晶区(Coarse-grained heat-affected zone,CGHAZ)组织性能的影响。研究结果表明,X80管线钢热影响区粗晶区的组织主要由粒状贝氏体、贝氏体铁素体以及M/A组元组成。随着高温停留时间的增加,碳氮原子扩散速度增加,成分更加趋于均匀化,粒状贝氏体和贝氏体铁素体交错分布程度增加,M/A岛状组织以及碳氮化合物分布更加弥散,粗晶区韧性值逐渐增加,当高温停留时间为18 s时,粗晶区冲击性能最佳,-10 ℃的冲击吸收能量为288 J,硬度值适中,为270 HV0.3。当高温停留时间大于18 s时,粗晶区冲击吸收能量有所下降,硬度值增大。高温停留时间为8 s时,粗晶区韧性最低,冲击吸收能量仅为49 J,硬度值最高,为283 HV0.3。

不同硫化物形态中碳非调质43MnS钢连杆的组织与性能

陈祯, 惠卫军, 王占花, 张念, 郑文超

2020, 45(7): 124-129. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.025

摘要 ( 60 )

PDF (614KB) ( 30 )

利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机及硬度计,对比研究了硫化物变性处理后(1号)、变形处理前(2号)43MnS非调质钢连杆毛坯不同部位的硫化物形貌、微观组织及力学性能特征。结果表明,1号连杆中的硫化物分布较为均匀,绝大部分呈纺锤状;在连杆锻造变形过程中硫化物略有所伸长,硫化物平均长宽比为3.5~3.9。2号连杆中的硫化物分布均匀性较差,多呈长条状,在锻造变形过程中硫化物易伸长变形,部分发生断裂,硫化物平均长宽比为5.5~7.0。1号连杆的强度和硬度略高于2号连杆,两者拉伸试样断裂机制均为韧窝塑性断裂,在粗大的韧窝底部往往存在硫化物夹杂。主要受连杆不同部位锻造变形量及冷却速度差异等影响,连杆毛坯按照大头、小头及工字筋部位的顺序,组织逐渐细化,铁素体和晶内铁素体的含量及硬度均逐渐增加。

裂纹尖端塑性区对304不锈钢脉冲电流止裂的影响

张朱武, 潘光国, 蒋艳, 许承伟

2020, 45(7): 130-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.026

摘要 ( 59 )

PDF (616KB) ( 26 )

分别对裂纹尖端附近有塑性区和无塑性区的304不锈钢脉冲电流止裂试样进行了显微观察和纳米压痕试验。结果表明,有裂纹尖端塑性区的304不锈钢,在脉冲电流止裂后,止裂处发生了相变和再结晶,在温度场和应力场共同作用下分别形成了凝固区、细晶区和形变诱发马氏体区;而无裂纹尖端塑性区的304不锈钢,裂纹止裂处只有凝固区。纳米压痕试验表明304不锈钢的疲劳裂纹尖端处具有较大的残余应力,且残余应力随着远离裂纹尖端而迅速衰减;经过脉冲电流止裂后,裂纹尖端形变诱发马氏体的产生导致该处体积膨胀,产生相变应力,增大了裂纹止裂处周边的压应力值,这有利于抑制裂纹的二次扩展。

烧结温度对Sr掺杂HA/Ti复合材料组织结构及体外生物活性的影响

李刚, 王莹, 田宗伟, 孟超

2020, 45(7): 135-138. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.027

摘要 ( 58 )

PDF (623KB) ( 27 )

采用溶胶凝胶法制备了锶掺杂羟基磷灰石(Sr-HA)粉末,将制备的Sr-HA粉末和Ti粉按质量比2∶8压制成坯,在大气环境下烧结制备Sr-HA/Ti生物复合材料,研究烧结温度对Sr-HA/Ti生物复合材料组织结构及生物活性的影响。结果表明:烧结后Sr-HA/Ti复合材料主要由Sr-HA、Ti、TiO₂、CaO等物相组成,当温度达到950 ℃时,材料表面氧化严重,Sr-HA分解增加。大气条件下烧结制备的Sr-HA/Ti复合材料孔径可以满足骨组织长入基本要求,烧结后复合材料冶金结合良好,随着烧结温度的提高复合材料表面孔隙数量增多,孔隙直径减小,细小的孔隙均匀分布于TiO₂及α-Ti形成网格结构之间。模拟体液浸泡14天后,850 ℃烧结的试样表面陶瓷相沉积效果最好,复合材料表面生成了利于成骨的Ca₅(PO₄)_3-x(CO₃)_xOH相。

利用碳等离子体热处理方法在钨金属和单晶硅片表面制备站立式石墨烯

成亦飞, 罗飞, 刘大博, 周海涛, 田野, 胡春文, 罗炳威

2020, 45(7): 139-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.028

摘要 ( 65 )

PDF (615KB) ( 28 )

利用等离子体热处理方法,分别在W金属和单晶Si基底表面直接制备了站立式石墨烯。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对获得的样品进行了结构和成分的表征,并用硬度计对样品表面硬度进行了测量。结果表明,在W金属和单晶Si基底表面分别形成了成分为W₂C-WC/石墨烯和SiC/石墨烯的复合层,且均匀的分布在相应的基底上。W₂C-WC/石墨烯复合层制备成功后,金属W的表面硬度为502.95 HV0.01,与纯金属W基底的硬度450.41 HV0.01相比,表面硬度增加52.54 HV0.01,提高了11.6%;SiC/石墨烯复合层制备成功后,SiC/石墨烯表层的硬度为836.76 HV0.025,与单晶Si基底的硬度812.74 HV0.025相比,表面硬度增加24.02 HV0.025,提高了2.95%。

含Co不锈钢析出相的模拟研究与强韧性能变化

陈婉婉, 邹德宁, 李姣, 张英波, 李雨浓

2020, 45(7): 143-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.029

摘要 ( 65 )

PDF (623KB) ( 37 )

采用数值模拟、组织表征和性能测试等方法，研究了添加Co对马氏体时效硬化不锈钢微观组织和力学性能的影响。根据ThermoCalc热力学及动力学计算结果：6wt%Co条件下，ε-Cu相的析出温度升高且孕育时间变长，相同时效条件下εCu相的平均半径会逐渐减小。借助光学显微镜（OM）及透射电镜（TEM）分析发现，固溶+时效处理后含Co试验钢超低碳板条马氏体细化，弥散分布的εCu相尺寸变小且析出量增加，薄膜状逆变奥氏体数量增多且尺寸增大。由于板条马氏体的位错强化、ε-Cu相的析出强化以及逆变奥氏体相的增韧作用，含Co试验钢的抗拉强度、硬度、伸长率及冲击吸收能量分别达到1346 MPa、433 HV0.5、16%和73 J。

稀土La对铁基耐蚀合金抗氧化性能的影响

李冬生, 柴登鹏, 侯光辉, 李致远, 刘英, 刘丹

2020, 45(7): 148-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.030

摘要 ( 67 )

PDF (614KB) ( 29 )

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段对不同La含量的铁基耐蚀合金850 ℃下的抗氧化性能进行了研究。结果表明,在850 ℃条件下,随着稀土La含量的增加,在一定程度上降低了合金的抗氧化性能,但氧化膜与基体的粘附性却得到了大大提高。La含量增加后,促进了氧的内扩散,使内氧化层呈树枝状深入合金基体,对氧化膜起到钉固作用。氧化膜主要由3个区域组成:外层是Fe₂O₃与CuO混合层,并含有少量CuFe₂O₄;中间层是以NiFe₂O₄为主的保护层,并含有少量的Fe₂O₃、NiO;内层则是以Fe₂O₃为主并含有少量NiO氧化物的内氧化区。

原位合成(Ti,W)C增强高铬铸铁复合材料的形成过程及三体磨损性能

魏丹, 罗铁钢, 郑志斌, 郑开宏, 王娟, 龙骏

2020, 45(7): 153-158. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.031

摘要 ( 59 )

PDF (619KB) ( 36 )

通过原位生成法与铸造法相结合制备(Ti, W)C颗粒增强高铬铸铁复合材料,采用XRD、EDS、SEM等检测方法研究复合材料的反应过程、组织结构及抗三体磨损性能。研究结果表明:增强相(Ti, W)C的反应过程存在反应-融化-析出机制以及反应-固溶机制。(Ti, W)C颗粒与基体的界面为冶金结合。复合材料的抗磨损性能是其基体高铬铸铁的1.4倍,磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损。

In对Al-Mg-Ga-Sn-(In)铝合金阳极组织及电化学性能的影响

朱伶俐, 李云, 刘慧, 吕正风, 余琨

2020, 45(7): 159-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.032

摘要 ( 72 )

PDF (615KB) ( 34 )

在Al基体中添加Mg、Ga、Sn、In合金元素,通过正交试验设计了9组铝-空气电池阳极材料。采用动电位极化试验、析氢试验和恒电流放电试验对铝合金阳极的电化学性能进行优化,通过扫描电镜和能谱测试仪观察了合金的显微组织及成分。结果表明,没有添加In元素的1号合金(Al-0.5Mg-0.05Sn-0.05Ga)、5号合金(Al-Mg-0.1Sn-0.2Ga)和9号合金(Al-2Mg-0.2Sn-0.1Ga)铝阳极具有较差的放电性能和较高的自腐蚀速率,而添加0.05wt% In元素的7号铝阳极(Al-2Mg-0.05Sn-0.2Ga-0.05In)具有最好的放电电压(平均电位-1.968 V)和抗腐蚀性能 (自腐蚀速率0.193 mL·cm^-2·min^-1)。对比去腐蚀产物后的合金表面形貌,发现5号合金的腐蚀表面布满较深的腐蚀坑,这增加了铝合金的自腐蚀,而7号合金的表面具有较浅的腐蚀坑,这减缓了电解液中离子传递和自腐蚀速率。因此,7号铝合金适合用作铝-空气电池阳极材料。

Cr含量对65Mn钢淬透性的影响

孙宜强

2020, 45(7): 163-166. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.033

摘要 ( 83 )

PDF (617KB) ( 53 )

为研究Cr对65Mn钢淬透性的影响，进行了Cr含量0%～0.5%(质量分数)的四组试样的末端淬火试验，对淬火试样进行了洛氏硬度和组织检验。试验结果表明：随着与试样淬火端部距离的增加，即淬火冷却速度的降低，末端淬火试样组织中马氏体含量由100%降低到0%，硬度由62 HRC降低到23 HRC；Cr元素明显提高65Mn钢的淬透性，0.1%的Cr含量添加约提高50%的淬硬层深度。

16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢的疲劳性能与裂纹萌生

李建新, 罗志强, 程世超, 杨卯生, 孙勇, 庞学东

2020, 45(7): 167-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.034

摘要 ( 105 )

PDF (624KB) ( 40 )

采用真空感应熔炼+真空自耗重熔(VIM+VAR)工艺制备16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢。测定了试验钢的疲劳极限和S-N曲线。通过观察断口,分析疲劳萌生类型和影响因素。结果表明:疲劳极限强度达到773 MPa,疲劳裂纹萌生于表面驻留滑移带、表面缺陷、近表面夹杂物和次表面夹杂物。表面驻留滑移带萌生疲劳裂纹占13%,表面缺陷萌生裂纹占33.3%,近表面夹杂物萌生占40%,次表面夹杂物萌生占13%。当疲劳裂纹萌生于内部夹杂物时,疲劳寿命随应力的增大而减小;在一定实际应力作用下,疲劳寿命随夹杂物尺寸的增大而减小。随着实际应力增加,疲劳裂纹萌生的夹杂物临界尺寸减小。

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金挤压态的组织和力学性能

潘海成, 陈业高, 孙肖霞, 范钧

2020, 45(7): 173-176. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.035

摘要 ( 51 )

PDF (626KB) ( 24 )

研究了利用喷射成形辅以挤压制备Al-5.72Zn-2.36Mg-1.66Cu合金后优化的组织结构特征和力学性能。结果表明,合金基体组织均匀细化,晶粒形貌趋于圆整,平均晶粒大小达到10 μm左右。当合金的冷却条件通过快速凝固技术改变时,会产生不同程度的固溶强化效果和第二相弥散强化效果,从而改善了合金的整体性能。合金的屈服强度和抗拉强度分别平均提高了20%左右,且伸长率也略有提高。

40Cr钢TD盐浴渗钒制备VC渗层的组织形貌

雷丰荣, 李晖

2020, 45(7): 177-182. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.036

摘要 ( 65 )

PDF (620KB) ( 28 )

为了延长齿轮钢使用寿命,采用热扩散法盐浴渗钒在40Cr钢表面制备VC渗层,并测得了900~1050 ℃盐浴渗钒6 h的渗层厚度,利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对VC渗层的组织形貌、物相成分进行了分析,同时对渗层硬度进行了测试。结果发现,40Cr钢表面形成了5~50 μm厚的渗层组织,且不同的处理温度造成了不同程度的渗层组织迁移,渗层物相主要由VC和少量α-Fe相组成,同时VC晶粒生长具有VC(111)和VC(200)两个择优取向,且随处理温度升高,择优取向减弱,而渗层对基体表面硬度均有不同程度地提高。

铝含量对IF钢热镀铝锌层组织和性能的影响

巩俐, 贾涓, 熊玮, 程朝阳, 毕云杰

2020, 45(7): 183-188. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.037

摘要 ( 59 )

PDF (618KB) ( 26 )

向热浸镀锌液中分别添加(质量分数)0.2%、1.0%、5.0%的Al,借助体视显微镜和SEM观察了IF钢表面镀层的微观结构,采用万能试验机进行三点弯曲试验,研究了不同Al含量对热浸镀镀层组织和性能的影响规律。结果表明,热镀铝锌镀层表面平整,存在网状沟槽,沟槽处为α(Al)+η(Zn)和Fe-Al-Zn金属间化合物。随着Al含量的增加,镀层表面龟甲块逐渐细小,镀层厚度逐渐增加。由于硬度高、脆性大,弯曲时裂纹从金属间化合物处发源,且随Al含量增多裂纹逐渐增多并平行排列。

激光熔覆钛基金属陶瓷复合涂层的组织与性能

谭金花, 孙荣禄, 牛伟, 刘亚楠, 郝文俊

2020, 45(7): 189-193. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.038

摘要 ( 69 )

PDF (618KB) ( 36 )

为了提高TC4合金的耐磨减摩性,利用激光熔覆技术在TC4合金表面激光熔覆TC4+h-BN混合粉末制备钛基金属陶瓷复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段对熔覆层宏观形貌和微观组织进行观察,利用显微硬度计对熔覆层、热影响区、基体的硬度进行测试,通过摩擦磨损试验机对熔覆层和基体的摩擦因数进行测量,利用电子精密天平对熔覆层和基体的磨损量进行检测。结果表明:熔覆层主要由杆状相TiB、三元共晶组织(Ti-B-N)和基底α-Ti组成。熔覆层硬度分布在1000～1200 HV0.5之间,熔覆层磨损机理为轻微的磨粒磨损,TC4基体为严重的磨粒磨损。熔覆层摩擦因数较基体下降了0.04,磨损量较基体下降了7 mg,熔覆层的耐磨减摩性能较基体有所提高。

以渗硼为主的交流电场增强粉末法硼铝共渗工艺优化

蔡守禄, 谢飞, 潘建伟, 邹伟东

2020, 45(7): 194-197. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.039

摘要 ( 59 )

PDF (619KB) ( 26 )

研究750 ℃时采用不同配比渗剂的以渗硼为主的交流电场增强粉末法硼铝共渗(ACFPBA)特性。通过观测分析渗层组织、相、厚度及沿层深的显微硬度分布,发现铝粉对交流电场增强粉末法硼铝共渗具有促渗作用,促渗效果不仅与渗剂中铝含量有关,还与硼铁含量有关。施加最佳铝粉量,对较低硼铁含量渗剂的促渗效果显著优于对较高硼铁含量的;对硼铁含量较低、在交流电场单一渗硼时获得Fe₂B单相渗层的渗剂,加入≥0.5%铝粉,所得渗层由FeB和Fe₂B双相组成,近表层硬度提高;在其他条件相同时,在含6%硼铁的渗剂中加入1%铝粉,经4 h电场增强共渗,得到约70 μm渗层且硬度曲线分布平缓,而相应单一渗硼的渗层厚度仅约26 μm。

离子研磨对TRIP780钢中残留奥氏体含量和稳定性的影响

崔桂彬, 鞠新华, 孟杨, 杨瑞

2020, 45(7): 198-201. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.040

摘要 ( 56 )

PDF (616KB) ( 25 )

研究了经离子研磨对TRIP780钢中残留奥氏体含量与稳定性的影响。首先利用电解抛光技术对TRIP780钢进行样品制备以去除样品表面的应力层,然后利用离子研磨仪对所得样品进行离子研磨,再借助场发射扫描电镜对TRIP780钢中的残留奥氏体进行形貌观察与分析,利用电子背散射衍射技术(EBSD)对离子研磨前后的TRIP钢中残留奥氏体含量进行定性和定量分析。结果表明,与电解抛光相比,离子研磨技术同样可以很好的去除样品表面应力层,但是对于TRIP780钢,经过离子研磨后样品中残留奥氏体的含量大幅度减少,从原来的10.1%骤降至0.02%。从残留奥氏体的菊池花样可以看出,经离子研磨后的残留奥氏体菊池花样明显变差,甚至模糊不清。经离子研磨后的TRIP780钢中残留奥氏体含量明显下降,同时其相结构确实发生了转变,由原来的面心立方结构转变为体心立方结构(即fcc→bcc),由此表明残留奥氏体在受到离子轰击后极其不稳定,易发生相变,这一点在残留奥氏体的准原位试验中得到了进一步的验证。同时离子研磨诱发了晶格的畸变,导致菊池花样清晰度明显下降,花样分辨率降低。

3Cr13钢柴油循环泵主轴断裂失效分析

邹龙江, 戚琳, 史淑艳, 刘书潭

2020, 45(7): 202-205. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.041

摘要 ( 73 )

PDF (567KB) ( 29 )

采用X射线荧光光谱仪、光学显微镜、布氏硬度计、拉伸试验机、冲击试验机、扫描电镜等,对3Cr13钢柴油循环泵的主轴断裂原因进行分析。结果表明:3Cr13钢的化学成分、硬度及力学性能均符合技术要求,冲击吸收能量严重偏低;显微组织中含有颗粒网状碳化物,增加了材料脆性;轴径变化台阶处直角过渡,缺乏应有的过渡圆角,易形成应力集中。断裂类型属于疲劳断裂,主轴轴径变化台阶处直角过渡的加工缺陷所形成的应力集中是造成其快速疲劳断裂的主要原因。

42CrMo钢风电主轴开裂失效的组织缺陷分析

苑静之, 时乐智, 许文花, 陈鹭滨, 吕宇鹏

2020, 45(7): 206-209. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.042

摘要 ( 61 )

PDF (564KB) ( 40 )

利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针对热处理后开裂的42CrMo钢制大型风电主轴进行微观组织形貌及微区成分分析。结果表明,主轴裂纹附近存在大量的硫化物及氮化物夹杂,且夹杂物与基体存在明显的间隙面,易以界面脱粘开裂机制产生裂纹,同时夹杂处的微区成分偏析及裂纹附近的缩松缺陷共同作用最终导致主轴开裂。

石油钻杆刺穿失效原因分析

李树梅, 张伟东, 李桂变, 马欣华, 刘桂童, 高塑恒, 包宇光

2020, 45(7): 210-213. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.043

摘要 ( 58 )

PDF (565KB) ( 30 )

某石油钻杆在油田使用过程中发生早期刺穿失效。运用理化检测技术对失效的钻杆进行宏观形貌、化学成分、显微组织、力学性能分析和硬度测定。结果表明,钻井过程中在腐蚀介质的作用下,在钻杆内壁起刺处首先形成腐蚀坑,在复杂交变应力载荷作用下,钻杆表面腐蚀坑底部形成微裂纹并迅速扩展,最终导致钻杆发生腐蚀疲劳失效。为预防此类失效的发生,要严格控制钢管轧制工序,选用合适轧制工具尺寸,提高钢管内外壁表面质量,避免钻杆在油田使用时再次发生腐蚀疲劳失效。

14Cr17Ni2不锈钢叶片硬度不合格原因分析

李丽, 张全新, 朱斌

2020, 45(7): 214-218. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.044

摘要 ( 97 )

PDF (566KB) ( 31 )

利用直读光谱仪、光学显微镜和硬度计，对14Cr17Ni2不锈钢棒和叶片进行化学成分分析、显微组织高倍观察、以及不同热处理后硬度试验等检测试验，结合叶片的制造加工工艺过程对硬度不合格的原因进行了分析，并针对原因提出了改进措施。分析结果表明，钢棒在热加工和热处理过程中温度偏高，使叶片铁素体含量增加，是导致叶片热处理后硬度不合格的直接原因。通过调整钢的成分配比，适当提高镍当量值，合理控制钢坯和叶片的热加工及热处理工艺，取得了较好的效果，使叶片达到了所需的硬度。

SA-387Gr.91钢球形封头淬火裂纹分析

杨红权, 徐祥久, 周竞超

2020, 45(7): 219-223. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.045

摘要 ( 66 )

PDF (562KB) ( 24 )

为提高表面硬度,使用淬火+回火对 SA-387Gr.91钢球形封头进行热处理,热处理后在封头内表面发现大量裂纹。对裂纹及附近母材的化学成分、显微组织、硬度、断口形貌进行分析。结果表明,裂纹为淬火裂纹。淬火裂纹与原材料化学成分及冶金质量无关。封头母材的原始奥氏体晶粒粗大,显微硬度超过标准值。基于试验分析认为裂纹的产生主要与热冲压温度偏高造成的晶粒粗大及冷却介质选取不当造成的冷速过快有关。在采取了降低冲压温度,淬火冷却方式由水冷改为强制风冷,降低回火温度等改进措施后,封头未出现淬火裂纹,表面硬度达到了预期的要求。

曲轴毛坯冷校直过程中失效的原因分析

丛建臣, 于晓东, 马明珠, 吴永臣, 张华东

2020, 45(7): 224-227. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.046

摘要 ( 69 )

PDF (562KB) ( 30 )

45钢曲轴毛坯在采用冷校直消除锻造后微小变形的过程中出现断裂。使用直读光谱仪、布氏硬度计、光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜等设备对断裂毛坯进行化学成分、力学性能、微观组织、断口形貌特征等分析。结果表明:断口附近基体组织晶粒粗大,出现魏氏组织;力学性能显示出较低的塑性和冲击韧性,可以判断毛坯组织过热。这是导致锻坯脆性断裂的直接原因。通过调整锻造过程中感应加热参数、锻后控冷工艺、正火工艺,过热组织得以消除。

1Cr25Ni20Si2钢渗氮罐老化问题及处理方法

朱瑞芳, 米琇娟

2020, 45(7): 228-230. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.047

摘要 ( 57 )

PDF (565KB) ( 27 )

气体渗氮炉使用1Cr25Ni20Si2钢渗氮罐时,随着使用时间的增加, 会出现老化现象,致使工艺无法进行。采用不同的方法解决老化问题时,发现使用装入工件在炉中进行数次高温回火的方法可有效退氮,解决炉罐的老化问题。

大长径比薄壁壳体零件真空气淬畸变行为的数值模拟

张小娟, 张建, 倪林彧, 周钟平, 章军, 黎军顽, 闵永安

2020, 45(7): 231-237. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.048

摘要 ( 189 )

PDF (565KB) ( 153 )

建立了30Cr3SiNiMoVA钢大长径比薄壁壳体零件的金属-热-力耦合有限元数值分析模型,通过反传热计算获得了壳体不同位置表面综合换热系数曲线,研究了真空气淬过程中薄壁壳体零件的温度场和组织场的演变规律,并对其畸变行为进行了详细分析。研究表明:同一换热面上的冷速大小为薄壁部位>顶部>台阶部位,且阳面的温度变化更为剧烈;应力演变曲线均出现两个峰值,第一个峰值是由温度差异导致的热应力引起的,第二个峰值是由马氏体转变产生的组织应力引起的;淬火之后,阳面高度增加了2.08 mm,增加幅度为0.082%,阴面高度增加了2.33 mm,增加幅度为0.092%,薄壁位置处外径增加了0.81 mm,增加幅度为0.270%,台阶位置处外径增加了0.57 mm, 增加幅度为0.186%。实测结果与模拟结果相符,误差小于10%。

Zr-4合金板材真空退火温度场的数值模拟

张宏智, 杨攀, 郭冬旭, 吴裕, 赵勇, 强瑞, 谭小练

2020, 45(7): 238-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.07.049

摘要 ( 76 )

PDF (562KB) ( 50 )

分析Zr-4合金板材真空退火过程中的传热方式,计算锆合金板材径向传热系数,利用ABAQUS对Zr-4合金板材退火温度场进行数值模拟,分析工装夹具对锆合金板材退火的影响,结果表明,工装夹具能改善锆合金板材温度场分布均匀性,使锆合金板材温度分布的最高温差由70 ℃降低至35 ℃,升温过程更加稳定,并且数值模拟结果与实测结果有较好的一致性。

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