金属热处理

薛克敏, 李云辉, 许兵, 严思梁, 李萍

2021, 46(3): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.001

摘要 ( 70 )

PDF (651KB) ( 46 )

采用X射线衍射、金相和扫描电镜等手段,结合力学性能检测和电导率测定,研究了单级时效和双级时效处理对铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和综合性能的影响。结果表明:随时效温度的升高和时效时间的延长,晶粒尺寸缓慢增大,电导率逐渐增加。铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金最佳的单级时效工艺为135 ℃×12 h,此时合金的硬度为231.8 HV0.2、抗拉强度为568 MPa、伸长率为2.8%、电导率为33.7%IACS;最佳的第二级时效制度为155 ℃×4 h,此时合金的硬度为216.9 HV0.2、抗拉强度为558.7 MPa、伸长率为4.1%、电导率为35.2%IACS。

热处理对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢板焊接接头耐腐蚀性的影响

王玉峰, 赵勇桃, 马洪浩, 任慧平

2021, 46(3): 7-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.002

摘要 ( 83 )

PDF (575KB) ( 31 )

通过填丝钨极氩弧焊方法对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢板进行焊接,并对焊接接头进行焊后热处理。采用SEM对焊接接头热处理前后的组织进行观察及分析;采用模拟海水浸泡试验,测量了焊接接头的交流抗阻和极化曲线。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢板焊接接头热处理前焊缝为典型的柱状晶,组织为板条马氏体+奥氏体+第二相;热处理后焊缝组织为回火索氏体+奥氏体+第二相。热处理前后,焊接接头耐腐蚀性由强到弱的顺序都为:奥氏体母材>奥氏体侧热影响区>焊缝区>马氏体侧热影响区>马氏体母材。对比而言,热处理后焊接接头中马氏体母材区的耐蚀性略有升高,其他区域均有下降。

淬火冷速对过共析轨钢中珠光体组织的影响

王东梅, 赵磊城, 陈林, 包喜荣, 郭瑞华

2021, 46(3): 12-16. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.003

摘要 ( 73 )

PDF (572KB) ( 39 )

采用OM、SEM以及硬度测试等方法研究了淬火工艺中冷却速率对过共析轨钢珠光体组织特征的影响规律。结果表明,随着冷却速率的提高,珠光体片层间距和渗碳体厚度均逐渐减小,分别由302 nm和43.6 nm减小到205 nm和29.2 nm。珠光体片层间距的细化对硬度提高起到了一定作用,使其由286 HV提高到了348 HV。

相对挤压比对Al-Zn-Mg合金构件不同部位组织和性能的影响

黄元春, 章强, 聂昌昌, 谭维杨

2021, 46(3): 17-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.004

摘要 ( 74 )

PDF (575KB) ( 29 )

采用全谱直读光谱仪、X射线衍射技术、拉伸试验测试方法和光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪观察方法,研究了相对挤压比对Al-Zn-Mg合金构件不同部位热处理前后微观组织和性能的影响。结果表明:挤压态和时效态构件中都存在Al₃(Zr,Ti)粒子。相对挤压比越大,Al₃(Zr,Ti)粒子含量越高,对热处理过程中再结晶抑制程度越强,热处理后构件仍保留大量的纤维组织,且MgZn₂相会在晶界处析出聚集;相对挤压比越大,热处理后构件平均晶粒尺寸增幅越低,屈服强度、抗拉强度和伸长率提升越大。

60Si2Mn冷拔珠光体钢丝快速球化退火工艺

杨臣, 柳永宁, 孙俊杰, 王浩, 赵睿澍

2021, 46(3): 24-27. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.005

摘要 ( 72 )

PDF (573KB) ( 31 )

通过对60Si2Mn冷拔珠光体钢丝进行快速球化退火处理,即将其加热到810 ℃奥氏体化,保温1.5 min后随炉冷却至500 ℃出炉空冷,研究了其力学性能、球化效果、球化时间和快速球化的机理,并与普通球化退火及等温球化退火这两种常用球化退火工艺进行了对比。结果表明,与两种常用球化退火工艺相比,快速球化退火显著缩短了退火时间,且球化效果更好,其屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率分别为620 MPa、745 MPa、21%和66.7%。球化时间的缩短主要是因为冷拔变形使钢中的位错密度和畸变能增加,促使片层状珠光体能够在加热过程中快速溶断,并促进渗碳体组织的球化。

瓷质氧化预处理对6061铝合金弱酸性介质中微弧氧化膜的影响

伍宇昊, 魏晓伟, 谢晓伟

2021, 46(3): 28-32. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.006

摘要 ( 68 )

PDF (574KB) ( 23 )

以6061铝合金为研究对象,对其在弱酸性介质中的微弧氧化膜的成分及性能进行了分析,探讨瓷质氧化预处理对微弧氧化膜的影响。结果表明:在弱酸性介质中,6061铝合金瓷质氧化预处理+微弧氧化膜的主要成分是γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃,同时由于残留的瓷质氧化膜,无定型的Al₂O₃也存在于氧化膜中;其厚度和硬度分别为25.3 μm、1690 HV0.1,对比未预处理的微弧氧化膜,瓷质氧化预处理可显著提高氧化膜的厚度、硬度及耐腐蚀性。

退火温度对冷轧气相沉积高纯钨再结晶行为的影响

檀校, 郝玉朋, 于晓东, 王玉天, 谭成文, 胡劲

2021, 46(3): 33-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.007

摘要 ( 78 )

PDF (573KB) ( 31 )

通过不同温度的退火试验研究了化学气相沉积高纯钨冷轧后的再结晶行为。结果表明,冷轧钨中形成层状异质结构,提高了材料的应变硬化率,进而提高了塑性,韧脆转变温度降低到200 ℃以下,硬度从沉积态的402 HV0.2提高到547 HV0.2。高温退火后,冷轧钨在1100 ℃发生再结晶,与沉积态钨相比,再结晶温度降低了880 ℃,这是由于低温塑性变形导致材料储存能升高,再结晶驱动力提高,再结晶温度降低。随着退火温度的升高,由于晶粒尺寸的增大,层状异质结构逐渐消失,硬度迅速降低到完全再结晶态的370 HV0.2,而屈服强度从冷轧态的1224 MPa逐渐降低到1800 ℃退火后的558 MPa,但韧脆转变温度仍保持在200 ℃以下。

26CrMoVNbRE钢高效热处理调质工艺边界探索

石晓霞, 任慧平, 李晓, 王超, 宫鑫

2021, 46(3): 39-45. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.008

摘要 ( 78 )

PDF (575KB) ( 27 )

研究了不同淬火温度、淬火保温时间、回火温度及回火保温时间对26CrMoVNbRE钢组织与性能的影响,结果表明,试验钢870~900 ℃淬火后高温回火,显微组织为回火索氏体,原始奥氏体晶粒细小均匀。870 ℃保温40 min淬火,与900 ℃保温30 min淬火屈服强度相近,前者有良好的综合力学性能,后者更有利于现场高效热处理。900 ℃保温30 min淬火,再经720 ℃回火60 min调质处理,BT110TS钢级油套管各项力学性能满足技术要求。采用SEM结合EDAS对不同回火温度条件下的析出物进行观察,结果表明,试验钢第二相析出物为M₂C型碳化钼以及M₃C型碳化铬形成的复合相,随着回火温度的降低,分布在晶界上的析出物增多,不利于低温冲击性能与耐应力腐蚀。

球化温度对4Cr5Mo2V热作模具钢组织和性能的影响

常永, 李立, 吴少君, 左鹏鹏, 吴晓春

2021, 46(3): 46-50. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.009

摘要 ( 69 )

PDF (575KB) ( 42 )

采用光学显微镜和扫描电镜观察了4Cr5Mo2V钢在不同球化温度退火过程中的显微组织变化,利用图像处理软件Image Pro Plus定量分析了碳化物的数量、平均粒径及体积分数,进而研究了球化退火对4Cr5Mo2V钢淬回火状态下力学性能的影响。结果表明,当球化温度在820~900 ℃时,碳化物的单位面积个数、体积分数和平均粒径分别在(10.0~14.0)×10⁸ cm^-2、8.0%~10.0%和0.30~0.43 μm之间。球化温度为840 ℃时,可有效消除不均匀退火组织,碳化物平均粒径为0.31 μm;其室温冲击吸收能量为392 J,具备良好的力学性能。

热处理工艺对ER7车轮钢力学性能的影响

霍雄勃, 党淑娥, 赵家兴, 张晓峰, 陈莹, 朱雪彤

2021, 46(3): 51-55. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.010

摘要 ( 84 )

PDF (575KB) ( 32 )

ER7车轮钢经不同工艺热处理后,可获得珠光体片层间距以及铁素体含量不同的显微组织,并对不同工艺处理试样的拉伸性能及－20 ℃冲击性能进行了测试。结果表明,随冷却速度的增大,车轮钢铁素体含量增加,珠光体片间距和珠光体球团尺寸减小。增大冷却速率,会使车轮钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率都随之增加。随着珠光体片间距和晶粒尺寸减小,车轮钢的断裂韧性也相应增大。在850 ℃加热并通过水雾冷却后的车轮钢试样强韧匹配最好,综合力学性能最好。

选区激光熔化GH3536合金的热处理工艺

胡聿珩, 彭为康, 润长生, 戴延丰

2021, 46(3): 56-60. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.011

摘要 ( 79 )

PDF (573KB) ( 34 )

采用OM、SEM和力学性能测试等分析研究了不同热处理工艺对选区激光熔化成形GH3536合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着固溶温度越高,晶粒尺寸越大,且抗拉强度在高温条件下逐渐增加而室温条件则下降。当固溶温度达到1120 ℃时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到816和731 MPa;900 ℃高温条件下则分别达到189和204 MPa。800 ℃时效处理后合金基体组织析出细小碳化物,产生第二相强化作用,强度得以提升。随着时效时间的增加,碳化物变的密集,但晶粒尺寸几乎没有发生变化,表现为室温抗拉强度与断后伸长率得到提升。当时效时间达到20 h时,室温条件下横向试棒与纵向试棒的抗拉强度分别达到832和747 MPa;900 ℃高温条件下横向试棒与纵向试棒的断后伸长率分别达到8.5%和21.5%。最后得出选区激光熔化成形GH3536合金最优的热处理工艺为:固溶(1120 ℃×1 h)+时效(800 ℃×20 h)。

采用正交试验优化Cu-Ni-Sn合金的热处理工艺

李健, 冯再新, 左森, 姚宇康, 郭小森

2021, 46(3): 61-66. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.012

摘要 ( 78 )

PDF (575KB) ( 33 )

采用正交试验研究了预变形量和时效处理对新配比Cu-Ni-Sn合金(固溶态Cu-Ni-Sn合金)的力学性能的影响,并使用正交极差分析法得出最佳工艺参数。结果表明,影响Cu-Ni-Sn合金硬度的变化因素为时效温度＞预变形量＞时效时间;影响合金抗拉强度的变化因素为预变形量＞时效时间＞时效温度;影响合金断后伸长率的变化因素为时效温度>冷变形量>时效时间。由此确定最佳的工艺为时效温度360 ℃,时效时间5 h,预变形量40%。随着时效温度和预变形量的增加,合金拉伸断口形貌由大量韧窝的韧性断裂转变为河流状形貌准解理断裂,再到冰糖状沿晶脆性断裂,表明合金塑性逐渐下降。

二次退火温度对无取向硅钢组织和磁性能的影响

陆佳栋, 吴圣杰, 岳重祥, 李化龙

2021, 46(3): 67-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.013

摘要 ( 91 )

PDF (577KB) ( 39 )

对1.2%Si无取向硅钢进行不同温度的二次退火试验,研究了不同二次退火温度对无取向硅钢组织和磁性能的影响。结果表明:二次退火能显著增大铁素体晶粒尺寸,降低无取向硅钢铁损;在780~820 ℃下进行二次退火,铁损降幅最大,达到1.0 W/kg,无取向硅钢的磁性能达到最佳水平,此时平均晶粒尺寸为83~114 μm。通过扫描电镜对不同温度二次退火后的试样进行析出物统计,发现试样中的析出物主要为MnS-Cu_xS,当二次退火温度为780~820 ℃时,0.1~0.2 μm的细小MnS-Cu_xS析出物比例最低。

时效硬化型渗氮模具钢20Cr3MnMoV的热处理工艺特点

杜树芳

2021, 46(3): 71-75. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.014

摘要 ( 81 )

PDF (575KB) ( 27 )

研究了20Cr3MnMoV钢热处理工艺参数对力学性能和渗氮硬化性能的影响。结果表明:20Cr3MnMoV钢热处理由固溶处理、时效、预时效和渗氮组成。合理控制时效过程是20Cr3MnMoV钢热处理的主要工艺特点。分别采用固溶处理后充分时效,无预时效直接渗氮和先预时效再渗氮等多种工艺,可以适应于不同工作条件的模具和构件,以满足耐磨性和强韧性的不同要求。20Cr3MnMoV钢氮碳共渗处理,可实现快速渗氮,深层渗氮硬化和基体强化,有广泛应用前景。

预变形对Al-Zn-Mg铝合金组织及力学性能的影响

田敬成, 仲维锋, 乔玉新, 孙艳波

2021, 46(3): 76-79. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.015

摘要 ( 57 )

PDF (573KB) ( 26 )

系统研究了预变形温度对Al-Zn-Mg铝合金微观组织结构及力学性能的影响。运用光学显微镜和透射电镜观察了微观组织,扫描电镜表征了拉伸断口形貌,X射线衍射仪测试了宏观织构构成,万能拉伸试验机测试了力学性能。结果表明,在400 ℃的热轧温度下,力学性能指标最佳,屈服强度和抗拉强度分别达到325 MPa和455 MPa,伸长率达到14%。不同热轧温度下的拉伸试样断口均呈现为韧性断裂,断口处均存在数量和尺寸不一的韧窝。400 ℃热轧变形温度下,晶粒内部的位错缠结消失,形成了晶界附近规则排列的位错墙;450 ℃时,晶内的位错消失,主要为再结晶晶粒。在350 ℃和400 ℃热轧变形温度下,织构中存在明显的剪切织构,包括旋转立方织构{001}<110>和黄铜R织构{111}<112>和{111}<110>。450 ℃热轧变形温度下,出现明显的再结晶织构Cube_ND {001}<310>。

固溶工艺对挤压态Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr合金组织和硬度的影响

吴晓宝, 张星, 张晋禄

2021, 46(3): 80-85. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.016

摘要 ( 78 )

PDF (576KB) ( 37 )

通过差热分析(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析手段研究了不同固溶处理工艺对挤压态Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:挤压态Mg-9.2Gd-1.9Y-1.8Zn-0.5Zr合金经过固溶处理后显微组织主要由α-Mg基体、Mg₁₂Zn(Gd, Y)相、富稀土相等组成。当固溶温度达到490 ℃后,随着保温时间的延长,合金基体中析出规则条纹状14H-LPSO相,该相主要起到第二相强化的作用,并能显著提高试验材料的显微硬度。该合金的最佳固溶处理工艺为490 ℃×13 h时,其平均显微硬度最高,达到77 HV0.2。

冷轧Cu-Cr-Zr-Co-Si合金的时效行为

帅歌旺, 王智, 刘金辉, 周清泉

2021, 46(3): 86-89. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.017

摘要 ( 66 )

PDF (572KB) ( 37 )

通过测量Cu-Cr-Zr-Co-Si冷轧合金在等温时效过程中导电率的动态变化,基于合金导电性能与析出相转化率间的近似线性关系,建立了不同冷变形量下合金时效析出过程的动力学Avrami方程及曲线,在此基础上分析了再结晶与时效析出的相互影响。结果表明:Cu-Cr-Zr-Co-Si合金形变时效过程中,随变形量和时效时间的增加,导电率及析出相转化率均增加,这是时效过程中再结晶与时效析出相互影响、共同作用的结果。随冷变形量增加,强化相析出进程明显加快,但时效析出没有明显阻止或延缓再结晶软化过程的发生,因此大冷变形+短时时效使合金获得更高的硬度峰值,但无法同时获得最优的导电性能。只有在时效析出提前于再结晶启动,且形成的第二相对再结晶存在明显阻碍的前提下,采用冷变形+时效工艺,时效强化型铜合金才能达到最佳效果。

G115钢大口径管件的热处理

丛相州, 彭杏娜, 彭先宽, 王涛, 陈正宗, 姜海峰, 李传永, 张书迎

2021, 46(3): 90-95. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.018

摘要 ( 75 )

PDF (573KB) ( 26 )

采用正交试验法,分析了正火温度、正火时间、回火温度、回火时间热处理参数对G115钢性能的影响,并通过热压三通热模拟,研究G115钢大口径管件的热处理工艺。结果表明,回火温度对G115钢强度、硬度和冲击性能的综合影响最大。回火温度为780 ℃时,强度和硬度保持在较高的水平,冲击性能较优。G115钢大口径管件的热处理推荐工艺为正火温度1070~1090 ℃,保温时间1~2 min/mm且不小于1.5 h;回火温度770~790 ℃,保温时间3.5~5 min/mm且不小于4 h。试制G115钢大口径管件经推荐工艺处理后,性能均符合T/CSTM 00017—2017标准要求。

固溶和时效温度对IMI834钛合金板材组织和性能的影响

王瑞琴, 葛鹏, 侯鹏, 廖强, 刘宇

2021, 46(3): 96-99. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.019

摘要 ( 67 )

PDF (579KB) ( 27 )

研究了不同固溶时效温度对IMI834合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:IMI834合金板材经低温热处理的组织和轧态没有明显差别,室温强度也与轧态基本保持不变;合金在α+β两相区热处理后得到双态组织,随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,室温强度略有增加,塑性的变化规律与强度相反,初生α相含量的减少对板材的室温强度没有明显的影响。随着时效温度的提高,板材的室温强度降低,塑性有所降低。板材的600 ℃高温力学性能变化规律与室温相似,但断面收缩率较室温好。本试验得到的较优的热处理制度为1035 ℃×1 h, AC+(700~750) ℃×4 h, AC。

退火软化对高强度钢300M组织及硬度的影响

王洪利, 吴铖川, 杜思敏, 李源, 罗祥华, 叶文冰

2021, 46(3): 100-103. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.020

摘要 ( 78 )

PDF (577KB) ( 27 )

为提高300M钢的后续切削性能,拓宽300M钢的应用领域,研究了退火软化工艺对300M高强度钢显微组织及硬度的影响。结果表明,300M钢在Ac₁以下(730 ℃)退火,显微组织由马氏体转变为回火索氏体,碳化物呈球状或颗粒状;在两相区(780 ℃)退火,显微组织为珠光体+先共析铁素体,碳化物呈球状或短棒状;在Ac₃以上(860 ℃)退火,显微组织转变为珠光体+先共析铁素体,碳化物呈长薄片状。退火冷速对300M钢软化影响显著,冷速缓慢才能使碳化物充分析出并球化,硬度显著降低。300M钢两相区等温+缓慢冷却退火工艺下有更显著的软化效应,硬度可控制在240 HBW以下。

工业机器人用SCM420钢行星齿轮热处理工艺的优化

殷和平, 殷敏洁

2021, 46(3): 104-108. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.021

摘要 ( 79 )

PDF (633KB) ( 29 )

针对工业机器人用SCM420钢制行星齿轮热处理畸变问题,采用改进的正火工艺以调整渗碳前的预备组织,并设计合理的装料方案和冷却方式等措施,同时在渗碳过程中采用阶梯升温的工艺,有效地控制了渗碳淬火过程中齿轮畸变。结果表明,采用优化正火后可得到均匀一致的铁素体+珠光体的组织,硬度为175 ~180 HBW。随后经渗碳淬火回火后,批量生产的行星齿轮表面硬度、心部硬度和有效硬化层深度均值分别为59.74 HRC、40.44 HRC和0.530 mm。渗碳层中的马氏体级别为1级,残留奥氏体和碳化物级别为1~2级;心部组织级别为1~2级。齿轮精度、平面翘曲、齿沟振幅和齿形齿筋等全部满足技术要求。

拉/压冷变形对2A14铝合金时效强化的影响

李姚君, 韩振, 兰箭

2021, 46(3): 109-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.022

摘要 ( 60 )

PDF (638KB) ( 33 )

利用X射线衍射仪和DSC差热扫描量热仪进行测试,结合铝合金的析出相强化和位错强化理论模型,研究了在固溶-拉/压冷变形-时效过程中2A14铝合金强度的变化规律。结果表明:相比于压缩冷变形,拉伸冷变形引入的位错密度较大,因而位错强化作用更强;拉伸冷变形欠时效阶段(θ相析出之前)促进合金中强化相θ′相的析出,过时效阶段(θ相析出之后)抑制θ相的析出,拉伸冷变形的析出强化效果更好。经过拉伸冷变形的2A14铝合金时效强化效果更加显著。

热处理对铬钼钢刀具畸变的影响

郑业方, 姜影, 谢小军, 夏玉亮, 李泉, 游菲

2021, 46(3): 113-115. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.023

摘要 ( 63 )

PDF (633KB) ( 29 )

对25CrMo、30CrMo和42CrMo钢刀具进行了860 ℃淬火工艺试验,且对42CrMo钢刀具进行860、850、830 ℃淬火及预热+830 ℃淬火试验,对比了刀槽的畸变量。结果表明:随着碳含量增加,低中碳铬钼钢刀槽860 ℃淬火时刀槽畸变量呈上升趋势,最大畸变量在－0.15~+0.15 mm波动。随着淬火温度的降低,42CrMo钢刀槽畸变量下降到－0.10~+0.09 mm,增加预处理对刀槽畸变量无显著影响。

La添加对FeMnCrNiCo高熵合金铸态组织及硬度的影响

董方, 毛宁, 瞿伟

2021, 46(3): 116-120. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.024

摘要 ( 60 )

PDF (643KB) ( 39 )

研究了La的添加对FeMnCrNiCo高熵合金(HEAs)铸态组织及硬度的影响,借助XRD、OM、EDS和维氏硬度计分别对FeMnCrNiCo和FeMnCrNiCoLa_0.2高熵合金的微观组织及硬度进行了对比分析。研究表明:添加La后,合金的枝晶细化了49.1%,同时由fcc单相固溶体结构变为fcc相和LaNi相的两相结构,LaNi相呈连续大面积分布于枝晶间;添加La后,枝晶间脆硬的LaNi相以及组织的细化使合金的硬度提高了37%。

H级高强防腐抽油杆用钢的过冷奥氏体连续冷却转变

孙晓冉, 郑文跃, 孙岩, 白丽娟, 丁辉

2021, 46(3): 121-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.025

摘要 ( 55 )

PDF (633KB) ( 26 )

采用DIL805L淬火膨胀仪,研究了H级高强防腐抽油杆用钢过冷奥氏体连续冷却转变过程中,冷速对显微组织和硬度的影响。结果表明:该试验钢在连续冷却过程中,CCT曲线呈现明显的整体右移现象,珠光体转变非常少,铁素体-珠光体转变区与贝氏体-马氏体转变区分离。硬度随冷速变化呈现两个阶段:包括低冷速下的快速增长和高冷速下的趋于稳定,这与微观组织的变化趋势有关。冷速＜1.5 ℃/s时,组织中才能存在贝氏体,该试验钢想要获取优良的贝氏体组织,可选择的冷速区间范围非常小,该试验研究可为抽油杆用钢的组织控制、工艺制定提供有效的技术支撑。

固溶处理AZ91-xCu合金的组织与腐蚀性能

桑恒, 敬和民, 宋广生, 陈政

2021, 46(3): 125-129. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.026

摘要 ( 57 )

PDF (647KB) ( 38 )

以真空熔炼方法制备的AZ91-xCu(x=0、0.5、1、2)合金为研究对象,对其进行400 ℃保温12 h固溶处理,利用X射线衍射、扫描电镜、浸泡失重法及极化曲线测试等手段对合金的微观结构和腐蚀性能进行了研究。结果表明:铸态与固溶态AZ91-xCu合金基体主要由α-Mg与β-Mg₁₇Al₁₂相组成,Cu的添加使基体产生了Mg₂Cu、Cu₅Zn₈等相,其中固溶态AZ91-2Cu合金中出现了新相Al₂Cu;固溶处理时合金中的β-Mg₁₇Al₁₂相大量溶入基体,晶界明显,剩余第二相主要分布于晶界处,少量弥散分布于晶内;添加Cu与固溶处理均加快AZ91合金的腐蚀速率,其中固溶态AZ91-2Cu合金腐蚀速率最大。

淬火温度和氮含量对马氏体不锈钢组织和性能的影响

纪显彬, 李照国, 魏海霞, 钱张信

2021, 46(3): 130-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.027

摘要 ( 69 )

PDF (649KB) ( 28 )

研究了淬火温度和氮含量对20Cr13、20Cr13N、20Cr13HN钢显微组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,在850 ℃退火条件下,随着氮含量升高,氮化物钉轧作用增强,组织细化明显,屈服强度、抗拉强度和维氏硬度增加,而伸长率降低。相同淬火温度和冷速下,在固溶、析出和相变强化的作用下维氏硬度增加。随着冷速增大,相变驱动力增大,马氏体板条逐渐向细小的隐晶马氏体转变,并且硬度增加。腐蚀性能和点蚀电位随着氮含量的增加而增强。

Al/Si比例对TC4合金表面激光熔覆Ti-Al-Si涂层组织与摩擦性能的影响

刘冉, 高苑, 吴韬

2021, 46(3): 135-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.028

摘要 ( 59 )

PDF (638KB) ( 25 )

以不同Al/Si比例的Ti-Al-Si复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备Ti-Al-Si涂层,研究了Al/Si比例对涂层物相、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,单道熔覆的涂层中没有发现明显的裂纹及气孔,涂层与基体之间呈现良好的冶金结合。不同Al/Si比例涂层中组织均以熔断的枝晶为主,枝晶的成分主要为α-Ti,增强相为板条状的Ti₅Si₃及Ti₇Al₅Si₁₂,枝晶间主要是TiAl、Ti₃Al、TiAl₃金属间化合物。Si元素含量越高,涂层中原位生成的增强相的含量越多,涂层的显微硬度也比较高,最高可达1194 HV0.1,约为基体的4.1倍,但增强相过多会使涂层的脆性增加,耐磨性降低。Al元素含量较多时,组织细化效果明显,增强相对硬度和耐磨性能的影响比晶粒细化的作用更强。

钒对高碳珠光体钢组织及拉伸性能的影响

万志健, 刘学华, 赵海, 江波, 邹强

2021, 46(3): 140-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.029

摘要 ( 67 )

PDF (634KB) ( 30 )

设计并冶炼了钒质量分数为0%~0.13%的高碳钢,采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射及拉伸试验等研究了钒含量对高碳珠光体钢组织及拉伸性能的影响。结果表明,钒可以提高组织均匀性及铁素体含量,并且减小晶粒尺寸,但钒含量超过0.08%时,晶粒细化作用减弱。钒质量分数为0%~0.13%时,珠光体片层间距与强度的关系紧密,并获得了相应关系式。试验钢塑性对钒含量并不敏感,钒含量不超过0.08%时,略微提高塑性,反之,则降低塑性。

均热温度对Ti-V复合微合金钢组织演变和硬度的影响

倪玲玲, 付锡彬, 张可, 赵时雨, 任武彬, 李昭东, 李景辉, 张明亚

2021, 46(3): 146-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.030

摘要 ( 65 )

PDF (641KB) ( 28 )

利用OM、SEM、Vickers硬度计等手段研究了均热温度对Ti-V复合微合金钢组织转变及硬度的影响,并阐明了组织演变和硬度变化的原因。结果表明,Ti-V钢不同均热温度淬火后组织均为马氏体。随着均热温度由1000 ℃升至1250 ℃,Ti-V钢的硬度由333 HV降低到212 HV,原始奥氏体晶粒尺寸由52 μm升至209 μm。全固溶温度以上时,仍存在少量TiN粒子,且随温度升高逐渐溶解,其对晶界的钉扎作用是阻止晶粒长大的主要因素。Ti-V钢原始奥氏体尺寸对硬度的影响随其尺寸的增大逐渐减小,均热温度应选择1220 ℃以下,以避免粗大晶粒。

电塑性轧制V-Ti-Ni氢分离合金的组织与性能

黄焕超, 刘美娟, 孙明, 江鹏

2021, 46(3): 153-158. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.031

摘要 ( 66 )

PDF (634KB) ( 37 )

包含富V相和共晶Ni-Ti化合物的多相V-Ti-Ni合金能够在氢渗透率与氢脆抗性之间达到较好的平衡,在氢气膜分离领域具有广阔的应用前景。但此类合金变形抗力大、易氧化、低温成形困难。本研究对多相V₆₀Ti₂₀Ni₂₀合金进行热处理+电塑性轧制以提高轧制成形性能与效率,降低合金膜制造成本,并利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及维氏显微硬度计,研究轧制过程中脉冲电流密度对合金显微组织、轧制成形性能和显微硬度的影响规律。研究结果表明:电塑性轧制能够有效提高合金的轧制成形能力,其单道次轧制极限压下量达到13.3%,相较于热处理态合金冷轧成形的增幅达到155%。在电塑性轧制成形过程中,随着脉冲电流密度增加,合金组织变形更加均匀,组织的流变方向一致性较好,而合金的显微硬度随之下降,其原因主要是电致塑性效应在轧制过程中促进了位错运动,从而减少位错的缠结。

13Cr超级马氏体不锈钢热压缩变形行为与组织演变

季慧玲, 吕金峄, 张义伟, 杨磊, 尹元德

2021, 46(3): 159-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.032

摘要 ( 77 )

PDF (634KB) ( 36 )

通过Gleeble-3500热模拟试验机对13Cr超级马氏体不锈钢进行单道次压缩变形试验,系统研究变形温度在950~1150 ℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热变形行为。利用双曲正弦模型建立了13Cr超级马氏体不锈钢的流变应力本构方程,求得试验钢的热变形激活能为412 kJ/mol,并基于动态材料模型(DMM)理论绘制了材料的热加工图,得出材料的最佳热变形工艺参数窗口为:变形温度1032~1072 ℃,应变速率0.039~0.087 s^-1。组织演变结果表明,试验钢在高变形温度和低应变速率的条件下,容易发生动态再结晶。当应变速率一定时(0.01 s^-1),变形温度从950 ℃升到1050 ℃,动态再结晶的体积分数从18.7%升高到60.1%,组织的再结晶程度提高,晶粒均匀细小;当变形温度一定时(1050 ℃),随着应变速率的降低,动态再结晶的晶粒长大粗化。

960 MPa级高强钢的连续冷却转变

孙岩, 赵楠, 薛峰, 安治国, 郭银涛

2021, 46(3): 166-169. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.033

摘要 ( 69 )

PDF (639KB) ( 29 )

采用DIL805L淬火相变膨胀仪,结合光学和扫描电镜组织观察,对960 MPa级高强钢的连续冷却转变进行了研究。结果表明:冷速在0.1~2 ℃/s时,室温组织为铁素体+珠光体+贝氏体,冷速在2~10 ℃/s时,组织为铁素体+贝氏体;当冷速在20~80 ℃/s时,获得全贝氏体组织。在连续冷却转变曲线中,高温转变区和中温转变区未分开,且相变温度随着冷速的增大而减小。

一种矿山机械用贝氏体耐磨铸钢的连续冷却转变曲线

罗平, 李贤君, 张文良, 邓坤, 孙立壮, 刘俊杰, 侯俊卿

2021, 46(3): 170-174. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.034

摘要 ( 54 )

PDF (634KB) ( 29 )

运用膨胀法同时结合显微组织观察及硬度测试确定了一种矿山机械用贝氏体耐磨铸钢的连续冷却转变曲线。结果表明:该矿山机械用贝氏体耐磨铸钢的Ac₁、Ac₃、Ms分别约为790、845和303 ℃;当冷却速度低于0.05 ℃/s时,组织为铁素体和珠光体;当冷却速度介于0.05 ~0.1 ℃/s之间时,组织为铁素体+珠光体+贝氏体;当冷却速度在0.25~15 ℃/s之间,为贝氏体+马氏体复相组织;当冷却速度大于30 ℃/s时,奥氏体几乎全转变为马氏体组织;马氏体临界转变速度在15~30 ℃/s之间。随着冷却速度的增加,显微硬度先快速增加后趋于585 HV0.01。

Al-Mg-Si合金线导电率演变规律与机制

陈庆吟, 盛叶弘, 李瑞, 侯嘉鹏, 王强, 张哲峰

2021, 46(3): 175-179. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.035

摘要 ( 62 )

PDF (633KB) ( 29 )

通过不同温度退火处理模拟架空输电用Al-Mg-Si合金线的热服役环境,对不同退火温度下Al-Mg-Si合金线的导电率演变规律与机制进行了研究。结果表明,Al-Mg-Si合金线的导电率随着退火温度的升高呈现3阶段特征,第一阶段温度为90~150 ℃,Al-Mg-Si合金线导电率略微增大,缺陷的回复是本阶段Al-Mg-Si合金线导电率增大的原因;第二阶段温度为150~200 ℃,析出相的长大和固溶原子的析出导致Al-Mg-Si合金线导电率大幅增大;第三阶段温度为200~300 ℃,晶粒长大是Al-Mg-Si合金线导电率缓慢增大的主要原因。

2205双相不锈钢中σ相析出的影响因素分析

刘燕, 高仁强, 陈兴润, 钱张信

2021, 46(3): 180-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.036

摘要 ( 91 )

PDF (641KB) ( 29 )

分析了时效温度、时效时间、固溶温度、铬和钼含量对2205双相不锈钢中σ相析出量的影响规律。结果表明:随着时效时间延长,σ相析出量依次增加。在相同的时效时间下,随着时效温度升高σ相含量依次增大,在850 ℃时达到最大值;温度超过850 ℃后,随着时效温度升高σ相含量依次减小。时效时间相同的情况下,随着固溶温度、铬含量和钼含量升高,σ相析出时间变短、析出量增加。

3Cr2NiMo钢模块锻后热处理的数值模拟

王林春, 吴永强, 王开坤, 李亨

2021, 46(3): 184-190. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.037

摘要 ( 69 )

PDF (636KB) ( 36 )

以3Cr2NiMo模具钢锻造模块为研究目标,通过JMatPro软件计算获得其热物性参数,利用Deform-3D软件对其锻后热处理进行了数值模拟研究,最后进行了试验验证。结果表明:淬火过程中模块外表面的冷速大于心部;从心部到表面,马氏体转变出现不等时现象,淬火后从表面到心部的组织分布依次为马氏体、贝氏体和铁素体。等效应力沿厚度方向分布较均匀,但在棱边处出现应力集中现象;硬度值的分布与马氏体的分布呈正相关,表面的平均硬度值为34.86 HRC。试验验证测得的马氏体层平均深度为45 mm,表面平均硬度为36.23 HRC,模拟结果与试验结果的误差在10%以内,具有较好的吻合度。

冷轧不锈钢连续退火炉加热工艺分析及系统设计

黎志明, 李春明, 秦凤华, 胡银平

2021, 46(3): 191-195. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.038

摘要 ( 65 )

PDF (636KB) ( 29 )

基于冷轧不锈钢连续退火工艺及制度分析,对其连续退火炉加热系统进行了设计,通过表面能量平衡方程和能量守恒方程可计算出炉长配置及燃烧功率配置。通过实际算例与实际运行情况对比分析,得到该设计方法是有效的,能够完成从产品大纲、工艺分析基础到机组加热系统集成、布置、设备总体布置的设计过程,为后续冷轧不锈钢连续退火炉加热系统二级模型提供了理论基础。

基于改进PatchMatch算法的金相图像修复

李松涛, 李维刚, 师静蕊, 甘平

2021, 46(3): 196-205. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.039

摘要 ( 59 )

PDF (636KB) ( 33 )

结合DCT金字塔压缩算法以及多补丁优选匹配机制改进了传统PatchMatch图像修复算法,并利用不同算法对具有污染特征的金相图进行了修复对比。结果表明,改进的PatchMatch算法大幅度提升了修复速度与修复质量,修复的图片较其他图像修复算法效果更优,同时金相图内部纹理细节特征还原更准确细腻,且修复后的金相图像能较好地解决传统金相图像分割中无法消除大噪声的问题。

Cr12MoV钢冲裁模的失效分析与热处理工艺优化

高志玉, 何维, 景秀坤, 樊献金, 王迎新, 白江, 王大亮

2021, 46(3): 206-212. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.040

摘要 ( 76 )

PDF (543KB) ( 39 )

Cr12MoV钢冲裁模使用时因过度磨损而早期失效,从服役环境、化学成分、硬度、显微组织进行分析,并采用有限元仿真对冲裁模服役时的温度分布进行计算。结果表明:冲裁模化学成分符合标准规定,硬度略低于技术要求,显微组织中共晶碳化物不均匀度及大块碳化物尺寸超出标准规范,现场测试及仿真计算表明冲裁模服役温度较高(<500 ℃)。冲裁模热处理工艺不当,组织存在缺陷,抗回火稳定性及热疲劳性较差,使用过程中因服役温度较高发生回火软化,从而造成冲裁模的早期磨损失效。建议采用具有高淬高回特征的热处理工艺,利用Cr12MoV钢的二次硬化效应赋予冲裁模良好的抗回火稳定性。利用优化后的工艺生产的冲裁模使用寿命提高至原来的4.62倍。

热浸镀铝硅钢板表面点状缺陷分析及改进

李超, 王滕, 孙镕强, 杨平, 张百勇

2021, 46(3): 213-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.041

摘要 ( 73 )

PDF (540KB) ( 26 )

为提高铝硅镀层钢板表面质量,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)对镀铝硅钢板表面出现的点状缺陷的显微形貌及成分进行分析。结果表明,铝硅镀层钢板表面产生的点缺陷主要分为4类,第I类点缺陷成分主要为Al-Si氧化物和氧化锌,由铝渣及锌灰粘附在镀层表面所致;第II类点缺陷产生原因为镀层表面压入铝渣或异物;第III类点缺陷由Al-Fe-Si氧化物、Al-Si氧化物及W-C、Co-C化合物组成,为沉没辊涂层磨损后与铝渣共同粘附在镀层表面造成;第IV类点缺陷处呈中间凹陷、边缘微凸起的微观形貌,产生原因为镀层表面受异物划伤。针对以上缺陷的产生原因提出严格控制铝锅温度、增加捞渣频次、降低炉鼻内氧含量等措施。

不锈钢拉杆接头断裂失效分析

李家华, 李萍, 孙松, 谢辉, 曾茵

2021, 46(3): 218-222. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.042

摘要 ( 75 )

PDF (545KB) ( 33 )

某桥梁工程用不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb拉杆OU型接头服役过程中O型孔处发生断裂,为查明失效原因对其化学成分、宏观断口、显微组织、力学性能等方面进行了检测和分析。结果表明:接头化学成分与GB/T 1220—2007中05Cr17Ni4Cu4Nb牌号标准相符,规定塑性延伸强度、抗拉强度与该牌号钢480 ℃下时效处理的标准相符,但断后伸长率和断面收缩率低于标准要求,材料塑性较差,分析其原因主要是热处理时固溶温度偏高,δ铁素体析出致材料偏脆,零件表面缺口敏感性高,导致发生过载脆性断裂。

30CrMnSiA钢沉头螺栓断裂失效分析

于海华, 严海燕, 张敬彤, 王宇魁, 黄智勇, 邬建新, 魏振伟

2021, 46(3): 223-228. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.043

摘要 ( 87 )

PDF (547KB) ( 47 )

某飞机用30CrMnSiA钢沉头螺栓在拆卸过程中发生断裂,同炉批未曾使用的螺栓经磁粉检测也存在裂纹。为查找失效分析原因,通过对断裂件和同炉批开裂的螺栓外观检查、断口宏微观分析、能谱分析、硬度检测、金相分析等方法对断裂和开裂的螺栓进行了分析。结果表明:断裂螺栓和开裂螺栓断裂类型为氢脆,螺栓氢脆断裂主要与抗拉强度和热处理工艺有关,通过改善热处理工艺参数,适当降低螺栓的强度,增加酸洗后的除氢时间降低氢含量,从而避免氢脆发生的可能性。

晶粒度测定的实验室间比对分析

毕革平, 陈金哲, 谭文华, 高宇情, 王眉眉, 陆洪涛

2021, 46(3): 229-233. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.044

摘要 ( 63 )

PDF (547KB) ( 29 )

邀请中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的3个实验室对同一铝合金(AlSi1)样品的14张完全相同的晶粒度图片依据ASTM E112标准进行晶粒度级别指数G的定量测定,并对结果进行了评价。评价结果表明:截点数、晶粒个数的统计计数是G测定结果的主要参数,是G测定结果有效性质量控制的关键点。3个实验室截点数计数极差为3~11个,相对标准偏差2.5%~10.1%,截点法测定G的极差为0.09~0.53。3个实验室晶粒个数计数极差为4.0~16.5个,相对标准偏差2.9%~15.7%,面积法测定G的极差为0.06~0.36。结果同时表明,实验室间比对活动,不能只关注最终结果,还应关注实验室的原始观察结果、中间结果、最终结果的综合评价,以获得改进机会,控制检测风险。

双P型及W型辐射管系统性能分析及测试

程奇伯, 王宏宇, 冯霄红

2021, 46(3): 234-238. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.045

摘要 ( 66 )

PDF (548KB) ( 30 )

对W型和双P型辐射管加热系统的烧嘴结构及燃烧方式进行了分析,对比测试了两种辐射管加热系统的烟气循环率、管壁温度均匀性、燃料利用率、NO_x等关键技术指标。结果表明,双P型辐射管燃烧系统管壁温度均匀性更好,节能效果显著,且可以采用更大的烧嘴功率,减少辐射管加热系统和控制模块的数量,降低投资成本,具有较大的推广应用价值。

ASME SA-213M对正火回火态T22钢管硬度上限规定的合理性探讨

赖仙红, 曾辉, 杨华春, 张玮

2021, 46(3): 239-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.046

摘要 ( 78 )

PDF (541KB) ( 25 )

对T22钢管进行了不同参数的正火加回火模拟热处理试验。结果表明,正火加回火态T22钢管硬度很容易超过ASME SA-213M标准规定的硬度上限(163 HBW/170 HV/85 HRB),即便采取特定的热处理参数使其勉强降低到硬度上限之下,则球化组织又很难避免,认为应考虑将正火加回火态T22钢管的硬度上限进行适当提升。同时,也对提升幅度进行了讨论,建议将SA-213M中规定的正火加回火态T22钢管硬度上限由163 HBW/170 HV/85 HRB提升为179 HBW/190 HV/89 HRB。

我国钛及钛合金热处理标准现状

胡志杰, 冯军宁, 马忠贤, 解晨

2021, 46(3): 243-246. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.03.047

摘要 ( 94 )

PDF (546KB) ( 54 )

介绍了钛及钛合金热处理的分类,对钛及钛合金热处理国内外常用标准做了汇总;分析了我国现阶段钛及钛合金加工企业对热处理制度的理解和应用中存在的问题,并展望了未来钛及钛合金热处理标准的发展趋势。

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