金属热处理

鲁岩娜, 龙佳慧, 姜雁斌, 刘新华

2021, 46(10): 1-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.001

摘要 ( 80 )

PDF (631KB) ( 60 )

电脉冲处理是一种周期式高能量非平衡输入方式的新型热处理方法,本文重点介绍了电脉冲处理工艺对金属材料再结晶、相变和非晶晶化等影响。从材料热力学和动力学的角度出发,阐述了电脉冲降低材料热力学能垒和加速原子扩散的作用机制,揭示了电脉冲诱发快速再结晶、相变和非晶纳米晶化的机理。电脉冲处理技术有利于金属材料组织结构优化控制和性能提升,在高性能金属材料制备与加工行业中具有广阔的应用前景。

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的连续冷却相变动力学

宋逸思, 李传维, 陈益华, 李克, 胡海鹏, 顾剑锋

2021, 46(10): 12-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.002

摘要 ( 59 )

PDF (561KB) ( 42 )

采用显微组织表征和硬度测试研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢连续冷却转变动力学和显微组织演化规律。结果表明:0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢在1100 ℃×60 min奥氏体化条件下,以0.5~100 ℃/s的速度冷却时仅发生马氏体转变,马氏体相变的开始温度(Ms)约为212 ℃,结束温度(Mf)约为25.3 ℃,组织均为板条马氏体,硬度约为371 HV。冷却速率的变化对相变温度、室温组织和硬度无显著影响。采用K-M方程描述马氏体相变过程,其相变动力学参数α约为0.0317。

薄带连铸3.4%Si无取向硅钢的组织、织构演变及性能

王志磊, 车尚峰, 侯迪文, 方烽, 张元祥, 王洋, 张晓明

2021, 46(10): 18-25. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.003

摘要 ( 65 )

PDF (563KB) ( 29 )

基于薄带连铸技术,采用单阶段冷轧和两阶段冷轧工艺分别制备了0.35 mm和0.20 mm高牌号无取向硅钢,利用EBSD、XRD等检测手段分析了无取向硅钢制备全流程的组织和织构演变。研究表明,薄带连铸制备的铸带以粗大柱状晶为主,且具有较强λ纤维织构,取向密度达到4.76,无γ织构。正火处理后部分等轴晶粒长大,织构类型没有明显变化。单阶段冷轧板以α织构为主,经退火后再结晶织构以均匀λ织构和γ织构为主,强点为{001}<120>,取向密度为5.41。两阶段冷轧板以λ织构和γ织构为主,剪切变形明显。再结晶退火后组织相对粗大,且形成了较强的Cube织构,取向密度为6.45。得益于初始有利织构的遗传,试验钢具有高磁感、较高强度优势,且铁损值达到常规流程相当水平。0.35 mm退火板B₅₀达到1.77 T,P_1.0/400为20.78 W/kg。0.20 mm退火板B₅₀为1.70 T,P_1.0/400达到13.74 W/kg,高频铁损优势明显。两种规格无取向硅钢屈服强度均超过415 MPa,伸长率超过15%。

冷轧与时效工艺对2205双相不锈钢σ相析出的影响

袁傲明, 李晶琨, 高晓丹, 任学平

2021, 46(10): 26-30. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.004

摘要 ( 112 )

PDF (556KB) ( 26 )

对1050 ℃固溶处理后的2205双相不锈钢在650~1000 ℃下时效处理,利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观测不同工艺条件下σ相析出规律,绘制了σ相析出TTP曲线图,描述了σ相析出特征。结果表明:时效初期,σ相优先在铁素体与奥氏体相界处形核,随着时效温度的升高和时效时间的增加,σ相不断长大、粗化并向铁素体基体内延伸;时效时间越长,析出相越多,时效时间相同时,当温度达到850 ℃,析出量达到最大值,之后随着温度的升高而降低。σ相析出温度范围为650~950 ℃,析出鼻尖温度为850 ℃,轧制变形量增加,σ相析出速度加快,但并不影响其析出的鼻尖温度。

Nb对20CrMo齿轮钢渗碳层深度和硬度的影响

张伟, 谌康, 李慧超, 王毛球

2021, 46(10): 31-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.005

摘要 ( 102 )

PDF (557KB) ( 27 )

通过对比分析含Nb和不含Nb的20CrMo钢在不同渗碳温度(950、1000、1050和1100 ℃)和时间(2、4和8 h)下的渗碳层深度和显微硬度,分析Nb微合金元素对渗碳过程中碳扩散速度和最终渗碳质量的影响。结果表明:在渗碳温度≤1000 ℃时,相同渗碳时间条件下,添加0.032%Nb的20CrMoNb钢渗碳件的渗碳层深度与20CrMo钢基本接近,有效渗碳层的最大硬度差值在10~50 HV0.2,Nb的添加对渗碳层深度和硬度影响较小;当渗碳温度＞1000 ℃时,添加Nb会降低有效渗碳层深度和硬度。

加热温度对高Nb-Ti新能源汽车用无取向硅钢第二相固溶行为的影响

刘阳, 金自力, 任慧平, 汲霖

2021, 46(10): 34-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.006

摘要 ( 52 )

PDF (556KB) ( 20 )

利用差示扫描量热分析(DSC)、等离子体质谱仪、透射电镜对新能源汽车无取向硅钢不同加热温度下的第二相固溶情况进行了研究。结果表明,加热至1076.2 ℃时,试验钢发生明显相变。在保温40 min的条件下,随着加热温度的升高,Nb、Ti元素固溶量逐渐增加,析出量相应减少,并发现析出物多为(Nb,Ti)C复合型析出。不同加热温度下,析出物平均尺寸有所不同,且随试验温度升高呈上升趋势。

等温处理对挤压态AZ80A镁合金半固态组织的影响

段兴旺, 李鹏, 李凯

2021, 46(10): 39-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.007

摘要 ( 57 )

PDF (556KB) ( 45 )

采用应变诱发熔化激活法(SIMA)工艺制备了AZ80A镁合金半固态坯料,研究了保温温度和保温时间对半固态组织的影响。结果表明:随着保温温度的升高和保温时间的增加,AZ80A镁合金的平均晶粒尺寸与液相率都呈上升趋势,形状因子呈先增大后减小的趋势。半固态组织由α-Mg晶粒、Al、Zn元素富集形成的晶界处液相和晶内“小液池”组成,其组织演变分为初始晶粒合并长大,晶粒球化、彼此分离,最终合并粗化3个阶段。采用该种方法制备AZ80A镁合金半固态坯料时合适的保温温度为550 ℃、保温时间为45 min,此时半固态组织的平均晶粒尺寸、形状因子和液相率分别为89 μm、0.795和26.7%。

热处理对增材制造316L不锈钢组织各向异性的影响

董智豪, 郑志军, 彭乐

2021, 46(10): 45-52. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.008

摘要 ( 63 )

PDF (559KB) ( 26 )

以选区激光熔化(SLM)制备的316L不锈钢为研究对象。首先对打印件的孔隙率、微观组织进行了表征,然后探究了热处理对组织各向异性及硬度的影响规律。结果表明,打印件的体积孔隙率和面孔隙率均较低,均在1%以下,二者之间没有明显差别;对于垂直打印方向的XY面,主要由互成67°交叉的条状微熔池组成,条状微熔池中包含柱状和胞状两种组织,前者主要位于熔池边界,长约几十微米、宽约400 nm,后者主要位于熔池中心位置,尺寸约400 nm;对于平行于打印方向的YZ面,熔池主要呈扇状,扇状熔池内部也包含柱状和胞状两种组织,但分布更加复杂,其中柱状组织贯穿多层熔池生长,XY面与YZ面在微观组织上存在着明显的各向异性。适当的热处理工艺可有效改善组织的各向异性, XY面在800 ℃×2 h热处理后基本可以实现均匀化,而YZ面在900 ℃×2 h处理后才达到均匀化。拥有微纳尺寸结构的增材制造件拥有比传统零件更高的硬度。此外,热处理可使不同方向上的硬度下降,但垂直打印方向上的硬度下降幅度更大。

FeCoNiSiB非晶合金感生各向异性对磁性能的影响

刘天成, 潘贇, 李广敏, 敫立国, 崔克胜

2021, 46(10): 53-57. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.009

摘要 ( 62 )

PDF (569KB) ( 22 )

研究了恒温张力退火和横磁退火工艺对FeCoNiSiB非晶合金各向异性及磁性能的影响。结果表明,合金经恒温张力退火后表现出高直流偏置性能和高损耗的特点,而经横磁退火后具有优异的综合软磁性能,即具有高直流偏置能力的同时具有低损耗的特点。其中,恒温张力退火过程中提高退火温度时合金直流偏置能力增加,550 ℃下张力退火5 min的直流偏置场强度H_0.98为195 A/m,对应的损耗值P_cm为7255 W/kg;而经450 ℃横磁退火后,合金直流偏置场强度H_0.98可达374 A/m,对应的损耗值P_cm仅为200 W/kg。除此之外,经恒温张力退火和横磁退火后FeCoNiSiB非晶合金内部均形成180°条形磁畴结构,但其磁化矢量方向分别平行和垂直于磁化方向。

硼含量对Fe₂B-Mo₂FeB₂基金属陶瓷微观组织与性能的影响

魏祥, 彭广威, 鱼宏斌, 刘宝刚, 汪力, 孔令男

2021, 46(10): 58-64. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.010

摘要 ( 49 )

PDF (614KB) ( 20 )

采用真空烧结工艺制备了4种不同硼含量的Fe₂B-Mo₂FeB₂基金属陶瓷,研究了硼含量对金属陶瓷烧结特性、微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,所有试样主要由Fe₂B相、Mo₂FeB₂相和Fe₃B相组成;随着硼含量的增加,烧结过程中形成的液相L1含量逐渐减少,金属陶瓷的最佳烧结温度逐渐升高;并且金属陶瓷的硬度和横向断裂强度也都呈增大的趋势,其中硬度和横向断裂强度的最大值分别为88.52 HRA和685.74 MPa;Mo₂FeB₂相与Fe₃B相(或Fe₂B相)的复合组织在断裂过程中延长裂纹扩展路径,并且长棒状的Mo₂FeB₂相从Fe₃B相(或Fe₂B相)中的拔出都有助于金属陶瓷横向断裂强度的提高。

热处理工艺对G115钢铸件组织与性能的影响

刘心阳, 陈正宗, 周芸, 包汉生

2021, 46(10): 65-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.011

摘要 ( 69 )

PDF (556KB) ( 22 )

以均匀化退火后的G115钢铸件为对象,研究了不同正火+回火工艺处理对其显微组织及力学性能的影响,其中正火工艺分别为1070 ℃×1 h,AC和1100 ℃×1 h,AC,回火工艺分为一次回火(780 ℃×3 h,AC)和两次回火(780 ℃×3 h,AC+750 ℃×3 h,AC)。结果表明:随着正火温度的上升,G115钢铸件的室温强度和650 ℃高温强度均有所上升,而韧性有所下降,塑性无明显变化;随着回火次数的增加,G115钢的室温强度和650 ℃高温强度均有所降低,韧性和塑性无明显影响。正火+回火处理后G115钢铸件中的析出相主要有Laves相、M₂₃C₆以及MX(NbC、VN)相,冲击断口形貌呈解理或准解理断裂特征。随着正火温度升高,马氏体板条块(Block)宽度有所增加,排列相对整齐。原奥氏体晶粒尺寸是G115钢室温强度贡献值中晶界强化量的有效晶粒尺寸。推荐的热处理制度为1100 ℃×1 h(AC)正火+780 ℃×3 h(AC) 回火。

固溶和时效处理对高锰低镍不锈钢组织与性能的影响

唐鹏, 于凤洋, 赵艳君, 胡治流, 隆正良

2021, 46(10): 74-80. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.012

摘要 ( 80 )

PDF (553KB) ( 18 )

以新型高锰低镍不锈钢为研究对象,研究了不同固溶和时效处理温度对其组织和性能的影响。结果表明,退火态和固溶态高锰低镍不锈钢均为单一奥氏体组织,随着固溶温度的提高,晶粒不断长大,析出物不断溶入材料基体,使材料强度和硬度不断降低,1050 ℃固溶处理后析出物基本上已全部固溶,此时抗拉强度为1016 MPa,伸长率和断面收缩率分别为67.43%和53.6%,此时塑性最好,故高锰低镍不锈钢的最佳固溶温度为1050 ℃。固溶+时效处理后高锰低镍不锈钢中的析出物主要为Cr的碳氮化物和Mn的硫化物,在750 ℃时效处理后析出物含量达到峰值,强度和硬度达到最高,故750 ℃为其最敏感析出温度。超过750 ℃析出物数量减少,850 ℃时材料塑性最好。

深冷处理对H13钢组织和热疲劳性能的影响

张旭, 何文超, 魏鑫鸿, 李俊, 郭涵, 李绍宏

2021, 46(10): 81-85. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.013

摘要 ( 99 )

PDF (551KB) ( 33 )

采用OM、SEM、TEM、XRD、显微硬度计以及热疲劳试验机等方法研究了深冷处理对H13型热作模具钢的组织和性能的影响,并与常规淬回火工艺进行了对比分析。结果表明,在常规的淬回火工艺的基础上增加深冷处理有利于细化试验钢的晶粒组织并促进残留奥氏体向马氏体转变。此外,在深冷处理的条件下马氏体晶格由于在极低温易发生收缩而促使碳原子在位错等缺陷处偏聚,回火过程中以碳化物的形式析出。这些析出的大量细小弥散分布的碳化物可钉扎位错,对热循环引起的应力集中起到一定的缓解作用,减缓降低热疲劳裂纹扩展速率。且深冷处理后细小弥散分布的碳化物析出降低了H13钢热疲劳过程中碳化物长大速率,减少了热疲劳裂纹的数量,从而提高热疲劳性能。

二级时效温度对7B04-T74铝合金薄板组织及性能的影响

姚泽, 钟立伟, 卢影峰, 冯朝辉, 陈军洲

2021, 46(10): 86-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.014

摘要 ( 72 )

PDF (552KB) ( 23 )

采用光学显微镜、透射电镜组织分析手段和室温拉伸、电导率、剥落腐蚀、疲劳极限性能测试方法,研究了二级时效温度对7B04-T74合金2 mm厚薄板组织与性能的影响。结果表明:二级时效温度由165 ℃逐渐升高至175 ℃时,7B04-T74合金晶粒组织特征没有明显变化,晶内析出相数量减少且尺寸增加,晶界析出相粗大且断续分布;7B04-T74态铝合金薄板的室温拉伸抗拉强度、屈服强度明显降低,其伸长率无明显变化,电导率明显提升,剥落腐蚀级别无明显变化趋势。通过对比不同二级时效温度下7B04铝合金的组织与性能测试结果可知,7B04合金2 mm厚薄板由退火状态到T74状态的最优二级时效温度为173 ℃。

时效温度对TB15钛合金组织和力学性能的影响

李明祥, 胡生双, 陈素明, 肖君, 张颖云, 张兵宪, 徐勇

2021, 46(10): 92-95. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.015

摘要 ( 69 )

PDF (556KB) ( 22 )

利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究了不同时效温度对固溶态TB15钛合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度从520 ℃升高到540 ℃,TB15钛合金的拉伸强度和屈服强度先增加后减小,在530 ℃时效处理后可以获得最高的抗拉强度和屈服强度;时效处理后合金塑性偏低,其变化规律与强度相反。在断裂韧性方面,随着时效温度的上升,TB15钛合金的断裂韧性逐渐提高。固溶态TB15钛合金经不同温度时效处理后,析出大量的次生α片层相,等轴β组织转变为片层α和β转变组织。

基于CCD的多级时效工艺对6061铝合金性能的影响

段伟, 简思聪, 伍超群, 肖永通, 卢凤池, 李雨, 胡子建, 明亮

2021, 46(10): 96-100. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.016

摘要 ( 48 )

PDF (569KB) ( 19 )

采用中心组合设计(Central composite design, CCD)试验方法对选定温度下的6061铝合金固溶+双级时效处理工艺中的时间参数进行系统试验设计,结合力学性能测试结果得出时间参数与抗拉强度的可靠数学模型(r²=0.9078)。通过模型计算及方差分析结果可知二级时效时间对抗拉强度的影响十分显著且与抗拉强度呈负相关关系。据此得出最佳热处理工艺为550 ℃×108 min固溶+180 ℃×246 min峰时效+220 ℃×3 min二级时效,该工艺下6061铝合金的抗拉强度值为345 MPa,断后伸长率为13.5%。

固溶处理时间对Al-5.7Zn-0.7Mg铝合金型材组织及压溃性能的影响

潘仁杰, 陈康敏, 郭辉, 范世通

2021, 46(10): 101-107. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.017

摘要 ( 52 )

PDF (652KB) ( 21 )

对汽车用Al-5.7Zn-0.7Mg铝合金薄壁型材进行了470 ℃不同时间的固溶处理和双级时效处理,采用光学显微镜(OM)、EBSD测试、轴向静态压缩试验和室温拉伸试验等方法研究了晶粒组织和再结晶程度对其平均载荷(F_m)、峰值载荷(F_p)、吸能(U)等压溃性能的影响,同时分析了压溃变形特征和开裂原因。结果表明:随固溶时间的延长,铝合金型材的再结晶程度逐渐上升,强度逐渐下降,铝合金薄壁梁的峰值载荷、吸能及平均载荷也逐渐降低;在线水淬试样的峰值载荷和吸能分别为406 kN和33.3 kJ;经120 min固溶处理试样的压溃峰值载荷与吸能分别为359 kN和30.7 kJ,较在线水淬试样分别降低了11.5%和8.0%;当固溶较长时间时,铝合金试样再结晶程度显著升高,再结晶晶粒间一般为大角度界面,裂纹更易沿晶界扩展,试样更容易开裂。

退火温度对21Cr-0.3Cu铁素体不锈钢组织性能的影响

尹鸿祥, 张倩, 吴毅, 张恒, 赵飒

2021, 46(10): 108-111. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.018

摘要 ( 81 )

PDF (580KB) ( 20 )

通过光学显微镜、拉伸试验及背散射电子衍射,研究了退火温度对21Cr-0.3Cu超纯铁素体不锈钢显微组织、力学性能、成形性能和微观织构的影响。结果表明,试验钢经970 ℃退火时,晶粒细小且均匀,组织处于完全再结晶状态。退火温度低于970 ℃时,再结晶不完全;退火温度高于970 ℃时,再结晶晶粒异常长大,这两种情况均出现混晶组织。试验钢在970 ℃退火时,综合力学性能最佳,抗拉强度为473 MPa,屈服强度为315 MPa,伸长率35.7%。随退火温度的升高,试验钢的平均塑性应变比r_m值先增加后减少。当退火温度达到970 ℃时,r_m可以达到最大值1.82。γ纤维织构密度变化趋势与r_m值一致,退火温度为970 ℃时,γ纤维增强明显,此时其取向密度达到最大值f(g)=20.56,成形性能最佳。

正火工艺对420 MPa级海上风电用钢板组织及性能的影响

袁睿, 潘中德, 武会宾

2021, 46(10): 112-116. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.019

摘要 ( 59 )

PDF (573KB) ( 27 )

利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、室温拉伸、低温冲击测试等试验方法,采用了正火、强化正火、正火+400 ℃回火的热处理工艺,研究了不同正火工艺对420 MPa级海洋风电用钢板组织和性能的影响。结果表明:通过正火处理后,正火态试验钢的平均晶粒尺寸由轧态试验钢的8 μm细化至6 μm,带状组织得到改善,强度与低温冲击性能均得到提升,屈服强度提升至442 MPa,－50 ℃下的冲击吸收能达到120 J;通过正火+400 ℃回火处理后,平均晶粒尺寸为7 μm,虽然大幅度提升了钢的低温冲击性能,－50 ℃下的冲击吸收能量达到194 J,但是钢的屈服强度降低为422 MPa。强化正火后组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体,平均晶粒尺寸为5.6 μm,屈服强度提升至460 MPa,断后伸长率和低温冲击吸收能量相较于正火后试验钢有所降低但仍能满足EN10025性能标准,达到强韧性的最佳匹配,是生产420 MPa级海上风电用钢的最佳热处理工艺。

时效处理对Al-Mg-4.5Si-4.5Zn合金性能的影响

孙跃军, 仲丽, 崔泽文, 赵康培, 丁代存, 王雷

2021, 46(10): 117-121. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.020

摘要 ( 51 )

PDF (577KB) ( 18 )

在540 ℃×2 h水淬固溶处理的基础上,研究了时效处理对新型Al-Mg-4.5Si-4.5Zn合金性能的影响。结果表明:合金的硬度随时效温度的升高和时效时间的延长先增加后减小,在190 ℃时效2 h达到最大值135.1 HBW;抗拉强度随时效时间的延长先增加后减小,在190 ℃时效3 h时达到最大值390.12 MPa。根据综合性能确定Al-Mg-4.5Si-4.5Zn合金的最佳时效工艺为190 ℃×3 h。

热处理对激光选区熔化制备Inconel 718合金组织和拉伸性能的影响

曾强, 吴颖, 肖辉进, 朱绍维

2021, 46(10): 122-126. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.021

摘要 ( 52 )

PDF (573KB) ( 21 )

采用激光选区熔化工艺(SLM)制备了Inconel 718合金,并对合金分别进行了1050 ℃×1 h固溶和1050 ℃×1 h固溶+720 ℃×8 h+620 ℃×8 h双级时效热处理。结合微观组织、拉伸性能和断裂特征分析,研究了热处理工艺对SLM制备的Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶处理后合金内Laves相溶解,位错密度显著降低,材料的强塑性匹配较打印态得到良好的改善。经过时效热处理后,γ′和γ″强化相析出使合金强度大幅度提高的同时,保留了一定的塑性。

扫描间距对选区激光熔化IN718合金微观组织的影响

郑俊楠, 金头男, 方晓英, 马铁军, 李伟

2021, 46(10): 127-132. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.022

摘要 ( 53 )

PDF (577KB) ( 21 )

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了IN718合金,利用X射线显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和电子背散射衍射等技术分析了IN718合金的致密性、相组成和晶粒形态以及取向关系。结果表明:SLM成形IN718合金的物相组成为面心立方结构的γ-Ni相与体心四方结构的γ″相,晶粒沿构建方向呈柱状晶。当激光扫描间距为100 μm时合金的致密度达到最高,当激光扫描间距为90 μm时,合金沿构建方向形成强<001>织构。

提高Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢超低温韧性的热处理工艺

吉昱睿, 杨卓越, 谭红琳, 丁雅莉

2021, 46(10): 133-136. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.023

摘要 ( 88 )

PDF (572KB) ( 23 )

研究了改善Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢超低温韧性的热处理工艺,即1000 ℃固溶处理后分别进行600 ℃预保温+750 ℃低温固溶处理和一次或两次直接750 ℃低温固溶处理,分析了马氏体、残留奥氏体和逆转变奥氏体含量的变化以及室温和-196 ℃抗拉强度、-196 ℃缺口抗拉强度和冲击性能。结果表明:与常规热处理工艺相比,增加750 ℃低温固溶处理后试验钢中含有较多的残留奥氏体,再经500 ℃时效后可形成更多的逆转变奥氏体,更多的残留奥氏体/逆转变奥氏体含量起到韧化作用,可显著改善试验钢的超低温韧性。进一步对比分析表明,直接进行750 ℃固溶处理工艺过程相对简单,室温和-196 ℃抗拉强度最高,-196 ℃缺口抗拉强度也最高,且缺口敏感性较低,因此更具有优势。

基于07MnNiMoDR钢热处理工艺窗口的热处理工艺

刘峰, 庞玉华, 罗远, 孙琦, 王海, 刘东

2021, 46(10): 137-143. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.024

摘要 ( 56 )

PDF (575KB) ( 21 )

研究了07MnNiMoDR钢淬火和回火制度与晶粒尺寸和多边形铁素体含量的关系,建立了淬火保温时奥氏体尺寸窗口和回火保温时多边形铁素体含量窗口,确定了更为精准的热处理工艺。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随淬火温度的升高、保温时间的延长而变大,均匀性存在最佳区间,合理的淬火制度为加热温度(940±10) ℃保温(80±10) min;随回火温度升高,约650 ℃出现多边形铁素体,其含量随回火温度的升高、保温时间的延长而增加,合理的回火制度为:加热温度(665±5) ℃、保温时间(165±15) min。优选后最佳热处理工艺为940 ℃×80 min淬火和660 ℃×180 min回火,最终性能测试结果表明:伸长率、冲击吸收能量和屈服强度相比国标分别提升了40.88%、206.25%和12.1%。

淬火工艺对H13E钢显微组织及力学性能的影响

艾云龙, 刘哲, 陈卫华, 朱振涛, 罗桂海, 梁炳亮

2021, 46(10): 144-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.025

摘要 ( 54 )

PDF (573KB) ( 20 )

H13E钢是通过调整合金元素对H13钢进行了一定的改性,研究了淬火工艺对H13E钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着淬火温度的升高,奥氏体晶粒尺寸单调增加,从1020 ℃升高至1080 ℃时,平均奥氏体晶粒尺寸增长了约40 μm;硬度在1060 ℃达到最大值,为61.6 HRC,相较于传统H13钢硬度高3~5 HRC,同时冲击吸收能量可达16 J以上。当保温时间在20~50 min时,奥氏体晶粒增长速率较缓慢,平均奥氏体晶粒尺寸仅增长7 μm左右,同时硬度仅下降0.2 HRC左右。相同条件下油冷后H13E钢马氏体更细小,力学性能优于空冷后的H13E钢。考虑综合力学性能,H13E钢较佳淬火工艺为:1060 ℃保温20～30 min,油冷。

单道次大变形冷轧及退火处理对2205双相不锈钢组织和性能的影响

郭宇, 陈吉, 杨美桐

2021, 46(10): 151-154. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.026

摘要 ( 53 )

PDF (573KB) ( 30 )

采用微观组织观察、X射线衍射分析、显微硬度及动电位极化曲线测量,研究了单道次大变形冷轧及退火处理对2205双相不锈钢组织和性能的影响。结果表明,单道次大变形冷轧引起晶粒沿轧制方向被严重拉长并明显破碎形成纤维状组织及高密度位错塞积,使试验材料的硬度显著提升约1.5倍,同时晶粒细化使得自腐蚀电流密度相对原始态试样降低了2%,在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性略微提高。冷轧态试样经500 ℃退火4 h后能使组织细化至约300 nm,耐蚀性明显提高,自腐蚀电流密度相对原始态降低了33%。当退火温度升高至700 ℃,位错在两相组织中湮灭程度不均匀,相界处会析出σ相,并使硬度进一步升高,但对耐蚀性不利,自腐蚀电流密度相对原始态下降了3%。

电站辅机中12Cr2Mo1VR/20MnMoNb异种钢接头焊接及热处理

银润邦, 林宝森, 莫其鹏, 李志炜, 郑周, 谭宏, 陈建彬, 王炯铭

2021, 46(10): 155-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.027

摘要 ( 52 )

PDF (573KB) ( 22 )

针对电站辅机中的12Cr2Mo1VR/20MnMoNb异种钢接头,通过研究接头特征、材料(包括焊材)的高温许用应力、热处理温度、化学成分、室温力学性能等,设计出采用铁素体堆焊层进行过渡的方式,解决了该异种钢接头直接对接后不能热处理的问题。同时,通过试验分析,总结出12Cr2Mo1VR/20MnMoNb异种钢焊缝的焊接和热处理工艺:先在12Cr2Mo1VR坡口面堆焊F62P0-EB2R-B2R过渡层,对堆焊层进行(690±10) ℃热处理;之后堆焊层再与20MnMoNb相焊接,焊缝采用F69P0-H10Mn2NiMoA焊材,焊接后采用660±10 ℃热处理,或对接焊缝两侧分别控温热处理:堆焊层侧采用(660±10) ℃(或(665±15) ℃),管板侧采用(620±10) ℃(或(620±15) ℃)热处理。

固溶前预退火处理对6111铝合金组织与性能的影响

李大林, 朱鹏程, 王萍, 吕正风, 张善顺

2021, 46(10): 163-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.028

摘要 ( 60 )

PDF (577KB) ( 22 )

系统研究了固溶前预退火温度对6111铝合金冷轧板和T4P态组织和力学性能的影响。测试了力学性能,计算了LDR值;表征了显微组织、SEM组织和XRD织构构成。结果表明:预退火温度对6111铝合金的屈服强度影响较小;经300 ℃×2 h预退火处理后,抗拉强度发生明显降低,由245 MPa降低到230 MPa;当预退火温度高于100 ℃后,伸长率呈直线下降。n值和r值均随预退火温度先升高后降低,n值在200 ℃时达到最大值0.289,r值在100 ℃时达到最大值0.958。200 ℃×2 h预退火处理后,LDR值达到最大值2.005。经300 ℃×2 h预退火处理后,T4P态基体晶粒尺寸明显长大,在60~150 μm范围。200 ℃×2 h预退火处理试样,T4P态Cube织构体积分数最高,达到了13.5%。

回火温度对超低碳7%Mn钢组织与性能的影响

杨跃辉, 苑少强, 梁国俐, 王竚

2021, 46(10): 168-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.029

摘要 ( 78 )

PDF (629KB) ( 22 )

对超低碳中锰钢进行了淬火+回火处理,研究了不同温度回火后试验钢的显微组织及力学性能,采用XRD法测定了低温处理(－60、-80、－100 ℃)前后试验钢中的逆转变奥氏体含量,在此基础上分析了逆转变奥氏体含量及热稳定性对试验钢力学性能的影响规律。结果表明:采用较高温度回火时,促进了逆转变奥氏体的形成,也使奥氏体稳定化元素快速富集于其中,而且随温度升高所得奥氏体更多分布于粗化的马氏体板条之间,故具有更高的稳定性;由于试验钢中逆转变奥氏体含量较多,变形过程中的TRIP效应更为显著,促进了试验钢低温韧性和塑性的提高。

高温退火二次升温阶段的工艺参数对HiB钢底层形成的影响

许平三, 郭悦, 戴方钦, 曾曦灿, 胡守天, 刘敏

2021, 46(10): 173-177. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.030

摘要 ( 72 )

PDF (573KB) ( 21 )

研究了高温退火二次升温阶段的退火温度及露点温度对HiB取向硅钢表面硅酸镁底层的影响。结果表明,高温退火二次升温阶段的最终温度在1100~1170 ℃范围内时生成的硅酸镁底层质量较好;当退火气氛中存在水蒸气时,会降低硅酸镁底层的质量,且水蒸气含量越高,即露点温度越高,硅酸镁底层的厚度越薄,质量越差。

中间高温回火工艺对15MnNi4MoA渗碳钢微观组织及性能的影响

高志喆, 陈小艳, 程福超, 李佳康, 苏盛睿, 王永金

2021, 46(10): 178-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.031

摘要 ( 62 )

PDF (629KB) ( 20 )

研究了15MnNi4MoA钢渗碳后的热处理工艺对其微观组织及性能的影响。设计了3种不同的渗碳后热处理工艺:淬火+低温回火、一次高温回火+淬火+低温回火、两次高温回火+淬火+低温回火,并对热处理后的力学性能及微观组织进行了对比和分析。通过扫描电镜对3种不同热处理后的显微组织和冲击断口形貌进行了观察。同时,对不同热处理工艺的试样进行了维氏硬度和常温冲击吸收能量(U型缺口)检测。结果表明,经3种不同的热处理后,试样的微观组织差异不大,均为马氏体+残留奥氏体组织。其中,经两次高温回火处理所得到的试样,马氏体组织更加细小,力学性能更加突出,心部硬度降低至358 HV,表面硬度提高到664 HV,常温冲击吸收能量达到143 J。

热处理对不同碳含量3.5Ni钢力学性能和低温韧性的影响

刘海生, 李敬, 王会刚, 杨跃辉, 刘金旭, 武会宾

2021, 46(10): 182-186. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.032

摘要 ( 63 )

PDF (570KB) ( 22 )

利用光学显微镜及SEM进行组织观察,通过拉伸和低温冲击试验研究了热处理对两种不同碳含量3.5Ni钢的力学性能和低温韧性的影响。两种3.5Ni钢热轧板分别经860 ℃×1 h空冷的正火处理和860 ℃×1 h水淬+(580, 610, 640)×1 h回火的调质处理。结果表明:含碳量较高的3.5Ni钢热轧态强度低塑性高,但－100 ℃冲击吸收能量低,经正火处理后试验钢的整体性能降低,而调质处理后强度和低温冲击吸收能量均明显提升,塑性略有降低;含碳量较低的3.5Ni钢热轧态已经具有优异的拉伸性能和低温冲击性能,经热处理后拉伸性能和低温韧性没有得到明显提升。

电子束焊接对调质15CrMnMoVA高强钢组织及性能的影响

杨世亮, 李立航, 戴浩, 李智勇, 赵桐

2021, 46(10): 187-192. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.033

摘要 ( 60 )

PDF (570KB) ( 22 )

为实现高淬火倾向的航空高强钢材料的高质量接头,以15CrMnMoVA高强钢为研究对象,进行了电子束焊接工艺试验研究;针对不同结构的电子束焊接接头,分析了焊缝显微组织特征、焊接接头的显微硬度分布和力学性能,探讨了电子束焊接工艺对接头组织性能的影响。结果表明,15CrMnMoVA钢的焊缝中心形成了网篮状马氏体组织,其显微硬度为典型的马鞍形分布。不同锁底结构的电子束焊接接头的拉伸性能基本都与母材相当,但其疲劳性能差异明显,锁底长度为1.5 mm时焊接接头的疲劳性能较好。

采用风冷预处理的高强钢板变强度热成形工艺

鲁玉梅, 闫少波, 王凯军, 李贤君, 张文良, 刘俊杰, 杨涛

2021, 46(10): 193-198. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.034

摘要 ( 51 )

PDF (631KB) ( 22 )

高强钢变强度热成形工艺可使同一零件不同区域具有不同的强度与塑性韧性,在保证碰撞完整性的基础上,提高零件区域延展性以实现碰撞吸能,防止碰撞侵入的目的。提出了一种基于定制区域风冷预处理的变强度热成形工艺。搭建了介质为干燥压缩空气的定制区域冷却平台,研究了射流压力0.3~0.7 MPa下,板料分区冷却的温度分布及变化规律;验证了新工艺实现高强钢的变强度热成形的可行性。研究结果表明,分区冷却过程中,随着射流压力的提高,钢板冷却速度逐渐加快,但横向测流及板料内部热传导使得过渡区宽度增加,而负压回风结构的设计则有效降低了横向测流的影响,在损失一定冷却能力的基础上降低过渡区宽度。当射流压力为0.3 MPa,添加回风结构时,当风冷区域温度降低至410 ℃(Ms点以上),硬区温度缓冷至750 ℃(Ar₃以上),经800 ℃回火及淬火后,软区得到低强度高塑性的铁素体及片状珠光体组织,硬区得到高强度低塑性的板条马氏体组织。采用新型的变强度热成形工艺及相应的定制区域冷却平台能够实现高强钢板变强度分布。

焊后回火温度对G115钢熔敷金属组织及室温力学性能的影响

齐向前

2021, 46(10): 199-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.035

摘要 ( 90 )

PDF (575KB) ( 23 )

采用G115钢焊条焊接了熔敷金属试板,然后分别在760、780、800、820 ℃下进行了焊后回火热处理,并对不同回火温度下试样的力学性能和显微组织进行了分析。结果表明,G115钢熔敷金属的最佳回火温度为800 ℃,随着回火温度的升高,析出相M₂₃C₆有长大的趋势。760~820 ℃回火后的冲击断口表现为韧窝断裂和准解理断裂特征,在韧窝内存在焊接冶金脱氧过程中形成的球形第二相粒子。

深冷处理对YG8硬质合金/42CrMo钢钎焊接头残余应力的影响

原瑞泽, 闫献国, 陈峙, 郭蕊, 兰东生, 苏杭, 姚永超

2021, 46(10): 204-208. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.036

摘要 ( 65 )

PDF (637KB) ( 23 )

通过ANSYS仿真软件建立了YG8硬质合金/42CrMo钢钎焊接头的焊接工艺模型和深冷处理工艺模型,分析了接头表面残余应力分布,并与经深冷+回火处理后的焊接接头表面残余应力进行对比。结果表明,深冷处理可使焊接接头42CrMo钢侧形成残余压应力,且深冷温度对残余压应力的影响较深冷次数更明显。最优深冷工艺为-160 ℃深冷3次,且仿真结果与试验测量值相差不大,表明所建立的模型具有一定的可靠性。

提高阀门零件用20Cr13钢韧性的工艺优化

吕超君, 王健波, 张天德, 唐丽娜, 吴国华

2021, 46(10): 209-211. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.037

摘要 ( 58 )

PDF (640KB) ( 23 )

采用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了不同淬火、回火温度对20Cr13钢常温和-40 ℃冲击性能的影响。结果表明,当淬火温度相同时,随着回火温度由500 ℃升至700 ℃,试样的抗拉强度逐渐降低,冲击性能先降低后升高;当淬火温度由常规的1030 ℃降低至1000 ℃,回火温度相同时,试样的抗拉强度变化不大,但常温和-40 ℃下的冲击性能都有了一定的提高。

汽车车门用高强防撞杆在高频淬火加热中的组织转变

夏晓宇, 肖锦涯, 韦汉伟, 王申

2021, 46(10): 212-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.038

摘要 ( 61 )

PDF (638KB) ( 24 )

研究了国产BR1500HS高强钢制汽车车门防撞杆的高频感应淬火工艺,探究了在不同的进给速度下(70~120 mm/s),防撞杆获得完全淬透组织时的加热电压与进给速度的关系曲线图。结果发现,加热电压随进给速度的降低,淬透所需的加热电压也降低,并以分界线的形式区分是否完全淬透。防撞杆高频感应淬火采用分界线以上30 V的加热电压范围,其力学性完全能满足汽车主机厂的性能要求。

高硬度20Cr13钢的耐磨性

王帆, 穆磊, 葛荣凡, 李方忠, 李云银

2021, 46(10): 218-220. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.039

摘要 ( 187 )

PDF (645KB) ( 32 )

对20Cr13不锈钢进行了不同温度的淬火回火处理以获得不同的硬度,进而研究了不同硬度下20Cr13不锈钢的摩擦磨损性能。结果表明:回火温度≥580 ℃时,20Cr13不锈钢的硬度<40 HRC,材料摩擦系数K与材料硬度h趋势一致,耐磨性差;回火温度≤550 ℃时,硬度>40 HRC,材料摩擦系数K与材料硬度h趋势背离,趋于常值,磨损体积V不受硬度h影响,耐磨性高。

马氏体不锈钢不同渗氮方法对比试验

方梦莎, 张津, 连勇

2021, 46(10): 221-225. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.040

摘要 ( 91 )

PDF (643KB) ( 31 )

采用离子渗氮、液体渗氮及气体渗氮对耐蚀耐热马氏体型热稳定不锈钢1Cr12Ni2WMoVNb进行表面改性,研究了不同渗氮方法下不锈钢的硬度、组织形貌、物相变化及脆性,并对3种渗氮方法下不锈钢的耐蚀性及耐高温磨损性能进行了比较。结果表明:3种渗氮方法均可大幅度提高不锈钢的表面硬度,且不同渗氮处理后不锈钢的渗层组织结构大致相同,但表面物相有所差异,离子渗氮后的表面物相主要为Fe₄N及少量CrN相,液体渗氮后为Fe₃O₄及ε相,气体渗氮后为Fe₃O₄、Fe₄N及少量ε相;3种渗氮方法均可提高不锈钢的耐磨损性能,特别是在500~600 ℃下的高温耐磨性得到了大幅提升,但不锈钢渗氮后的耐蚀性均有所降低。

QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织及摩擦性能的影响

王钦娟, 林少阳, 陈忠士, 刘东

2021, 46(10): 226-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.041

摘要 ( 62 )

PDF (638KB) ( 21 )

采用OM、SEM、硬度测试、摩擦磨损试验等方法研究了QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织与摩擦性能的影响。结果表明,QPQ处理后,合金铸铁表面形成的渗层物相主要由Fe_2-3N、Fe₂O₃和FeO组成。渗层厚度的平方与渗氮时间存在线性关系,在580 ℃渗氮盐浴条件下,氮元素在合金铸铁中的扩散激活能为70.07 kJ/mol。在90~150 min渗氮时间内,随着渗氮时间延长,渗层的表面硬度值由522 HV0.05降低至441 HV0.05,当渗氮时间延长至180 min,表面硬度值回升至455 HV0.05。与未处理试样相比,QPQ处理的试样具有更小的摩擦因数,并且QPQ处理后试样表面的犁沟显著变浅,表面的金属剥落也得到明显改善,且随着渗氮时间的增加,渗层厚度增加且稳定材料。经180 min渗氮处理的QPQ试样具有最优综合性能,表面硬度值为455 HV0.05,摩擦因数为0.32。

高强不锈钢激光熔覆层的组织与性能

陈义武, 吴鑫翔, 周利华, 付天佐, 赵静, 李胜

2021, 46(10): 232-236. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.042

摘要 ( 65 )

PDF (638KB) ( 28 )

针对核装备零部件维修再制造的需要,采用激光熔覆技术制备高强韧马氏体不锈钢熔覆层,以改善核装备零部件的表面性能,随后对熔覆层试样分别进行300 ℃和500 ℃保温2 h的回火处理。采用OM、SEM、显微硬度计、万能拉伸试验机等设备测试了试样的组织和性能。结果表明,原始试样的抗拉强度为1719 MPa,断后伸长率在15%左右,硬度为550 HV0.2,耐磨性较差;当回火温度为300 ℃时,出现逆转变奥氏体,硬度降至500 HV0.2,抗拉强度降为1662 MPa,断后伸长率超过15%,耐磨性提高;当回火温度上升到500 ℃时,逆转变奥氏体减少,碳化物逐渐析出,出现二次硬化,硬度又上升至530 HV0.2,抗拉强度降至1582 MPa,断后伸长率降至14%左右,耐磨性与原始试样相当。该高强马氏体不锈钢熔覆层整体耐腐蚀性均优于1Cr13钢,具有良好的耐腐蚀能力。

45钢表面激光碳合金化层的组织与性能

李海涛, 张蕾涛, 夏慧芸, 戴姣燕, 徐金富

2021, 46(10): 237-241. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.043

摘要 ( 71 )

PDF (648KB) ( 25 )

利用激光合金化技术在45钢表面制备了碳合金化层,借助OM、XRD和显微硬度计等研究了最佳工艺下合金化层的组织和性能,并与利用传统气体渗碳技术制备渗碳层的结果进行了对比。结果表明:影响合金化层硬度的主次顺序为激光功率>搭接率>扫描速度;随着激光功率、扫描速度、搭接率的增大,合金化层的硬度均呈先增后减的趋势;当激光功率为1.5 kW、扫描速度为500 mm/min、搭接率为40%时,合金化层硬度最高,其厚度为600 μm,组织由针状马氏体、碳化物(M₇C₃、Fe₃C)以及少量残留奥氏体组成,平均硬度约为617 HV0.3,热影响区厚度为400 μm,组织为马氏体以及残留奥氏体,平均硬度约为432 HV0.3,基体组织由铁素体和珠光体组成,硬度约为201 HV0.3;与传统气体渗碳工艺相比,激光碳合金化具有组织细小、高效、绿色环保等优势,是未来一个重要的发展方向。

大长径比零件高压气淬温度场数值模拟

陈旭阳, 陆文林, 杜春辉, 王同

2021, 46(10): 242-247. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.044

摘要 ( 64 )

PDF (645KB) ( 25 )

针对大长径比零件淬火均匀性和变形控制这一难点问题,采用数值模拟方法研究高压气淬技术对大长径比零件温度场的影响规律。结果表明,气体的淬火压力越大、流速越快、换热能力越强,工件冷却速度越快。采用上下交替吹风的静态交变流型不会对工件的冷速产生明显影响,但有利于改善温度场均匀性,且上下交替吹风时间间隔越短,工件的温度场越均匀。

WZC双室真空炉系统故障模式与故障树分析

李勇, 周新宇

2021, 46(10): 248-251. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.045

摘要 ( 73 )

PDF (648KB) ( 27 )

以分系统、分部件的方式,对WZC双室真空油淬气冷炉系统展开故障模式与故障树分析,分别建立了炉胆、真空系统、机构和电控系统的故障模式与故障树模型,归纳出基本事件,并运用Fussel法得出了各故障树的最小割集。

17-4PH钢涡轮轴端面缺陷检验诊断与工艺改进

刘松, 韩艳春

2021, 46(10): 252-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.046

摘要 ( 89 )

PDF (640KB) ( 22 )

17-4PH钢涡轮轴经固溶时效处理、机械加工成型和镀硬铬工艺后的磁粉探伤检测时发现其端面有荧光磁粉显示存在缺陷,采用化学成分分析、显微组织和断口形貌观察、硬度和残余应力测试、磁粉探伤检测等方法,结合工艺生产过程的排查结果,对缺陷性质及产生原因进行了诊断,通过工艺试验研究确定工艺改进方案。结果表明,17-4PH钢涡轮轴端面荧光磁粉显示的缺陷是微裂纹,该裂纹是在镀铬工序中产生的氢脆裂纹。涡轮轴硬度偏高,残余应力偏大是产生氢脆裂纹的主要原因。采用430 ℃保温1 h的欠时效处理工艺方案可以适当的降低17-4PH钢涡轮轴的硬度和残余应力,避免其端面氢脆裂纹的产生。

HRB400热轧带肋钢筋冷弯断裂原因的分析

郭然, 王福明, 孙丽娟

2021, 46(10): 257-261. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.047

摘要 ( 104 )

PDF (638KB) ( 28 )

国内西北某钢厂生产的HRB400热轧带肋钢筋在冬天作业时常常出现冷弯断裂。通过扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、Thermo-Calc热力学软件以及光学显微镜(OM)等,对HRB400螺纹钢冷弯断裂的原因进行了研究,论述了非金属夹杂物、磷含量、钒氮比及显微组织对钢筋断裂的影响。结果表明:试验钢断口为脆性断口;破碎状的大尺寸夹杂物可能是裂纹产生的源头;钢中P含量偏高使得韧-脆转变温度升高,且自由氮的存在加剧了该温度的进一步升高,由于西北地区冬天气温低,钢筋作业时的温度很可能低于韧-脆转变温度,使钢筋处于脆性状态;魏氏组织的存在增加了钢筋的脆性,为裂纹的扩展提供了可能性。由于国内西北、东北地区温度较低,对在西北、东北地区使用的HRB400热轧带肋钢筋应提出更高的要求,对P、S、O、N的含量应有新的标准,以满足冬天作业时使用温度高于韧-脆转变温度的需要。

汽轮机组阀盖紧固螺栓断裂失效分析

郑建军, 樊子铭, 刘孝, 乔欣, 高云鹏

2021, 46(10): 262-266. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.048

摘要 ( 55 )

PDF (641KB) ( 27 )

采用宏观形貌和显微组织观察、化学成分分析、力学性能测试和冲击断口微观形貌观察等方法,对某电厂4号汽轮机组中压调节阀阀盖用20Cr1Mo1VTiB钢紧固螺栓的断裂原因进行了研究。结果表明,螺栓断裂的原因主要与长时高温运行引起的蠕变损伤有关。螺栓的许用工作温度(570 ℃)仅略高于汽轮机组的设计温度(566 ℃),裕度存在不足,且螺母端第一扣螺纹牙底处的应力集中程度较高,在长期高温和低速率应力集中的共同作用下形成蠕变孔洞,冲击性能逐渐下降,并最终引发蠕变损伤断裂。据此,建议对中压调节阀紧固螺栓及相应的垫圈材料配套进行等级升级。

电镀锌板表面斑状缺陷形成机理分析

陈莹莹, 颜飞

2021, 46(10): 267-269. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.049

摘要 ( 73 )

PDF (636KB) ( 20 )

采用扫描电镜对电镀锌板表面一类斑状缺陷从微观组织及成分等角度进行了分析,对其形成机理进行了探讨。结果表明:电镀锌板表面缺陷呈被局部碾压形貌,且缺陷部位粘附大量小黑点,小黑点的微区成分主要由C、O、Mg、S、Ca、Si、Mn等组成。通过产线排查及特征元素追溯发现缺陷来自于连续退火基板,导致缺陷产生的根本原因是富集在连续退火线水淬槽及与其相连水管内壁的水垢类异物粘附在板面上。通过清理连续退火线水淬槽及相连水管内壁后,基板表面质量得到控制,缺陷得以消除。

柴油机曲轴裂纹失效原因分析

张怀青, 于进文, 王庆泉, 方桂景, 关慧欢, 王一鸣, 魏聪

2021, 46(10): 270-274. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.050

摘要 ( 57 )

PDF (639KB) ( 26 )

通过对QT900-2型球墨铸铁柴油机曲轴的化学成分分析、显微组织及裂纹的宏微观形貌分析、硬化层深度测量和力学性能测试,分析了曲轴裂纹的失效原因。结果表明,柴油机划瓦,导致曲轴表层二次淬火,次表层发生再回火,使轴颈表面产生了较大内应力,是诱发裂纹失效的主要原因,表层局部存在的碳化物和疏松是裂纹生成的内在因素。

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