金属热处理

屈华鹏, 王留兵, 王东辉, 吴冰洁, 冯翰秋, 陈海涛, 许斌, 宋丹戎, 郎宇平

2021, 46(7): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.001

摘要 ( 59 )

PDF (13330KB) ( 31 )

研究了核反应堆弹簧材料用时效强化0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel-718)合金材料在350 ℃高温下的低周疲劳性能,并采用Manson-Coffin和郑修麟模型对加载应变水平和低周疲劳寿命之间关系进行了拟合计算和对比。结果表明:经过970 ℃×1 h空冷+720 ℃×8 h炉冷+620 ℃×8 h空冷热处理后,Inconel-718合金在350 ℃具有优异的低周疲劳性能。根据郑修麟关系式计算结果,其临界应变疲劳极限约为0.37%,在低于此应变水平条件下,其低周疲劳寿命高于10⁷循环。Manson-Coffin模型由于不包含临界应变疲劳极限参数ε₀,导致其对较低应变水平的疲劳寿命预测精度较低。

高强高导电CuCrZr合金时效过程中析出相的演化规律

潘雪新, 姜海昌, 封辉, 李学斌, 鲁衍任, 胡小锋, 付鸿

2021, 46(7): 7-12. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.002

摘要 ( 64 )

PDF (594KB) ( 25 )

对固溶态CuCrZr合金经不同温度时效后的析出相进行显微观察,并对其电导率进行了测试。结果表明:450 ℃时效30 min的析出相为5 nm以下的单质Cr相,并且与基体呈cube-on-cube取向关系。450 ℃峰值时效120 min时析出相为CrCu₂Zr相和Cr相,尺寸为10nm左右,且与基体共格;600 ℃和800 ℃过时效30 min后析出相主要演变为球状的Cr相和棒状的Cu₄Zr相。在600 ℃时效处理后部分棒状析出相已显著长大至50 μm左右,而800 ℃时效处理后几乎看不到细小的析出相,其中棒状Cu₄Zr析出相长大至200 μm以上,球状纯Cr析出相也接近50 μm。CuCrZr合金在450 ℃时效时导电率随时效时间的延长不断增高,在120 min后达到最大值且几乎不再变化。根据析出相转化率与导电率的线性关系,建立了合金在400、450、500和600 ℃下的析出动力学方程。

冷拉伸预变形及热处理对Hastelloy C-276合金晶界特征的影响

刘翊安, 张晓宇, 孙欢迎, 庞国星, 吴伟

2021, 46(7): 13-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.003

摘要 ( 61 )

PDF (595KB) ( 25 )

对Hastelloy C-276合金分别进行2%、6%、14%、22%、30%和54%冷拉伸预形变后经1100 ℃×15 min等温退火并水冷,采用EBSD技术分析变形量对其合金晶界特征分布和晶粒尺寸的影响。结果表明,随着变形量的增加,总的特殊晶界比例呈先下降后上升最后下降的趋势。当变形量为14%时,总的特殊晶界比例出现峰值点,达到了64.8%,同时Σ1晶界比例出现拐点,呈下降趋势,变形储存能得以释放,有利于特殊晶界的产生。此时,晶粒组织处于再结晶初始阶段。但大变形条件下的退火并不利于特殊晶界比例的提高。随着晶粒尺寸的增加,退火孪晶密度降低,选择适当的晶粒尺寸有利于晶界特征分布优化。

不同两相区淬火温度对9Ni钢组织与性能的影响

李荣斌, 秦品强, 陈永强, 李珂, 龙文宇

2021, 46(7): 18-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.004

摘要 ( 56 )

PDF (596KB) ( 23 )

通过SEM、XRD、疲劳试验机、冲击试验机等分析了620~680 ℃区间不同两相区淬火温度对9Ni钢强度和低温冲击性能的影响。结果表明,回转奥氏体含量和稳定性对材料性能影响显著,随着两相区淬火温度的升高,9Ni钢抗拉强度不断增大,而低温冲击性能呈现先升高后降低的非线性趋势。在640 ℃时,试样的回转奥氏体含量最高,达9.65%;断后伸长率最高,达到32.67%;冲击吸收能量最高,常温下达到332.83 J,-196 ℃条件下为297.69 J,总体展现出良好的强韧性。

30CrNi3MoV钢动态再结晶行为及其模型的构建

潘龙博, 储滔, 张硕, 江济, 程采金, 谢庆忠, 邢学强, 斯庭智

2021, 46(7): 23-30. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.005

摘要 ( 62 )

PDF (601KB) ( 21 )

根据Gleeble-3500热模拟试验机测量30CrNi3MoV钢的真应力-真应变曲线,系统研究了应变速率为0.01、0.1 s^-1时钢材的动态再结晶行为,并构建了其动态再结晶模型。结果表明:30CrNi3MoV钢在高温小应变速率下更容易发生动态再结晶,其热变形激活能为328.2 kJ/mol;通过加工硬化率随流变应力变化曲线(θ-σ)的拐点确定临界应变,可得动态再结晶临界应变方程为ε_c=0.001 22Z^0.175;构建的动态再结晶体积分数及其平均晶粒尺寸模型能够较好地预测试验钢的动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸;当应变速率为0.1 s^-1、变形温度为1050 ℃时,试验钢的晶粒最细小、均匀,平均晶粒尺寸约为19.9 μm。

长时服役后T92钢管的微观组织及力学性能变化

何利军, 周龙, 汤淳坡, 郭小钢, 金晓, 赵彦芬, 薛飞, 张国栋

2021, 46(7): 31-36. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.006

摘要 ( 57 )

PDF (589KB) ( 27 )

通过扫描电镜、透射电镜等技术定量研究了T92耐热钢服役80 000 h后的微观组织结构和力学性能,并与未服役的同批次材料进行了对比。结果表明,在服役80 000 h后,T92钢管材的马氏体板条上析出了大量的M₂₃C₆相和Laves相,在板条内部析出MX相,马氏体板条宽度明显增加,但仍然保持着典型的马氏体板条形貌。T92钢室温和610 ℃高温抗拉强度、屈服强度均较未服役样品的低,但室温条件下性能相差较小,而高温条件下的下降幅度较大,且屈服强度接近标准要求的下限。析出相强化和板条强化是T92耐热钢在长时服役后仍具有较高性能的原因。

0.2C-5Mn-0.5Si-2.5Al中锰钢临界退火后的微观组织及力学性能

张楠, 李岩, 定巍

2021, 46(7): 37-42. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.007

摘要 ( 62 )

PDF (594KB) ( 20 )

利用热力学模拟计算、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉伸试验机等设备研究了不同退火工艺下0.2C-5Mn-0.5Si-2.5Al中锰TRIP钢的相变规律、微观组织及力学性能,分析了Al对相变规律及工艺与组织性能的影响规律。结果表明:添加(质量分数)2.5 %Al后,两相区显著扩大,且A₃温度明显提高,这有助于提高临界退火温度,进而加快奥氏体逆相变过程,有效地提高在较短临界时间(1、3 min)退火后的残留奥氏体含量;因2.5 %Al的添加,微观组织中出现了δ-铁素体;在临界退火温度范围内(760~880 ℃),随着退火温度的升高,屈服强度呈现略微下降趋势,而抗拉强度逐渐增加,退火1 min时伸长率及强塑积随退火温度的增加先升高后降低,而退火3 min时伸长率及强塑积随退火温度升高呈持续下降趋势;试样在760 ℃退火3 min可获得最佳的力学性能,抗拉强度为927.69 MPa,伸长率为50.12%,强塑积为46 503.00 MPa·%。

1Cr18Ni11Si4AlTi双相不锈钢的固溶组织与性能

李荣之, 杨艳芳, 张全新

2021, 46(7): 43-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.008

摘要 ( 58 )

PDF (594KB) ( 21 )

对1Cr18Ni11Si4AlTi双相不锈钢进行了不同温度的固溶热处理试验,对材料的组织和性能与固溶处理之间的关系和影响规律进行了研究。结果表明:随着固溶温度的升高,材料中的析出相逐渐溶解,铁素体含量增加,屈服强度随着铁素体含量增加而提高,材料硬度呈现先降后升的趋势,1050 ℃固溶处理时硬度最低,当固溶温度达到和超过1100 ℃时,其显微组织逐渐粗化,铁素体含量明显增加,材料的屈服强度明显提高。

Zr-Sn-Nb-Fe锆合金板材轧制及热处理过程中的晶粒组织演变

范清松, 田航, 谢梦, 周军, 杨忠波, 赵文金

2021, 46(7): 47-50. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.009

摘要 ( 53 )

PDF (591KB) ( 20 )

采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析研究了Zr-Sn-Nb-Fe锆合金板材在热轧及退火→中间冷轧及退火→成品轧制及退火的全工艺流程中晶粒组织的演变规律。结果表明,热轧后合金组织沿轧制方向呈带状分布,晶粒粗大并破碎变形;中间冷轧和成品轧制后合金为沿轧制方向带状分布的细小形变组织,合金组织明显细化;中间退火和成品退火后合金中晶粒再结晶程度较热轧退火时明显提高,晶粒取向差逐渐向正态分布变化,晶粒组织也逐渐均匀化和细化,最终获得细小、均匀分布的完全再结晶晶粒组织,晶粒度12级。

冷轧304不锈钢的马氏体逆相变及奥氏体再结晶行为

张梅, 孙国胜, 秦岽烊, 杜林秀

2021, 46(7): 51-55. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.010

摘要 ( 62 )

PDF (648KB) ( 24 )

将冷轧304不锈钢在750~800 ℃退火78~127 s,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)等手段探究其组织演变行为并测定其拉伸性能。结果表明:在等温退火过程中,试验钢内发生扩散型和切变型马氏体逆相变和奥氏体的再结晶,随着退火温度的升高和保温时间的延长,马氏体逆相变和奥氏体再结晶逐渐完成,试验钢的屈服强度下降,断后伸长率提高。

310S耐热不锈钢高温长期时效过程中的组织演变

苗华军, 李国平

2021, 46(7): 56-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.011

摘要 ( 58 )

PDF (593KB) ( 26 )

采用光学显微镜、扫描电镜及X射线能谱、显微硬度计和X射线衍射仪研究了310S耐热不锈钢在950 ℃下50~3000 h长时间时效后的显微组织。结果表明,时效后主要析出了碳化物Cr₂₃C₆和σ相两种析出相,时效过程中碳化物Cr₂₃C₆先于σ相析出;随时效时间的延长,碳化物数量先增加然后减少,σ相含量一直在增加。

基于第一性原理的CrCuFeNiTi高熵合金涂层的相及稳定性分析

徐洪洋, 孟雯露, 卢金斌, 马明星

2021, 46(7): 60-64. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.012

摘要 ( 59 )

PDF (656KB) ( 29 )

采用等离子弧在45钢基体上熔覆了CrCuFeNiTi高熵合金涂层,经X射线衍射分析涂层中的物相有BCC、FCC和Fe₂Ti相,并对BCC、FCC和Fe₂Ti相进行了成分测试,采用CASTEP中的虚拟晶体近似方法建立了BCC、FCC和Fe₂Ti相的晶体结构模型,基于第一性原理计算了涂层中BCC、FCC和Fe₂Ti相的晶格常数,并与涂层中BCC、FCC和Fe₂Ti相的X射线测试结果进行了比较,另外计算了BCC和FCC相的弹性常数C_ij、体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比ν。结果表明,涂层中BCC和FCC相以及Fe₂Ti的晶格常数计算值与试验值的误差为0.43%~3.05%,BCC、FCC和Fe₂Ti相的生成热均为负值且BCC和FCC相的弹性常数C₁₁、C₁₂和C₄₄满足立方结构高熵合金的力学稳定性限制条件,可知BCC、FCC和Fe₂Ti相是稳定的。另外由C₁₂-C₄₄>0,G/B<0.57,ν>0.26可知BCC和FCC相以金属键结合且呈现韧性的特征。

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

程磊, 孙彬, 高炜, 杜重洋

2021, 46(7): 65-71. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.013

摘要 ( 78 )

PDF (590KB) ( 27 )

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000 ℃空气条件下氧化60~180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究。结果表明,两试验钢氧化初期为“气-固”反应,中后期为“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。

马氏体钢中B_L/M和A_R/M复相组织调控方法及对性能影响的研究现状

魏鑫鸿, 李志敏, 张旭, 何文超, 王永恒, 郭涵, 李绍宏

2021, 46(7): 72-78. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.014

摘要 ( 58 )

PDF (589KB) ( 25 )

综述了提高钢铁材料性能的马氏体钢中下贝氏体/马氏体(B_L/M)和残留奥氏体/马氏体(A_R/M)复相组织的调控方法及其强韧化机理等方面的研究进展。针对贝氏体等温淬火、淬火-配分(Q&P)、淬火-配分-回火(Q-P-T)等新型热处理工艺对微观组织特征和力学性能影响的研究现状进行了总结,并分析了钢铁材料复相组织调控工业化应用需重点突破的问题。

碳含量对SA-508 Gr.3钢大锻件组织和性能的影响

张明桥, 傅明娇, 赵晓光, 付朝政, 汪洪宇, 李卓林

2021, 46(7): 79-83. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.015

摘要 ( 47 )

PDF (593KB) ( 19 )

研究了碳含量对SA-508 Gr.3钢大锻件的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着碳含量的增加,SA-508 Gr.3钢的贝氏体转变温度降低,M₃C碳化物析出量增加;室温和350 ℃抗拉强度提高,冲击性能先升高后降低,0 ℃冲击断口形貌由混合型断裂转变为韧窝断裂。为使SA-508 Gr.3钢获得较好的综合性能,碳含量应控制在0.19%~0.22%(质量分数)。

Q355NH钢的CCT曲线及早期耐蚀性能

王凌旭, 何锦航, 孙博, 白洁, 王勇, 邓凤淋, 曹长胜, 梁宇

2021, 46(7): 84-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.016

摘要 ( 94 )

PDF (590KB) ( 18 )

通过膨胀曲线并结合金相硬度法,测量了Q355NH低碳耐候钢840 ℃奥氏体化后在不同冷速下的相变点,并绘制其CCT曲线,对试验钢不同冷却方式下的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明,Q355NH钢在0.1~10 ℃/s冷速范围内均可获得铁素体+珠光体组织。随着冷速的增大,屈服强度从炉冷的360 MPa提高到风冷的420 MPa。炉冷时组织中存在沿晶界析出的碳化物,风冷时珠光体数量和密度最高。炉冷和风冷条件下试样具有较低的腐蚀电位,盐雾腐蚀试验早期的质量损失较大。

Cr对20MnSiV门架型钢动态CCT曲线和性能的影响

霍喜伟

2021, 46(7): 89-93. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.017

摘要 ( 49 )

PDF (593KB) ( 19 )

利用热膨胀相变仪研究了不含Cr和含0.3%(质量分数)Cr的叉车门架用20MnSiV钢的连续冷却转变行为,通过光学显微镜观察试验钢在不同冷速下的显微组织,并检测其维氏硬度,得到了试验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,0.1~10 ℃/s的冷速范围内,试验钢在添加0.3%Cr后,贝氏体转变的临界冷速降低,综合力学性能提高,但易在偏析严重区域生成贝氏体和马氏体混合相,使-20 ℃低温冲击性能稳定性下降。通过采取末端电磁搅拌、降低终轧温度、加大末道次变形量、减小轧件空冷间距等措施,能够消除成品异常显微组织,提高低温冲击稳定性。

700 MPa级高强度耐候钢过冷奥氏体连续冷却相变行为

霍建生, 阎冬

2021, 46(7): 94-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.018

摘要 ( 46 )

PDF (594KB) ( 19 )

采用热模拟试验机研究了添加Ni、Cr、Cu的车厢用微合金化耐候钢的过冷奥氏体连续冷却相变行为,并建立了试验钢的静态和动态CCT曲线。结果表明,在无变形条件下,试验钢在各冷速下均不能获得全铁素体组织,冷却速率为0.2 ℃/s时,室温组织中的铁素体含量最高,为41%,平均晶粒尺寸为36.9 μm;在施加30%变形量的条件下,试验钢在0.2 ℃/s冷速下可获得全铁素体+极少量珠光体组织,平均晶粒尺寸为17.9 μm,具有较好的耐腐蚀能力。当冷却速率在0.2~0.5 ℃/s之间(铁素体+珠光体相变区间),提高冷却速率可以增加试验钢的硬度,在施加30%变形量和0.2 ℃/s冷却速率条件下,试验钢的宏观硬度值达181 HV30。

Ni-Al-W活性材料的界面扩散动力学

于江涵, 耿铁强, 李文, 朱正旺, 张海峰

2021, 46(7): 98-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.019

摘要 ( 44 )

PDF (605KB) ( 23 )

采用粉末冶金法制备Ni-Al-W活性材料Ni_37.5Al_42.5W₂₀,研究了材料中Ni-Al、Al-W、Ni-W 3种不同界面处的扩散动力学。结果表明:在400 ℃保温不同时间下该材料表观激活能变化不大;扩散层厚度Δx随时间t的增加而增加,且lnΔx与lnt呈线性关系,在3种不同界面处只发生了扩散而未产生金属间化合物。Ni-Al界面层厚度与保温时间关系式为ΔxNi-Al=4.5210^-8t^1/2.635,界面扩散方式为晶格扩散中的体扩散机制;Al-W界面层厚度与保温时间关系式为ΔxAl-W=9.5610^-8t^1/4.050,界面扩散方式为表面扩散机制;Ni-W界面层厚度与保温时间关系式为ΔxNi-W=2.3310^-7t^1/6.534,界面扩散方式为表面扩散机制。

热处理对SLM 316L不锈钢螺旋微丝微观组织和力学性能的影响

李斌, 董秀萍, 黄明吉

2021, 46(7): 103-107. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.020

摘要 ( 53 )

PDF (614KB) ( 24 )

通过显微镜观察、拉伸试验和显微硬度试验分析了不同热处理参数对激光熔化(SLM)制成的螺旋微直径丝(SS316L-HMDW)的组织和力学性能的影响。结果表明:热处理后,SS316L-HMDW试样的微观组织发生明显变化,激光熔池消失,各向异性减小,力学性能提升;在不同保温时间下,SS316L-HMDW试样的晶粒尺寸随保温时间有不同程度地增加;随着热处理保温时间的增加,SS316L-HMDW试样的屈服极限和抗拉强度降低,伸长率增加,拉伸试样的断裂表面均为延性断裂,凹坑变大。经1200 ℃保温2 h热处理后,SS316L-HMDW试样的组织和力学性能均有显著变化,抗拉强度由585 MPa降低至398 MPa,屈服强度由40 MPa降低至25 MPa,伸长率明显增加至268%,试样的可塑性和韧性得到了增强。

终轧温度对2205/Q345C复合板界面组织和力学性能的影响

张永健, 陈俊宏, 陈祯, 王娇娇, 惠卫军, 王小勇, 杨建炜

2021, 46(7): 108-113. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.021

摘要 ( 45 )

PDF (622KB) ( 19 )

采用真空对称组坯+热轧法制备2205/Q345C复合钢板,研究了终轧温度对复合板界面微观组织、元素扩散、硬度分布及剪切强度的影响。结果表明:终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板的界面结合良好,基层Q345C钢板为铁素体+珠光体组织,复层2205双相不锈钢为奥氏体+铁素体组织。在界面附近,Q345C钢中的C向2205钢中扩散形成了脱碳层,而2205钢形成了“渗碳层”,且二者的深度均随终轧温度的增加而增加。2205钢中的Cr、Ni元素向Q345C钢中连续扩散,Cr原子扩散的剧烈程度高于Ni原子,扩散距离大于Ni原子,且二者的扩散距离均随终轧温度的升高而增加。随着终轧温度的升高,复合板的硬度变化不大,在界面附近2205钢硬度最高而Q345C钢硬度值最低,而界面的剪切强度略有降低,但均大于420 MPa,符合GB/T 8165—2008《不锈钢复合板和钢带》中剪切强度≥210 MPa的要求,且剪切断口中裂纹源区面积减小。终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板均获得了良好的力学性能。

胀形对2219铝合金环形件淬火残余应力的影响

李俊衡, 吴运新, 龚海

2021, 46(7): 114-119. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.022

摘要 ( 69 )

PDF (613KB) ( 22 )

利用ABAQUS有限元软件对2219铝合金环形件淬火过程及后续胀形过程中径向截面上残余应力的分布进行数值模拟,研究了胀形量对淬火残余应力消减率的影响。结果表明:淬火后环件的径向应力在上下端面呈压应力,在-106 MPa左右,在芯部应力值较小;周向应力和轴向应力均呈外部压应力、芯部拉应力的应力分布状态。胀形对环件的径向应力、周向应力和轴向应力均有显著的消减效果。胀形量在0.25%~4.00%范围内增加时,环形件的残余应力减小,周向应力和轴向应力的消减率都增大并趋于定值,且周向应力消减率的增大速度比轴向应力消减率的增大速度快。当胀形量<3%时,周向应力的消减率大于轴向应力的消减率,当胀形量>3%时,周向应力的消减率略小于轴向应力的消减率;当胀形量>2%时,周向应力和轴向应力的平均消减率>80%,环件的淬火残余应力得到很好的消减。

提高20Cr2Ni4A钢齿轮渗碳淬火硬度的试验研究

赵少甫, 许鸿翔, 王红伟, 郭敬强, 李子岩, 陈岩

2021, 46(7): 120-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.023

摘要 ( 65 )

PDF (616KB) ( 30 )

针对20Cr2Ni4A钢制造的中大型齿轮在不允许冷处理的条件下渗碳淬火硬度偏低的问题,通过对渗碳淬火碳势、中间高温回火工艺、淬火温度的优化,在不冷处理的情况下使齿轮硬度提高了2 HRC以上至58~61 HRC,显微组织良好,达到了预期目的。试验发现,该材料渗碳后经过高温回火再重新加热淬火时,为了提高表面及次表面硬度,渗碳扩散碳势、渗碳降温保温阶段碳势和淬火碳势在碳化物不超标的前提下要尽量提高;反复试验与检测证明,中间高温回火也会导致渗碳层一定深度内碳含量的降低,从而影响渗碳淬火硬度,故高温回火时不仅要注意回火不足更要防止过回火,高温回火次数过多时间过长,淬火后硬度不升反降。

时效对热旋压TC11钛合金组织及性能的影响

白鹭, 张小娟, 周钟平, 倪林彧, 周银娣, 闵永安

2021, 46(7): 126-130. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.024

摘要 ( 62 )

PDF (624KB) ( 24 )

采用光学显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等研究了时效对双重退火态TC11钛合金原料热旋压成型后的显微组织和力学性能的影响,并确定了最佳的时效温度范围。结果表明,与双重退火态TC11钛合金原料相比,热旋压后的抗拉强度提高了近17%,硬度提高了约8 HRC,再经560 ℃×3 h时效后,抗拉强度由1195 MPa提高至1240 MPa,硬度提升约1 HRC,综合力学性能和硬度得到进一步提高。热旋压和时效均能促进软韧相β相向强化相α相转变。300~600 ℃时效时,抗拉强度均大于1200 MPa,并在580 ℃达到最大为1242 MPa。随着温度的升高,断后伸长率有所下降并在高于580 ℃时降至8%以下。热力学计算结果表明500~560 ℃温度范围内β相向α相的转变倾向最大,在此温度范围内进行时效最为适宜。

热处理工艺对新型抗菌刀具用钢微观组织和性能的影响

段文峰, 石全强, 李积回, 沈卓, 张帆, 沈明钢, 单以银

2021, 46(7): 131-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.025

摘要 ( 44 )

PDF (613KB) ( 26 )

以实验室研发的高碳高铬50Cr15MoV含Cu抗菌刀具用钢为研究材料,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计研究了其在不同热处理工艺下的微观组织和力学性能变化,探索了50Cr15MoV含Cu新型刀具用钢最佳热处理工艺。结果表明,50Cr15MoV含Cu刀具用钢的硬度在正火温度低于1050 ℃时逐渐升高,高于1050 ℃后逐渐降低,并随着回火温度的升高而逐渐下降,同时,50Cr15MoV含Cu刀具用钢经过500 ℃时效30 min后,由于富Cu相的析出,获得良好的抗菌性能,因此50Cr15MoV含Cu刀具用钢最佳热处理工艺为1050 ℃正火保温30 min后油淬+200 ℃回火保温90 min后空冷+500 ℃时效30 min后空冷。

低温去应力退火对板式换热器用316L不锈钢冷冲压波纹板耐蚀性能的影响

史伟, 俄馨, 王彦龙, 刘丽梅, 雍红团华, 张平

2021, 46(7): 140-143. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.026

摘要 ( 51 )

PDF (612KB) ( 21 )

通过马氏体含量测试、XRD物相分析和电化学测试等手段研究了去应力退火对板式换热器用316L不锈钢冷冲压波纹板片耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着去应力退火温度的升高,由于奥氏体和应变诱导马氏体相的协作变形导致了316L不锈钢冷冲压波纹板片中残留奥氏体向马氏体的继续转变,使马氏体含量增加并发生马氏体向回火马氏体的转变,造成其自腐蚀电位变得更负,耐腐蚀性能变差。

微波淬火对低合金船板钢梯度组织结构及性能的影响

吴旭, 黄曦, 王泽民, 王占勇

2021, 46(7): 144-148. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.027

摘要 ( 51 )

PDF (616KB) ( 24 )

为制备具有梯度结构的船板钢,采用了微波淬火及冷轧工艺在船板钢厚度方向上形成温度梯度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度测试及拉伸试验等研究了微波淬火保温时间对船板钢显微梯度组织结构及性能的影响。结果表明:随微波淬火保温时间的增加试验钢组织和硬度梯度化加深,抗拉强度显著提升。在微波淬火保温10 min与冷轧后,试验钢表层与心部硬度差值最大,为126.6 HV0.1,抗拉强度较传统淬火工艺提高了57%,为1218 MPa。此时,试验钢的拉伸断口形貌为密集细小的韧窝状,且分布均匀,有利于提高材料抵抗拉伸变形的能力。

稳定化处理对347H不锈钢第二相及性能的影响

刘天增, 王珂, 陈安忠, 李鸿亮

2021, 46(7): 149-154. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.028

摘要 ( 60 )

PDF (617KB) ( 21 )

通过JMatPro软件对347H不锈钢相图进行模拟,并结合生产工艺分析其稳定化温度对第二相、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:347H钢凝固过程中第二相主要为NbN、Nb(C,N)、M₂₃C₆、σ相和Z相。1140 ℃固溶后的第二相主要为Nb(C, N)和少量NbN、M₂₃C₆,相尺寸约为0.5 μm。经800~1000 ℃稳定化退火处理后,晶粒尺寸随稳定化温度的增加变化较小,晶粒度为7.5级,第二相随稳定化温度的升高,尺寸显著长大到5 μm以上,经EDS分析表明,数量增加和长大的第二相主要为NbC。800 ℃和850 ℃稳定化退火后347H钢的屈服强度较高,抗拉强度随稳定化温度的升高变化不大。稳定化退火后347H钢的腐蚀速率较固溶态的腐蚀速率低,稳定化退火提升了347H钢的耐晶间腐蚀性能。

固溶时效处理对Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V合金显微组织和力学性能的影响

陈浩, 侯岳红, 张曦, 魏亚, 杨义, 吴松全, 李阁平, 梁恩泉, 黄爱军

2021, 46(7): 155-159. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.029

摘要 ( 47 )

PDF (617KB) ( 21 )

对BT14钛合金(Ti-5.43Al-3.11Mo-1.41V)进行不同温度固溶+时效热处理,研究了固溶温度对合金的显微组织、元素分布和硬度和压缩性能的影响。结果表明,在β相转变温度以下固溶后,随固溶温度上升,初生α相含量不断减少,初生α相和基体相(α′、α″或亚稳β相)中的Al含量均增加,Mo和V含量均下降,显微硬度上升。890、940、990 ℃固溶+540 ℃×6 h时效处理后,基体相分解形成弥散细小的α+β相,起到显著的强化作用,导致显微硬度整体提高,且随着固溶温度的升高,显微硬度和压缩屈服强度提高。

固溶温度对G33超高强度钢微观组织和力学性能的影响

熊金生, 宁静, 苏杰, 姜庆伟

2021, 46(7): 160-164. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.030

摘要 ( 59 )

PDF (620KB) ( 25 )

采用光学显微镜、扫描电镜和物理化学相分析技术等方法研究了固溶温度对G33新型超高强度钢组织和性能的影响。结果表明:G33钢在860 ℃固溶时板条马氏体基体上存在M₆C、VC和NbN未溶相并且以M₆C碳化物为主;随着固溶温度升高,未溶相快速溶解,VC和M₆C相分别在940 ℃和980 ℃完全溶解;M₆C、VC未溶相的溶解使微裂纹缺乏形核点而不易萌生,同时提升了基体中合金元素固溶量,增强了固溶强化效果,让G33钢在保持高强度(2000 MPa级)的同时提高了冲击性能。

多级固溶时效对7×××系超高强冷挤压铝合金组织性能的影响

张可人, 许晓静, 张洁

2021, 46(7): 165-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.031

摘要 ( 54 )

PDF (612KB) ( 22 )

通过对一种超高强7×××系铝合金进行多级固溶时效处理,发现随着固溶温度的升高以及时效时长的增加,会导致合金的力学性能显著提升后有所下降。结果发现,采用450 ℃×2 h+460 ℃×2 h+470 ℃×2 h+480 ℃×2 h,水冷的固溶强化以及121 ℃×12 h时效处理后,合金能获得更好的力学性能,强度、硬度和塑性匹配更加优良。

深冷处理对合金铸铁组织及耐磨性能的影响

胡文祥, 李建新, 史正良, 徐嘉, 关蕴奇, 丁少鹏

2021, 46(7): 168-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.032

摘要 ( 57 )

PDF (620KB) ( 21 )

采用OM、SEM、XRD、摩擦试验等分析手段研究了合金铸铁在淬火+回火后增加深冷处理工艺对组织及耐磨性能的影响。结果表明:深冷处理前后合金铸铁的石墨形态均主要以A型为主,级别为5级,深冷处理后马氏体晶界上析出超微细碳化物,残留奥氏体的体积分数由19.6%减小为14.8%,使得合金铸铁的硬度增加了3 HRC;深冷处理后合金铸铁在25~100 ℃的平均热膨胀系数由13.34×10^-6 K^-1减小至10.97×10^-6 K^-1,材料随温升其性能稳定性较好;同工况油润滑条件下,深冷处理后的合金铸铁磨损体积和摩擦因数小于未深冷的合金铸铁。

时效处理对7A20铝合金时效硬化响应和晶间腐蚀的影响

王珊, 王淑慧, 刘文文, 滕敦波, 张日强, 王旭强, 向康宁

2021, 46(7): 173-177. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.033

摘要 ( 55 )

PDF (617KB) ( 20 )

研究了自然时效(NA)效应对7A20铝合金人工时效硬化行为的影响,测试了其维氏硬度和力学性能,运用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜表征了其微观组织演变情况。结果表明:固溶处理后的试样在室温放置过程中表现出明显的自然时效效应。经3天(NA3)和8天(NA8)自然时效处理后的试样,人工时效初期均出现了时效软化效应,经2 h人工时效后,显微硬度分别降低25.3%和22.7%。不同热处理后试样的基体晶粒无明显差异,但晶内结构却有明显差别。热处理后的试样,在晶界处均存在20 nm左右的PFZ区。NA3+160 ℃×40 h和NA8+160 ℃×40 h的试样,晶内短棒状析出相数量增多。固溶处理后直接进行人工时效,抗晶间腐蚀性能最好,腐蚀深度为80~120 μm。NA3和NA8试样经160 ℃×40 h人工时效后,其晶间腐蚀深度分别达到了100~140 μm和120~160 μm,且有明显的脱落现象。

冷却工艺对贝氏体钢拉杆组织和性能的影响

李梦鸽, 程巨强, 尹思博

2021, 46(7): 178-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.034

摘要 ( 52 )

PDF (621KB) ( 21 )

研究了热处理冷却工艺对贝氏体钢拉杆组织及力学性能的影响。试验结果表明,ø70 mm贝氏体钢拉杆材料经920 ℃空冷+300 ℃回火、920 ℃水冷30 s后出水空冷+300 ℃回火后,杆体的组织为贝氏体铁素体和残留奥氏体;经920 ℃水冷+200 ℃回火后,杆体的组织为回火板条马氏体和残留奥氏体。920 ℃水冷+200 ℃回火时棒料1/2半径处的R_m为1513 MPa、KV₂为73.2 J、硬度为46.5 HRC;920 ℃水冷30 s后空冷+300 ℃回火时棒料1/2半径处的R_m为1254 MPa、KV₂为76.0 J、硬度为42.0 HRC;920 ℃空冷+300 ℃回火时棒料1/2半径处的R_m为1226 MPa、KV₂为75.5 J、硬度为41.9 HRC。ø70 mm贝氏体钢拉杆热处理先水冷后空冷可以提高其冲击性能。

高强高韧钢Q960E的生产工艺

李灿明

2021, 46(7): 182-186. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.035

摘要 ( 54 )

PDF (626KB) ( 21 )

采用中低碳微量添加Nb、V、Cr、Mo、Cu、Ni等合金元素成分设计思路,通过对Q960E钢板相变点、静态CCT曲线测定,详细研究钢板淬火后经不同回火工艺的微观组织和力学性能。结果表明:当冷速为0.1～1 ℃/s时,组织主要为铁素体+粒状贝氏体,随冷却速度增加,铁素体转变受到抑制,逐渐向贝氏体和马氏体转变,当冷速大于10 ℃/s时,组织全部为马氏体。淬火钢板经150、180、210 ℃回火后,随回火温度升高,强度不断下降,塑性增加,韧性呈先升后降,180 ℃回火时综合性能最佳匹配,屈服强度1050 MPa、抗拉强度1140 MPa、断后伸长率11.0%、-40 ℃KV₂单值60 J以上。

GH3230合金小变形下的恢复热处理工艺

张勇路, 鞠泉, 胡曼, 马惠萍

2021, 46(7): 187-190. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.036

摘要 ( 53 )

PDF (612KB) ( 19 )

分析测试了GH3230合金在10%和5%小变形下经不同温度恢复热处理后的显微组织和力学性能。结果表明:在10%冷变形条件下,经1120~1230 ℃恢复热处理,合金发生均匀再结晶,有利于充分释放残余应力,同时保证合金力学性能满足指标要求;在5％冷变形条件下,经1120~1160 ℃恢复热处理,一方面释放了残余应力,另一方面避免了发生临界再结晶和晶粒异常长大,保证了合金组织稳定和力学性能满足指标要求。

冷镦钢自冲铆钉的热处理工艺试验

苏敏

2021, 46(7): 191-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.037

摘要 ( 56 )

PDF (617KB) ( 22 )

利用网带式连续炉对SWRCH35K冷镦钢自冲铆钉进行多炉次淬火、回火热处理工艺试验,对其硬度进行检验。结果表明,当SWRCH35K冷镦钢自冲铆钉在连续炉中900 ℃微渗碳加热后,经860 ℃×90 min淬火+(200～215)℃×80 min回火处理的硬度值(≥530 HV)满足技术要求,自冲铆钉保持锋利的铆钉刃口同时又具有良好的基体塑性,铆接效果良好。

脉冲频率对铝基PEO涂层隔热性能的影响规律及作用机理

朱剑威, 齐少豹, 李国栋, 王志坚, 马飞, 祁同晖, 李志杰, 李光, 夏原

2021, 46(7): 195-200. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.038

摘要 ( 58 )

PDF (614KB) ( 22 )

在硅酸盐体系下使用等离子体电解氧化(PEO)技术在ZL109铝合金试样表面进行了陶瓷化处理,并采用SEM、XRD、DSC、激光导热仪等方法系统地研究了脉冲频率变化对PEO涂层热性能的影响规律及作用机理。研究表明,脉冲频率主要通过影响涂层的相结构组成及显微结构从而引起隔热性能的变化。当频率为200 Hz时,PEO涂层的热导率最低,为0.113 W/(m·K)。

细长轴表面激光熔覆轨迹理论分析与试验研究

崔陆军, 郝超杰, 郭士锐, 郑博, 曹衍龙, 曾文涵

2021, 46(7): 201-206. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.039

摘要 ( 61 )

PDF (673KB) ( 19 )

利用ANSYS有限元分析软件,基于螺旋式和光栅式扫描轨迹建立细长轴激光熔覆模型,并对不同熔覆轨迹下的温度场进行仿真研究。结果表明:两种熔覆轨迹方式均会产生热量累积,且螺旋式热累积量相对较小,光栅式熔覆轨迹下各道次涂层的表面温度高于螺旋式各圈层表面温度。采用光栅式熔覆时细长轴中心位置的温度曲线呈不规则锯齿状上升趋势,采用螺旋式熔覆时中心位置的温度上升趋势更明显。此外,工艺试验结果表明采用螺旋式得到的熔覆涂层表面质量较为理想,而光栅式熔覆表面出现过烧现象。

离子扩渗工艺对316L不锈钢表层组织及磁性能的影响

罗建东, 杨颖仪, 林育周

2021, 46(7): 207-211. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.040

摘要 ( 61 )

PDF (3818KB) ( 23 )

采用离子渗氮(PN)、离子渗碳(PC)及离子氮碳共渗(PNC)工艺对316L不锈钢进行表面硬化处理。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、显微硬度仪和振动样品磁强计(VSM)等分析手段对处理后的试验钢组织、显微硬度及磁性能进行表征。结果表明,采用PC、PNC、PN这3种工艺处理的试验钢均可获得膨胀奥氏体相,但是间隙原子含量逐渐增大,晶格膨胀程度逐渐加剧,分别为1.7%、4.1％和5.5％。PNC与PN处理的试样可获得更厚的渗层厚度和更高的表面硬度,表面硬度约为基体的4.5倍。此外,PN处理的试样具有铁磁性,PC和PNC处理的试样则呈现出与原始奥氏体不锈钢一致的弱磁性。与PNC工艺相比,PN处理的试样表现出更弱的Cr与N间相互作用及略大的晶格膨胀,铁磁性却显著增强。在316L不锈钢离子扩渗处理中,诱发顺磁到铁磁转变的首要因素为晶格膨胀,晶格膨胀增大了Fe-Fe原子间距,减少了3d轨道的重叠,从而增大了Fe原子磁矩,使铁磁性显著增强,磁相变的临界晶格膨胀处于4.1%~5.5%之间;次要因素为Cr与N之间的相互作用。316L不锈钢的无磁强化最佳工艺为PNC工艺,具体为温度420 ℃、阴极电压600 V、气压200 Pa、气氛N₂∶H₂∶CH₄=20∶77∶3、处理时间6 h。采用此工艺对316L不锈钢进行表面强化,可在其表面获得厚度大、硬度高、磁性弱的强化层。

BH复合催渗程控系统的构建及数值模拟

易华清, 刘克, 苏震, 杨兵, 舒兵, 罗子相

2021, 46(7): 212-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.041

摘要 ( 57 )

PDF (599KB) ( 25 )

通过对可控气氛多用炉设备进行改造,将闲置不用的氨气管道改为BH催渗用滴注管道并设计了催渗剂滴注控制系统,实现了BH渗碳工艺的自动化控制。研究了20Cr2Ni4A钢930 ℃超级渗碳和BH渗碳两种工艺的渗碳动力学,并模拟了渗层深度与碳浓度分布曲线。结果表明: BH渗碳时碳扩散系数要大于超级渗碳,BH渗碳的扩散系数为2.084×10^-9 mm²·s^-1,超级渗碳为1.667×10^-9 mm²·s^-1。本文模拟的20Cr2Ni4A钢在930 ℃进行BH渗碳及超级渗碳时的碳浓度分布和渗层厚度变化与实际验证情况相符。实际渗碳后要达到相同渗层厚度,采用超级渗碳所需的时间要高于BH渗碳,BH渗碳的渗碳速率提高了22.6%。

超超临界锅炉水冷壁T23/12Cr1MoV异种钢焊接接头焊后热处理裂纹分析

杨庆旭, 王学, 马君鹏, 杨超

2021, 46(7): 218-222. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.042

摘要 ( 55 )

PDF (599KB) ( 20 )

分析了T23/12Cr1MoV异种钢焊接接头焊后热处理裂纹的宏观和微观特征、断口形貌及接头的显微组织,测试了接头的硬度分布,在此基础上讨论了裂纹的性质及形成原因,并提出了防止裂纹的措施。结果表明,裂纹启裂于T23钢侧焊趾部位,沿粗晶粒热影响区(CGHAZ)晶界扩展,为典型的再热裂纹。焊后热处理明显降低了异种钢焊接接头两侧热影响区的硬度,T23钢侧CGHAZ产生再热裂纹与其在焊后热处理过程中晶界析出碳化物有关,其析出促进了孔洞的形成。在焊后热处理前,对异种钢焊接接头进行一次550 ℃×1 h的中间热处理有利于抑制再热裂纹的产生。

长时运行高温过热器12Cr1MoV钢寿命评估

宋玉, 郭岩, 李鹏刚, 杨文涛

2021, 46(7): 223-228. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.043

摘要 ( 62 )

PDF (657KB) ( 28 )

以长时运行高温过热器12Cr1MoV钢为研究对象,采用金相检验、扫描电镜、硬度和拉伸性能测试等手段对其组织形貌、化学成分和力学性能进行分析。结果表明,长期高温服役的取样管珠光体球化达到4.5级,碳化物呈链状聚集分布,存在蠕变孔洞和沿晶裂纹,微观组织劣化严重。微观组织劣化越严重,硬度越低,抗拉强度越低,综合力学性能越差。内壁氧化层厚度与微观组织劣化程度无关。运行过程中取样管的当量温度已接近该材质规定的上限温度,取样管剩余蠕变寿命均大于40 000 h。

W6Mo5Cr4V2Al高速钢麻花钻断裂原因分析

宋全, 淡婷, 李晓光, 高明森, 曹辉辉

2021, 46(7): 229-232. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.044

摘要 ( 48 )

PDF (603KB) ( 25 )

利用化学成分分析、光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析等手段研究了W6Mo5Cr4V2Al高速钢麻花钻的断裂原因。结果表明,麻花钻在热处理过程中发生过热、过烧,导致局部晶界熔化,基体内形成共晶莱氏体和大量网状碳化物,冷却时在表面形成较高的拉应力,当应力大于材料的断裂强度时产生沿晶裂纹,在随后的校正过程中,在外力作用下发生了断裂。

氮-甲醇保护气氛对45CrNiMoVA高强钢氢致断裂的影响

贾冬生, 洪振军, 王小海, 王毛球, 毛路, 张瑞君

2021, 46(7): 233-237. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.045

摘要 ( 63 )

PDF (595KB) ( 24 )

采用化学成分分析、断口形貌分析、显微组织分析、力学性能测试等方法对断裂后的45CrNiMoVA钢制高强扭杆进行了分析,并开展了氮-甲醇保护气氛下零件表面氢含量的测定,探讨了氢致缺陷对高强钢零件扭转疲劳的影响机理,提出了防止渗氢的预防措施,并进行了试验验证。结果表明,在氮-甲醇保护气氛下进行高强钢加热可导致氢的侵入,产生氢脆现象,影响高强钢零件扭转疲劳寿命。将氮-甲醇可控气氛更改为氮气保护,配合花键部位人工涂刷防脱碳涂料可有效防止表面氧化脱碳。采用改进工艺,高强钢扭杆未发生断裂现象。

铸钢轮装制动盘螺栓孔裂纹产生原因分析

吕晶, 杨其全, 张倩, 胡杰, 许鑫

2021, 46(7): 238-241. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.046

摘要 ( 70 )

PDF (595KB) ( 27 )

以存在螺栓孔裂纹的铸钢轮装制动盘为研究对象,通过裂纹断口宏微观形貌观察、显微组织分析、拉伸性能测试、冲击性能测试、布氏硬度测试等手段分析了制动盘摩擦面螺栓孔裂纹的性质和成因。结果表明:裂纹属于热疲劳裂纹,螺栓孔倒棱处及摩擦面附近存在缩孔、疏松等铸造缺陷是导致制动盘在制动过程中循环交变热应力驱动下产生裂纹的主要原因;粗大的沿枝晶状分布组织降低了制动盘的强度、韧性和热疲劳性能,加速了裂纹的扩展。

高调阀自密封拉紧螺栓断裂分析

谢增孝, 黄一君, 张宇飞, 楼玉民, 蒲贤超

2021, 46(7): 242-248. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.047

摘要 ( 53 )

PDF (599KB) ( 18 )

通过宏观和微观形貌观察、化学成分分析、力学性能检测、显微组织观察等方法,对两根高调阀自密封拉紧螺栓的断裂原因进行分析。结果表明,螺栓的材料牌号确定为1Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢,其中编号为91的螺栓的塑性和韧性皆已不满足要求,且组织中存在有害的Laves相容易发生冲击断裂。编号为91的螺栓第2~3螺纹牙底存在高温时的原始裂纹,编号为92的螺栓第3~4螺纹牙底存在高温时的坑状裂纹源,两根螺栓均是在常温时因冲击载荷的作用导致迅速断裂。

双耳托板螺钉断裂原因分析及改进措施

林文钦, 路寒, 徐心洁, 杨元熙, 邓枫, 吴佳欣

2021, 46(7): 249-253. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.048

摘要 ( 54 )

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双耳托板螺钉装配过程中在托板与杆部结合处发生断裂。对断裂螺钉进行断口形貌分析,确定断裂性质为过载断裂;对同批次螺钉进行了金相、硬度、拉力试验、楔负载试验以及模拟安装试验,结果表明,螺钉断裂原因主要与断裂位置流线密集有关,同时热处理制度不匹配和流线被切断对断裂有促进作用。针对螺钉断裂有关原因提出了改进冷镦工艺、调整热处理制度和优化头(托板)杆加工工艺等改进措施,并对改进效果进行了验证,结果表明改进有效,新工艺加工的螺钉装配过程未再发生相同断裂现象。

50CrV4钢垫圈开裂原因分析

吉国强, 葛贵明, 于丽娟, 钟继志

2021, 46(7): 254-257. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.049

摘要 ( 60 )

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采用扫描电镜、能谱分析仪、光学显微镜和火花直读光谱仪等设备,观察和检测了50CrV4钢垫圈失效件的断口形貌、显微组织及化学成分等。检测结果表明,由于垫圈原材料存在成分偏析,碳化物在晶界处偏聚,造成局部应力集中。淬火冷却时,在应力作用下垫圈产生沿晶裂纹,后续使用过程中,裂纹在外力作用下进一步扩展,提前失效。

高精度板材时效炉的导流结构设计与应用

高玉峰, 高如超

2021, 46(7): 258-260. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.050

摘要 ( 54 )

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为实现高精度板材时效热处理炉的炉温均匀性要求,通过加装导流结构并用数值模拟的方法优化其结构参数,然后对模拟结果进行了炉温均匀性测试。结果表明:导流结构可将时效炉的温度均匀性偏差控制在±1.5 ℃范围内,且模拟结果与实际炉温均匀性测量结果相符,即导流结构设置合理,可满足时效炉温度均匀性的控制要求。

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