金属热处理

姜超, 贾东永, 周志勇, 田政, 郭星晔, 王哲, 韩修柱

2022, 47(7): 1-8. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.001

摘要 ( 129 )

PDF (678KB) ( 102 )

采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了铝镁钪锆体系的高强铝合金试样,并对该试样进行退火和固溶时效处理,研究其组织和力学性能的演变。对试样进行高低温循环试验,以模拟空间环境温度变化,进而研究经过高低温循环后的力学性能演变。结果表明,对于该SLM制备的高强铝合金而言,退火处理可以显著改善其力学性能。经过模拟空间环境的高低温循环试验后,试样力学性能保持不变,能够满足空间交变温度下的性能要求。

轴承用8Cr4Mo4V钢真空气淬及等温盐浴淬火后的性能对比分析

童锐, 于兴福, 刘永宝, 夏云志, 苏勇, 金映丽

2022, 47(7): 9-14. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.002

摘要 ( 130 )

PDF (600KB) ( 71 )

通过显微组织观察及性能测定,对轴承用8Cr4Mo4V钢真空气淬及等温盐浴淬火处理后的性能进行了对比分析。结果表明,8Cr4Mo4V钢真空气淬后得到马氏体组织,等温盐浴淬火后得到马氏体+贝氏体混合组织。真空气淬后钢的晶界有碳化物析出,腐蚀后晶界特征明显,而等温盐浴淬火后晶界碳化物析出量少,钢的晶界特征不明显。再经回火处理后,钢中析出大量碳化物,与真空气淬相比,等温盐浴淬火钢中析出的碳化物在尺寸和数量上都更大。钢的硬度和耐磨性测试表明,等温盐浴淬火钢的硬度为61.78 HRC,而真空气淬钢的硬度为60.28 HRC,硬度提高了1.5 HRC,等温盐浴淬火钢的摩擦磨损性能比真空气淬钢高。与真空气淬相比,等温盐浴淬火处理后钢的力学性能提升,室温拉伸强度提高了164 MPa,高温拉伸强度提高了50 MPa,冲击吸收能量提高了46.9%,旋转弯曲疲劳强度极限由860 MPa提高至1050 MPa,提高了22%。

分级淬火对高铬铸铁轧辊组织的影响

张博涵, 李浩楠, 高鹏冲, 乔桂英, 刘杰兵, 肖福仁

2022, 47(7): 15-19. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.003

摘要 ( 133 )

PDF (600KB) ( 58 )

采用LINSEIS L78膨胀仪模拟了高铬铸铁轧辊的分级淬火冷却过程,采用膨胀法、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等方法研究了分级淬火温度对Ms点及室温组织和硬度的影响。结果表明,分级淬火对淬火冷却过程发生的相变影响不大;与直接淬火相比,分级淬火降低了Ms点,而且Ms点随分级淬火温度的降低而降低;当分级温度为560 ℃时,Ms点降低程度不大,淬火后硬度升高到62.1 HRC,而且经450~500 ℃回火后,硬度进一步升高到64.5 HRC。

高温短时固溶处理对超高强Al-Zn-Mg-Cu合金锻件组织与性能的影响

王少华, 钟立伟, 马志锋

2022, 47(7): 20-26. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.004

摘要 ( 85 )

PDF (602KB) ( 50 )

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机研究了高温短时固溶处理温度(475~480 ℃)与时间(0~7 min)对高合金化Al-Zn-Mg-Cu合金锻件组织与性能的影响。结果表明,高温短时固溶处理可有效提高时效态Al-Zn-Mg-Cu合金锻件的抗拉强度及断后伸长率。随着温度或时间的增加,晶界粗大残留第二相逐渐回溶至铝基体,当温度过高或时间过长时,等轴状晶粒发生粗化,组织发生过烧现象。经对比分析并结合实际生产状况,确定最适合的高温短时固溶处理制度为475 ℃×3 min。采用此制度时锻件45°方向抗拉强度最低,为685 MPa,LT向断后伸长率最低,为4.7%。

冷却速度对微合金化中碳非调质钢组织和性能的影响

田紫维, 姚彦欣, 刘佳兴, 王智怡, 胡章权, 蒋波

2022, 47(7): 27-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.005

摘要 ( 77 )

PDF (600KB) ( 49 )

通过热处理试验模拟了曲轴用微合金化中碳非调质钢经过小变形量条件的闭式模锻后获得的粗大组织,并进行相应的力学性能测试,研究了冷却速度和微合金元素Ti、Nb对中碳非调质V钢组织和力学性能的影响。结果表明,V-Ti-Nb钢炉冷后的综合力学性能最佳,抗拉强度达到960.6 MPa、屈服强度达到672.1 MPa、断后伸长率达到17.5%、冲击吸收能量达到22.9 J。冷却速度的增加使得V钢的抗拉强度和屈服强度均提高了近120 MPa,由于贝氏体这类硬相的存在,导致塑性下降,但是由于原始奥氏体晶粒尺寸的细化,使得冲击性能没有发生明显变化。Ti和Nb的加入,V-Ti-Nb钢由于珠光体片层间距的细化及(V, Ti, Nb)(C, N)的析出强化,屈服强度提升了76.5 MPa;珠光体片层间距和原始奥氏体晶粒尺寸的细化是V-Ti-Nb钢冲击性能改善的主要原因。

低碳高强舰船用钢固溶时效后的组织与性能

李梦欢, 张露友, 徐海卫, 董欣欣, 杨子旋, 田亚强, 陈连生

2022, 47(7): 34-39. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.006

摘要 ( 75 )

PDF (600KB) ( 34 )

采用扫描电镜、EDS分析、拉伸和低温冲击试验等研究了低碳舰船高强钢在固溶和不同温度时效处理后的显微组织和力学性能。结果表明:试验钢在900 ℃保温30 min固溶处理后的显微组织为多边形铁素体和贝氏体/马氏体,屈服强度和抗拉强度较低,分别为505 MPa和625 MPa。随着时效温度的升高,试验钢的强度出现了先升高后降低的变化趋势,在时效温度为500 ℃时的抗拉强度和屈服强度最高,分别为783 MPa和747 MPa,断后伸长率为11.5%,-20 ℃的冲击吸收能量为96 J。

时效处理对稀土钪微合金化钛合金组织与性能的影响

钟修杨, 邓同生, 朱志云, 李尚, 钟明, 郭涛

2022, 47(7): 40-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.007

摘要 ( 77 )

PDF (607KB) ( 39 )

为提高钛合金在高温下的服役寿命,开展了稀土钪微合金化钛合金材料高温蠕变试验研究。将Ti64-0.25Si-xSc(x=0,0.3)合金在950 ℃×0.5 h,AC固溶后,分别在不同的温度和时间下时效,对合金的维氏硬度和高温抗蠕变性能进行测试,将蠕变曲线按时间硬化蠕变模型ε=Aσⁿt^m拟合,借助OM、TEM表征分析合金的微观组织演变。结果表明,合金在510 ℃下时效6 h的蠕变性能最为优异,加入稀土钪可以抑制晶粒的长大,改变晶粒的取向,促进网篮组织的形成,在合金中形成的Sc₂O₃可以净化基体,对提高钛合金的高温抗蠕变性能有着明显的作用。合金微观结构中存在大量的位错相互作用,堆积缠绕,合金的蠕变机制主要是位错的滑移。

退火处理对含铒Al-6Mg-1Mn铝合金组织和性能的影响

韦小园, 魏午, 郭骁, 程志强, 文胜平, 石薇, 黄晖

2022, 47(7): 47-51. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.008

摘要 ( 77 )

PDF (603KB) ( 41 )

研究了不同稳定化退火工艺下,热挤压含铒高镁铝合金板材的力学性能和耐蚀性能,通过优化稳定化退火工艺获得了热挤压含铒高镁铝合金板材稳定化工艺窗口。结果表明,热挤压含铒高镁铝合金板材在260～270 ℃退火,随稳定化退火时间的延长,耐蚀性能达到不敏感区;经人工加速敏化处理后合金的耐蚀性能仍然能够保持在介敏区,腐蚀性能改善;结合敏化后的腐蚀深度观察分析,结果显示在优化的260 ℃×16～24 h退火工艺下,合金具有良好的耐蚀性能和力学性能;通过透射电镜(TEM)对优化工艺合金微观组织进行分析,观察到晶界处无明显断续析出的β相,说明合金具有良好的耐腐蚀性能。

退火温度对AlCrMnFeNiCu_0.8高熵合金组织与耐蚀性能的影响

侯瑾睿, 鲁若定, 卜少聪, 许帅领, 傅丽华, 田保红

2022, 47(7): 52-57. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.009

摘要 ( 71 )

PDF (604KB) ( 35 )

采用真空电弧熔炼法制备了AlCrMnFeNiCu_0.8高熵合金,并在200、400、600、800 ℃下进行真空退火处理4 h,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)表征了合金的组织和晶体结构,使用标准三电极系统CHI660D电化学工作站分析了合金的耐蚀性能。结果表明,合金的微观组织表现为富Cu区和贫Cu区,主要由Fe-Cr固溶体、Al-Ni固溶体和富Cu固溶体组成,随着退火温度的升高,BCC结构较强,FCC结构较弱。在400 ℃退火下合金具有最正的自腐蚀电位(-0.584 V)和最低的自腐蚀电流密度(0.6618 μA·cm^-2),在600 ℃和800 ℃退火条件下,阻抗图谱中出现了明显的扩散效应,导致了合金耐蚀性降低。

ART退火后冷却方式对0.1C-7.2Mn钢加工硬化行为的影响

王思超, 徐海卫, 徐勇, 韩赟, 郑小平, 李红斌, 田亚强, 陈连生

2022, 47(7): 58-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.010

摘要 ( 58 )

PDF (601KB) ( 29 )

以0.1C-7.2Mn热轧和冷轧中锰钢为研究对象,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、室温拉伸试验等手段,研究了奥氏体逆相变(ART)退火后不同冷却方式对中锰钢加工硬化行为的影响。结果表明,热轧试验钢ART退火后得到板条状铁素体-奥氏体组织,退火后空冷试样中有大量碳化物析出,而水冷抑制了碳化物析出。冷轧试验钢ART退火后得到了等轴状铁素体-奥氏体组织,退火后空冷试样表现为连续屈服,而水冷促进了组织的等轴化;热轧试样获得更高体积分数的残留奥氏体,获得了优异的力学性能;残留奥氏体体积分数越大,拉伸变形过程中发生的TRIP效应越持久,提供更高、更持续的加工硬化。

热等静压态FGH96合金的热变形行为及热加工图

陈蕾蕾, 瞿宗宏, 王泽钰, 赖运金, 梁书锦

2022, 47(7): 63-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.011

摘要 ( 74 )

PDF (603KB) ( 34 )

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130 ℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,最大真应变为0.7条件下的高温热变形行为,分析了真应力-真应变曲线,建立了本构方程,并利用Origin软件构建了热加工图,结合变形温度和应变速率对组织的影响确定了FGH96合金合适的热加工参数。结果表明,热等静压态FGH96合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特征,其峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加,结合本构方程、热加工图以及微观组织确定了FGH96合金合适的热加工区域为变形温度1060~1080 ℃,应变速率0.0001~0.004 s^-1。

热等静压工艺对K4125镍基高温合金显微组织的影响

张明军, 李远, 李相辉

2022, 47(7): 71-75. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.012

摘要 ( 68 )

PDF (603KB) ( 39 )

采用3组不同参数的热等静压(HIP)工艺对K4125镍基高温合金进行显微组织演变研究。结果表明,3种热等静压工艺制备的合金中Hf、Mo等在MC碳化物中的分布区域略有不同,Ta、Mo、Co、Cr、Ti及Al等为正偏析元素,W、Ni为负偏析元素,与其他元素相比较,Ni、Co、Cr偏析程度较小,提高热等静压温度及压力,各元素的偏析程度均有所降低,γ/γ′共晶组织含量逐渐减少,同时枝晶干γ′相的尺寸显著降低,但面积分数无明显变化。此外,3种热等静压合金均出现大块状MC碳化物碎化、二次MC碳化物析出及晶界细小碳化物形成等现象,提高热等静压温度及压力后,这种现象加剧,且碳化物中Ta、Ti含量降低,TaC、TiC的分解倾向增加。

放电等离子烧结CuIn₅合金的工艺优化

樊帅奇, 李海涛, 王雪松, 张蕾涛, 徐金富, 戴姣燕

2022, 47(7): 76-80. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.013

摘要 ( 63 )

PDF (601KB) ( 24 )

采用正交试验法确定了CuIn₅合金放电等离子烧结(SPS)的最佳工艺参数,研究了烧结温度、烧结时间、烧结压力对CuIn₅合金的致密度、硬度和导电性能的影响。结果表明:影响CuIn₅合金致密度和硬度的主要因素均为烧结温度,其次为烧结压力,烧结时间的影响最小;影响CuIn₅合金电导率的主要因素为烧结温度,其次为烧结时间和烧结压力。利用SPS技术制备CuIn₅合金的最佳工艺为烧结温度850 ℃,烧结时间5 min,烧结压力50 MPa。采用最佳工艺制备的CuIn₅合金组织均匀致密,In固溶于Cu中形成固溶体,其晶格常数为0.362 865 nm,晶格畸变率为0.38%,致密度为99.56%,显微硬度为136.3 HV0.1,导电率为37.86%IACS。

新型Fe_72.7Si₁₇B_6.8Nb_2.6Cu_0.9纳米晶铁芯的磁场热处理工艺与软磁性能

孙浩, 宋文乐, 王磊, 薛志勇, 詹花茂

2022, 47(7): 81-85. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.014

摘要 ( 61 )

PDF (606KB) ( 28 )

为满足高频变压器对铁芯低损耗的需求,研究了新型Fe_72.7Si₁₇B_6.8Nb_2.6Cu_0.9纳米晶铁芯的热处理工艺,探讨了铁芯动态、静态软磁性能随无磁场退火保温时间与施加不同磁场强度的横磁磁场退火时的变化规律。结果表明,不加磁场时,保温时间为60 min时铁芯的损耗最低,为P_{20 kHz/0.5 T}=11.82 W/kg,而其静态软磁性能在保温30 min处于最优状态,H_{c30 min}=1.86 A/m。施加横向磁场后,其直流磁性能剩磁和矫顽力显著降低,H_c40 _mT=0.64 A/m,而其损耗在磁场强度为50 mT达到最低,为P_{20 kHz/0.5 T}=10.53 W/kg。高频范围内涡流损耗在铁芯损耗中起主导作用,新型纳米晶铁芯经横向磁场热处理后高频损耗大幅降低,同时磁导率表现优异。

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

王华, 王泽钰, 宋嘉明, 瞿宗宏, 赖运金, 梁书锦

2022, 47(7): 86-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.015

摘要 ( 104 )

PDF (605KB) ( 32 )

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50 μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140 ℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。

淬火后的逆相变退火温度对5%Mn冷轧中锰钢组织与性能的影响

樊立峰, 亢泽, 贾丽英, 徐惠敏, 高军

2022, 47(7): 92-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.016

摘要 ( 61 )

PDF (601KB) ( 33 )

对5%Mn冷轧中锰钢进行930 ℃×20 min淬火后再进行660、665、675、685 ℃保温30 min的逆相变退火处理,并用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究退火温度对中锰钢组织和力学性能的影响。结果表明:5%Mn冷轧中锰钢经过高温淬火和逆相变退火后的组织为超细晶铁素体、板条马氏体和奥氏体。随着逆相变退火温度由660 ℃增加至685 ℃,奥氏体含量先增加后降低并在665 ℃逆相变退火后达到最大值,抗拉强度持续增加,屈服强度先升高后降低并在675 ℃退火时达到最大,伸长率先升高后降低并在665 ℃时达到最大值。综合来看,5%Mn中锰钢冷轧板经过930 ℃×20 min淬火和665 ℃×30 min逆相变退火后的综合力学性能最佳,此时奥氏体体积分数为24.24%,抗拉强度为980 MPa,伸长率为23.68%,强塑积达到了23.21GPa·%。

真空时效加热到温时间滞后现象对FV520B钢组织及性能的影响

于晃, 王飞宇, 包翠敏, 王全振, 陈炜, 曲德毅, 蒋申柱, 马煜林

2022, 47(7): 98-101. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.017

摘要 ( 103 )

PDF (600KB) ( 29 )

通过对FV520钢真空热处理温度实时跟踪,分析了不同加热温度下到温时间滞后的情况,并研究了在600 ℃时效温度下不同保温时间对显微组织及力学性能的影响。结果表明:真空炉加热到温时间滞后的现象随着加热温度的降低,滞后时间随之延长;FV520B钢在真空时效保温初期时,由于心部温度尚未达到加热设定的温度,随着保温时间的延长,显微组织发生较大转变,残留奥氏体含量增加,沉淀相逐渐析出;屈服强度随保温时间的延长而降低,冲击吸收能量随着保温时间的延长而增加;可以通过真空炉电能消耗判断工件是否均温,可用于指导热处理工艺参数的制定。

终轧温度对Cu合金化Fe-18Mn-0.6C TWIP钢微观组织和力学性能的影响

张文文, 董福涛, 刘云双, 田亚强, 陈连生

2022, 47(7): 102-106. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.018

摘要 ( 48 )

PDF (581KB) ( 28 )

采用XRD、光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机等研究了终轧温度(900 ℃和1000 ℃)对Cu合金化Fe-18Mn-0.6C TWIP钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,低温终轧会明显提高TWIP钢的强度,但会使伸长率和强塑积降低;高温终轧更有利于提高TWIP钢塑性和室温冲击性能。高温终轧时可获得较大尺寸的奥氏体晶粒,降低孪生所需的临界应力,具有更高的应变强化能力,拉伸断口和冲击断口的韧窝更大更深,表现出优异的塑性和韧性。

高端车用热成形钢CR300MB的研发与应用

陈波, 张继国, 华永兴, 尹树春, 吴磊, 梁振威, 孙扩

2022, 47(7): 107-113. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.019

摘要 ( 106 )

PDF (583KB) ( 25 )

为开发高端车用CR300MB冷轧热成形钢,对经冶炼、连铸、热轧、酸轧的CR300MB冷硬卷取样并进行连续退火和罩式退火工艺模拟,结果表明,两种退火工艺模拟试样的力学性能均能满足某高端车企标准要求,但连续退火试样的强度偏高,断后伸长率偏低,组织晶粒粗大,多为细长的轧制变形晶粒并存在带状组织偏析,而罩式退火试样的力学性能更接近进口材料实物水平,组织晶粒比较细小,大部分为等轴晶。综合分析可知,680 ℃罩式退火工艺模拟试样的力学性能和显微组织均最佳,确定采用680 ℃退火、保温10 h的罩式退火工艺开发试制冷轧热成形钢CR300MB。工业试制的CR300MB热成形钢热冲压前的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均满足标准要求,且组织和性能均优于罩式退火模拟时的试样,基本达到进口材料实物水平。开发的CR300MB热成形钢采用加热温度930 ℃,保温时间300 s,保压压力8000 kN,保压时间10 s的热冲压工艺成功完成某高端车企零件试制,零件的力学性能、显微组织和脱碳层深度检测均合格,表明高端车用热成形钢CR300MB的研发和应用取得成功。

固溶处理对Fe-30Mn-10Al-1C低密度钢组织及力学性能的影响

付锡彬, 孟少博, 刘文胜, 张可, 李昭东, 曹燕光, 章小峰, 雍岐龙

2022, 47(7): 114-119. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.020

摘要 ( 66 )

PDF (586KB) ( 27 )

借助OM、SEM、TEM、拉伸试验等手段研究了固溶温度对热轧Fe-30Mn-10Al-1C低密度钢组织及力学性能的影响,并阐明了其组织演变和力学性能变化的原因。结果表明,试验钢经热轧及固溶处理后组织均为奥氏体单相组织,固溶处理后出现大量退火孪晶;950~1050 ℃固溶时,平均晶粒尺寸随温度的升高由34 μm增长至138 μm;随着固溶温度的升高,微米κ碳化物逐渐固溶消失,但由于较低成核势垒和较大的过冷度,固溶后仍有大量纳米κ碳化物生成;试验钢轧态的抗拉强度和屈服强度最高,分别为1188 MPa和1123 MPa,但伸长率最低为33%;随固溶温度的升高,试验钢抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率则不断升高,1050 ℃时抗拉强度和屈服强度分别为853 MPa和726 MPa,伸长率达到61%。

热处理对针阀体用4Cr5MoSiV1钢组织及性能的影响

韩俊刚, 邵志文, 宋运坤, 陈小虎, 丁博远, 顾娇娇

2022, 47(7): 120-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.021

摘要 ( 97 )

PDF (233KB) ( 35 )

对4Cr5MoSiV1钢分别进行了淬火+低温回火和淬火+中温回火热处理,分析了两种典型热处理工艺对针阀体用4Cr5MoSiV1钢的显微组织、维氏硬度和力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,针阀体材料组织由回火马氏体转变为回火托氏体,维氏硬度由639.4 HV0.1降低至584.4 HV0.1,而抗拉强度、屈服强度和伸长率则分别提高了12.7%、12.8%和26.6%。

热处理对含Mo轴承钢组织和性能的影响

许荣昌, 王毅, 孙宗辉, 李辉

2022, 47(7): 125-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.022

摘要 ( 97 )

PDF (582KB) ( 41 )

研究了含Mo轴承钢的相变规律及热处理制度对其组织和性能的影响,运用SEM和XRD表征了其显微组织,绘制了动态CCT曲线,测试了其硬度、力学性能和耐磨损性能。结果表明,由于钢中含有Mo,推迟了珠光体组织转变,当冷速≥4 ℃/s时冷却过程只发生马氏体相变;淬火+低温回火后,钢的抗拉强度和维氏硬度分别为1850 MPa和785 HV;而经贝氏体等温淬火后钢的抗拉强度和硬度分别达到2160 MPa和735 HV。淬火+低温回火后残留奥氏体的体积分数约为12.68%,而贝氏体等温淬火后约为3.88%。残留奥氏体含量的降低,有助于提高轴承钢的尺寸稳定性。

回火温度对耐热钢组织和性能的影响

匡成阳, 马煜林, 王辰昱, 何家勇, 鲁坤

2022, 47(7): 129-133. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.023

摘要 ( 92 )

PDF (585KB) ( 35 )

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、布氏硬度计和拉伸试验研究了一种硼含量为0.01%的耐热钢经200~650 ℃回火后的碳化物形态和分布情况,以及其对力学性能的影响。结果表明:随回火温度的升高,碳化物的平均尺寸逐渐增加,形态由低温回火时的针状逐渐转变为高温回火时的块状;耐热钢的硬度、抗拉强度和屈服强度随回火温度的升高呈现先增加后下降的趋势,伸长率由6%提高到12%;随回火温度的升高,耐热钢由脆性断裂转变为韧性断裂,断口形貌由河流花样转变为韧窝。

配分工艺对5CrMnNiMo超高强度钢摩擦磨损性能的影响

索忠源, 杜阳, 付立铭, 单爱党

2022, 47(7): 134-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.024

摘要 ( 59 )

PDF (582KB) ( 26 )

利用摩擦磨损试验机在载荷50 N,滑动速度0.5 m/s,干摩擦磨损条件下对5CrMnNiMo超高强度钢进行磨损行为研究。采用SEM、EDS、XRD、EBSD等手段探讨了不同配分工艺对其耐磨性的影响规律。结果表明,配分时间较短(等温配分5 min)时耐磨性受硬度控制,磨损率低;随着配分时间延长为6 h(非等温配分)和24 h(等温配分),硬度由800 HV0.2降低到460 HV0.2和390 HV0.2,磨损率略有升高,磨损机理由以磨粒磨损+氧化磨损为主、黏着磨损为辅的方式转变为以黏着磨损为主、磨粒磨损为辅。长时配分促使奥氏体含量增加,在摩擦磨损过程中产生更强的TRIP效应,促使耐磨性增强。

锻造及热处理工艺对耐磨钢组织及耐磨性能的影响

张衡, 张迪, 刘馨宇, 王晓东, 高占勇, 陈林

2022, 47(7): 138-143. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.025

摘要 ( 67 )

PDF (584KB) ( 29 )

研究了锻造变形量与热处理工艺对一种新型耐磨钢显微组织、硬度和耐磨性的影响,并用彩色金相法定量分析了钢中马氏体+残留奥氏体含量。结果表明:不同变形量下耐磨钢组织均为贝马复合相,贝氏体板条厚度由30%变形量的524 nm降低到70%变形量的292 nm,马氏体+残留奥氏体体积分数由25.4%增加至41.1%;与直接进行260 ℃等温转变时相比,先在Ms点以上的330 ℃保温5 min,再进行260 ℃等温转变时的贝氏体板条厚度减少了357.2 nm,磨损量降低了0.02 g,且平均摩擦因数由0.311降至0.212。

时效处理对7022铝合金组织与弯曲性能的影响

殷剑, 金康, 黎诚, 董奇, 沈智, 张波

2022, 47(7): 144-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.026

摘要 ( 85 )

PDF (586KB) ( 40 )

采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸和弯曲试验等研究了时效处理对7022铝合金组织及弯曲性能的影响。结果表明,固溶处理后7022铝合金基体中依然含有大量黑色不溶第二相,且这些相主要由α-Al、MgZn₂、Al₂CuMg和Al₇Cu₂Fe相组成。随着时效的进行,Al₂CuMg和Al₇Cu₂Fe相逐渐溶解,与MgZn₂相性质相似的Mg(Zn, Cu, Al)₂相析出,同时晶粒逐渐长大,产生明显的析出强化效应。试样的抗弯强度主要受到第二相颗粒的数目、尺寸以及晶粒尺寸的影响。110 ℃×10 h时效条件下,合金拥有弥散分布的细小第二相颗粒和合适的晶粒尺寸,具有较好的抗弯强度和抗拉强度,其数值分别为21.7 MPa、608 MPa。

新型贝氏体板簧钢的组织及性能

蒋文淼, 胡志华, 栾道成, 张旭, 凌俊华, 阴志铭, 李缘, 周新宇, 王正云

2022, 47(7): 151-155. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.027

摘要 ( 69 )

PDF (588KB) ( 26 )

针对汽车减重和环保问题,自行设计研制了车用新型贝氏体板簧钢,并对其组织和力学性能进行研究。结果表明,该钢经正火热处理即可得到无碳贝氏体组织;XRD检测表明,其物相组成以α相为主;该钢具有优良的综合力学性能和耐腐蚀性能,屈服强度近1200 MPa,抗拉强度达1400 MPa,常温下,冲击吸收能量达到73.2 J以上,强韧性配比优异。

淬火回火工艺对Cr26过共晶高铬铸铁组织及性能的影响

张凯, 张建平, 钟宁, 卢尚文

2022, 47(7): 156-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.028

摘要 ( 74 )

PDF (582KB) ( 32 )

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度测试、冲击试验和磨损试验等手段,研究了淬火和回火工艺对Cr26型过共晶高铬铸铁组织、硬度、冲击吸收能量和耐磨性的影响。结果表明,经980~1100 ℃淬火和250~600 ℃回火后的Cr26过共晶高铬铸铁的组织主要是马氏体基体,M₇C₃碳化物和少量奥氏体。初生碳化物为六边形,共晶碳化物和回火生成的二次碳化物呈短棒状。总体碳化物含量随淬火温度升高略有上升。随回火温度的升高,硬度先降低后增加,超过500 ℃回火时再次降低,而冲击吸收能量先增加后降低,超过350 ℃回火时再次上升。不同温度淬火时,对应最大耐磨性的回火温度不同。980、1050 ℃淬火时,再经250 ℃回火获得最高的耐磨性,而1100 ℃淬火时,再经350 ℃回火获得最大耐磨性。

FeCoCrNiMn高熵合金大形变冷轧板再结晶退火过程中的组织演变

国春艳, 刘玉宝, 杨鹏飞, 李园, 吕卫东, 高日增, 张洋, 侯复生

2022, 47(7): 163-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.029

摘要 ( 75 )

PDF (584KB) ( 27 )

采用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)研究了FeCoCrNiMn高熵合金经压下率为95%的大形变冷轧和550~800 ℃退火1 h后的晶体结构(fcc)、硬度变化、组织演变和再结晶行为。结果表明,冷轧-退火过程中FeCoCrNiMn高熵合金的晶体结构始终保持面心立方结构,再结晶开始温度为600 ℃,结束温度为750 ℃,随着退火温度的升高,试样的硬度先下降后逐渐趋于平缓,组织由纤维状的形变晶粒逐渐全部变为随机取向的再结晶晶粒。

E级钢调质处理后的组织与性能

王皓, 田长亮, 王安, 贺建超, 覃作祥

2022, 47(7): 168-176. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.030

摘要 ( 83 )

PDF (581KB) ( 38 )

通过优化E级钢的调质热处理工艺,找到该钢调质后低温冲击性能提高的内在原因。并用光学显微镜对钢的显微组织进行分析,用拉伸试验机对经不同热处理后E级钢试件的拉伸性能和-40 ℃冲击性能进行检测。结果表明,在910 ℃淬火回火后,得到均匀的索氏体组织,冲击性能最佳。通过对冲击断口的观察和钢中碳化物析出行为的研究,指出E级钢调质处理后的韧性与碳化物的形貌与分布有关,低于550 ℃回火时,钢中的碳化物主要在板条边界和晶界析出,低温冲击性能低;高于550 ℃回火时,碳化物主要在晶内析出,呈粗粒状,且铁素体呈等轴状,冲击性能较高。

含铝高硼高速钢显微组织的电镜表征

董彦超, 马铁军, 金头男, 袁乃博, 金头男

2022, 47(7): 177-182. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.031

摘要 ( 54 )

PDF (588KB) ( 28 )

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、背散射电子衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)对含铝高硼高速钢热处理前后的组织及硼碳化物类型进行分析。结果表明,铸态含铝高硼高速钢组织为铁素体和网状硼碳化物,硼碳化物类型为Fe₂B型(富Cr),FeMo₂B₂型(富Mo)和Fe₃C(Cr-Mo)型;热处理后基体组织为马氏体,网状硼碳化合物破碎并球化。硼碳化物为Fe₂B型(富Cr),(Fe, Cr)₂₃C₆型(Cr-Mo)和FeMo₂B₂型(富Mo)。热处理后网状硼碳化物断裂是由于Fe₃C型(Cr-Mo)硼碳化物分解为(Fe, Cr)₂₃C₆型(Cr-Mo)和FeMo₂B₂型(富Mo)硼碳化物。TEM分析所得硼碳化物的晶体结构与EBSD鉴定得出的结论一致。

冷却速度对超高强马氏体钢的马氏体相变起始温度和硬度的影响

李春辉, 李晓源, 尉文超, 王毛球, 吴润

2022, 47(7): 183-189. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.032

摘要 ( 65 )

PDF (585KB) ( 34 )

采用热膨胀法测量了马氏体试验钢在20~70 ℃/s冷却速度下的马氏体相变起始温度(Ms点温度),并研究了其对试验钢硬度的影响。结果表明,冷却速度的提高可增加奥氏体强度、提高奥氏体的热稳定性,进而降低马氏体相变起始温度。同时,更高的冷却速度容易造成晶格畸变,增大位错密度,还会提高过冷度,细化有效晶粒尺寸,使试验钢的硬度提高。

4330M钢连续冷却过程中的组织转变特征

沈慧, 刘云鹏, 斯庭智

2022, 47(7): 190-196. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.033

摘要 ( 47 )

PDF (593KB) ( 27 )

采用Gleeble-3500热模拟试验机对4330M钢进行连续冷却转变试验,研究了冷却速率在0.8~10 ℃/s范围内连续冷却过程中组织结构转变特征。采用热膨胀、硬度测试及彩色金相等试验测定4330M钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,4330M钢在冷却过程中存在铁素体、贝氏体和马氏体相变区,没有珠光体相变区。随着冷却速率的增加,过冷奥氏体依次分解为铁素体+粒状贝氏体、粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体和完全马氏体,马氏体的临界冷却速率约为3 ℃/s。下贝氏体中铁素体和渗碳体的取向关系为(110)_α//(102)_Fe₃C和[111]_α//[201]_Fe₃C。结合维氏硬度试验与彩色金相定量分析,建立了4330M钢硬度-体积分数模型HBW=-0.07-4.69f_F+4.02f_GB+4.63f_LB+4.82f_M。

稀土Ce对H13钢CCT曲线的影响

徐祺昊, 杨礼林, 夏明, 秦晨, 赵莉萍

2022, 47(7): 197-202. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.034

摘要 ( 78 )

PDF (582KB) ( 30 )

通过测定无Ce和添加0.026%Ce的H13热作模具钢的连续冷却转变(CCT)曲线,研究了稀土元素Ce对H13钢CCT曲线的影响。结果表明,0.026%Ce加入H13钢中可起到净化钢液、改善组织、细化晶粒和消除未溶碳化物的作用,并使珠光体转变和贝氏体转变曲线左移,珠光体相变和贝氏体相变提前,珠光体(A+P+C)和贝氏体(A+B+C)转变区域变大,马氏体(A+M+C)转变区域相应缩小。Ce的加入使H13钢的硬度增大,且硬度随冷却速度的增加而增大。

基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的组织及力学性能

王英虎

2022, 47(7): 203-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.035

摘要 ( 66 )

PDF (643KB) ( 26 )

借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢中热力学计算出的平衡相有液相、铁素体、奥氏体和κ-碳化物, 由1600 ℃冷却至600 ℃完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量的增加可扩大Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢奥氏体相区,Al元素增加缩小奥氏体相区。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C元素均可促进κ-碳化物析出。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢800 ℃时效3 h后的抗拉强度为602 MPa,屈服强度为520 MPa,断后伸长率为28.6%,时效5 h后的抗拉强度为729 MPa,屈服强度为685 MPa,断后伸长率为22.4%,随着时效时间增加,试验钢的强度增加,断后伸长率降低。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的密度为6.99 g/cm³,相比普通钢材减重效果达10.4%。

低活化钢的氦离子辐照损伤行为

夏礼栋, 霍晓杰, 张弛, 高达利, 吴长江, 张师军

2022, 47(7): 211-215. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.036

摘要 ( 65 )

PDF (638KB) ( 30 )

利用氦离子辐照研究了不同辐照温度下低活化钢的辐照损伤行为,采用透射电镜和纳米压痕仪测量和表征了辐照引起的缺陷组织和硬化效应,并分析了两者之间的影响关系。结果表明,氦离子辐照造成的组织变化主要包括气泡和M₂₃C₆相的粗化。气泡在晶界上发生聚集,辐照剂量越大,气泡密度越高;辐照温度越高,气泡尺寸越大、密度越低。辐照之后,低活化钢硬度提高,且辐照温度上升,硬化效应降低。辐照硬化值与缺陷组织的尺寸和密度相关,高密度的小尺寸气泡是氦离子辐照硬化的主要因素,辐照温度升高,气泡密度降低,辐照硬化减弱。

TiAl-V-Cr合金板材及其超塑性研究

刘宏武, 高帆, 冯像征, 李臻熙, 王青峰

2022, 47(7): 216-220. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.037

摘要 ( 72 )

PDF (643KB) ( 29 )

TiAl合金具有低密度、高模量、阻燃性和优异的高温力学性能,已经成为一种新型轻质耐高温结构材料。以V和Cr元素合金化的TiAl合金板材为研究对象,开展了板材超塑性试验研究,采用EBSD、SEM、TEM等试验方法进行了组织表征。结果表明,板材由等轴γ晶粒、短条/块状B2相、少量的块状α₂相组成,平均晶粒尺寸约为3.5 μm;TiAl合金板材在950 ℃/1×10^-4 s^-1条件下拉伸变形,伸长率为345%,表现出了优异的超塑性,并利用这种特性制造出航空发动机尾喷口用复杂结构典型试验件。

超声冲击处理S30408不锈钢的微观组织演变与电化学性能

王振飞, 杨新俊

2022, 47(7): 221-226. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.038

摘要 ( 66 )

PDF (641KB) ( 31 )

通过超声冲击处理(UIT)方法在S30408奥氏体不锈钢表面构筑梯度纳米结构,通过XRD、硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和电化学测试等方法研究了超声冲击时间对试验钢表层纳米微观结构和耐腐蚀性能的影响。结果表明,超声冲击处理后在材料表层产生了一定深度的硬化层,同时引入了残余压应力,且残余压应力和硬度均随着超声冲击时间的增加而增加,在超声冲击时间为300 s时分别达到最大值740.12 MPa和82.22 HRB。超声冲击处理后试样表层观察到呈梯度变化的微观结构,可分为纳米层、剧烈塑性变形层和基体。超声冲击使表层晶粒得到细化,并引发了马氏体转变,超声冲击时间为300 s时的晶粒尺寸最小,马氏体转变量最大,分别为14.82 nm和39.80%。超声冲击处理对S30408不锈钢耐蚀性能的影响是晶粒尺寸、残余应力、马氏体相变含量、表面缺陷等因素共同作用的结果,超声冲击时间为180 s时试样的耐蚀性最好,自腐蚀电流密度为1.22 μA/cm²。

QPQ技术在我国的发展

罗德福

2022, 47(7): 227-233. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.039

摘要 ( 101 )

PDF (636KB) ( 52 )

为响应国家健全绿色低碳循环发展经济体系的号召,本文回顾了QPQ技术在我国的发展情况,介绍了我国QPQ技术在绿色低碳方向上的现状,并展望了QPQ技术绿色化的发展方向,并提出一些建议。

Cr12MoV钢表面激光熔覆稀土改性铁基复合涂层的性能

董晓传, 潘高峰, 李洋, 吴润谋, 周正, 张晓艳

2022, 47(7): 234-240. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.040

摘要 ( 73 )

PDF (638KB) ( 36 )

采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢表面制备CMC PMagic2L涂层,并通过添加稀土氧化物CeO₂构成改性铁基复合涂层,运用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等,研究了稀土氧化物CeO₂的加入对涂层组织性能的影响。结果表明,稀土氧化物CeO₂能够促进熔覆层晶粒细化,使热影响区宽度变大;CeO₂的含量越高,熔覆层硬度越大;含1%CeO₂的改性铁基复合涂层较未添加CeO₂的涂层,尽管热影响区厚度有所增加,但熔覆层平均硬度提高了22.1%,耐磨性也显著提高,磨损体积相对减小了43.66%,且熔覆层组织致密,有效地实现了模具表面强化的目的。

Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

谢燕翔, 李琳, 叶芳霞, 付福兴, 李雷, 何斌锋, 刘明霞

2022, 47(7): 241-244. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.041

摘要 ( 45 )

PDF (641KB) ( 27 )

采用激光合金化技术在Ti6Al4V合金基体表面制备了厚度约为120 μm均匀致密连续的Ti-Cu合金层,分析了合金层的元素分布和显微组织结构。结果表明,Ti-Cu合金层中Cu元素随着合金层深度呈梯度分布,在靠近Ti-Cu合金层表面的区域主要是柱状晶夹杂着少量的块状晶,中上部区域主要是生长取向各异且较粗的不发达枝状晶和部分胞状晶,中下部区域主要是生长取向各异的胞状晶,合金层与基材的界面处主要以细小的平面晶为主。合金化层中Cu元素和Ti元素除了形成固溶体外,还形成了Ti₂Cu、Ti₃Cu和Cu₃Al₄等金属间化合物,同时还形成了Cu₃TiO₄和Al₂TiO₅等金属陶瓷相。

磁控溅射和多弧离子镀制备Cr涂层Zr-4合金的微观结构和抗高温氧化性能

邹旸, 刘世宏

2022, 47(7): 245-252. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.042

摘要 ( 78 )

PDF (640KB) ( 34 )

为了对比研究磁控溅射和多弧离子镀两种工艺制备的Cr涂层Zr-4合金微观结构和抗高温氧化性能,分别采用直流磁控溅射和多弧离子镀制备了Cr涂层Zr-4合金样品,在空气气氛中开展高温氧化试验研究。结果表明,磁控溅射制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面光滑,Cr涂层沿着(211)晶面择优生长,而多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量的滴液,Cr涂层沿着(110)晶面择优生长。高温氧化试验结果显示,磁控溅射制备的Cr涂层Zr-4合金样品的氧化质量增加约为多弧离子镀的一半,氧化后的微观结构显示磁控溅射制备的样品还有约4 μm厚的残留Cr涂层,且O原子仅仅大量扩散到距表面约8 μm处,而多弧离子镀制备的样品表面Cr涂层全部被氧化,且O原子大量扩散到距样品表面约1 mm深处的Zr-4合金基体中。因此,磁控溅射制备的Cr涂层Zr-4合金具有更好的抗高温氧化性能。

离子渗氮对304L不锈钢组织及高温耐磨性能的影响

曹振, 李季, 罗平, 李佳惠, 李炯利, 王旭东

2022, 47(7): 253-258. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.043

摘要 ( 63 )

PDF (637KB) ( 29 )

以焚烧炉用热电偶304L不锈钢套管为研究对象,开展了不同温度的离子渗氮试验研究。采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计等分析了304L不锈钢离子渗氮前后的微观结构与力学性能,并研究了其在400 ℃的耐磨损性能。结果表明,304L不锈钢离子渗氮后,可形成硬度1300 HV以上的表面硬化层。随着渗氮温度的提高,表面硬度有所提升,同时硬化层厚度显著增加。离子渗氮可提高304L不锈钢的磨损性能及耐高温氧化性能。

AZ31B镁合金盐浴碳氮钒共渗工艺

周留研, 刘利国, 马晖, 陈东旭

2022, 47(7): 259-263. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.044

摘要 ( 60 )

PDF (638KB) ( 27 )

为提高AZ31B镁合金的表面硬度,改善其摩擦磨损性能及耐蚀性能,采用盐浴碳氮钒共渗工艺在AZ31B镁合金表面形成高硬度碳、氮化合物渗层,并用数字显微硬度计、光学显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱仪、摩擦磨损试验和电化学测试分析渗层表面硬度、截面显微形貌、渗层表面物相组成、耐磨性和耐蚀性等。结果表明,盐浴碳氮钒共渗处理使AZ31B镁合金表面形成主要由VC、VN等高硬度金属化合物组成的渗层,渗层表面硬度最高达到283.1 HV0.05,相比原始试样和碳氮共渗处理试样分别提升280%和62%;相比原始试样,碳氮钒共渗试样的摩擦因数和磨损量分别降低约30%和50%,自腐蚀电位提高60 mV,自腐蚀电流密度降低一个数量级,表明盐浴碳氮钒共渗工艺能够显著提高AZ31B镁合金的表面硬度,提升其摩擦磨损性能及耐蚀性能。

钻机导轨40Cr钢喷丸强化与离子多元循环共渗复合工艺

周富佳, 刘小华

2022, 47(7): 264-268. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.045

摘要 ( 47 )

PDF (643KB) ( 25 )

以钻机导轨常用材料40Cr合金钢为研究对象,分析了喷丸强化+离子多元循环共渗复合工艺的作用机理。结果表明,复合工艺处理后的试样表面硬度为912 HV0.2,渗层深度为315 μm,优于单一离子多元共渗工艺。喷丸强化通过增加扩散通道,降低扩散能量的方式增大扩散系数;循环多元共渗使试样表面与扩散层的浓度梯度呈周期性变化,为相界面反应和内扩散提供驱动力。结果表明,喷丸强化+离子多元循环共渗工艺具有协同增强作用,能有效提升钻机导轨的表面性能。

16MnCr5钢大马力柴油机凸轮轴渗碳淬火组织演变

房国梁, 王茂林

2022, 47(7): 269-271. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.046

摘要 ( 85 )

PDF (637KB) ( 28 )

通过光学显微镜、扫描电镜、XRD测试、硬度梯度测试等研究16MnCr5低碳合金钢凸轮轴渗碳淬火+低温回火后沿径向的显微组织和硬度。结果表明,940 ℃强渗适用于16MnCr5钢凸轮轴,显微组织沿凸轮轴径向变化明显,渗碳层表面组织为高碳的针状马氏体和10%左右的残留奥氏体,表层硬度可达750 HV,有效硬化层深度可达1.5 mm以上,基体组织为贝氏体和低碳马氏体的混合组织。

隔膜压缩机膜片PIP处理改性研究

龙李威, 杜贵祥, 廖云庭, 金应荣, 罗德福

2022, 47(7): 272-276. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.047

摘要 ( 53 )

PDF (641KB) ( 34 )

根据膜片表面出现拉应力引起疲劳开裂的具体情况,借助可控离子渗入(PIP)处理技术制备出了混合有氮过饱和固溶体的化合物渗层。结果表明,PIP处理在316L不锈钢膜片表面形成了硬度达1000 HV0.1以上,压应力大于280 MPa,应力层深度约16 μm的渗层,能够确保膜片工作过程中表面不再出现拉应力,从而延长膜片寿命至1000 h以上。

柴油发动机活塞连杆机构失效原因分析

焦丽, 商海昆, 何剑丰, 王国亮, 冯涛, 王嘉, 扈钰涛

2022, 47(7): 277-282. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.048

摘要 ( 69 )

PDF (638KB) ( 38 )

某柴油发动机活塞连杆机构在使用过程中发生故障,拆解后发现缸套、活塞和连杆均发生不同程度的断裂失效。通过断口宏观检验和微观分析、化学成分分析和显微组织检验等手段,结合零件生产工艺流程进行综合分析。结果表明,连杆是引发此次连锁故障的肇事件,缸套与活塞为受牵连件。连杆表面存在由喷丸工艺不当造成的折叠缺陷,因应力集中而诱发了材料最初的疲劳损伤;同时显微组织不良在一定程度上弱化了连杆的整体强度。在复杂的循环应力及较大的惯性力作用下,连杆发生高周疲劳断裂,并引发缸套、活塞的相继损坏。

新能源汽车电机转轴条形槽的渗碳淬火畸变控制

欧阳志芳, 陈俊健, 胡伟芳

2022, 47(7): 283-285. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.049

摘要 ( 74 )

PDF (639KB) ( 30 )

某新能源汽车电机转轴条形槽热处理后的畸变无法满足尺寸精度要求,通过降低渗碳碳势、提高淬火油温度、优化淬火过程和20 μm锥度反畸变加工等措施,成功将电机转轴条形槽的畸变控制在尺寸要求范围内,且小批量生产时畸变程度未明显增加,表明此改进工艺可应用于批量生产。

QBe2铍青铜插接件断裂原因分析

魏彩丽, 张沈洁, 杜冈峰

2022, 47(7): 286-288. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.050

摘要 ( 70 )

PDF (642KB) ( 47 )

某型号QBe2铍青铜插接件在使用中发生断裂,通过微观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察和硬度测试等方法分析了断裂的原因,并提出了质量控制措施。结果表明,在固溶时效过程中,由于热电偶测温不准确导致零件过热,引起晶粒粗大,晶间结合力下降。在受到外力的作用下,从晶界位置发生断裂。建议对热电偶进行定期监测和维护,以保证设备正常运行。

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