金属热处理

张铮, 陈进磊, 张敏, 乔珺威

2022, 47(8): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.001

摘要 ( 133 )

PDF (608KB) ( 89 )

利用热模拟试验机、热膨胀仪、扫描电镜等研究了热变形对塑料模具钢SDFT600连续冷却过程贝氏体相变的影响。结果表明,在适用于塑料模具钢模块锻造生产的参数条件下,热变形会促进贝氏体相变。相同连续冷却速率下,动态CCT试样贝氏体开始转变温度高于静态CCT试样,0.5 ℃/s时两者差值达到96 ℃;热变形会降低过冷奥氏体的稳定性,0.5 ℃/s时动态CCT试样的贝氏体含量较高;连续冷却速率小于0.1 ℃/s时,动态CCT试样残留奥氏体含量低于静态CCT试样;热变形条件下试样的硬度均匀性较好,有利于提高大模块的最终质量。

奥氏体化过程对Cr14Mo4V高温轴承钢微观组织的影响

周丽娜, 刘明, 高翔, 王文雪, 童锐

2022, 47(8): 7-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.002

摘要 ( 90 )

PDF (529KB) ( 64 )

针对高温轴承钢Cr14Mo4V开展了微观组织随奥氏体化参数演化规律研究。利用OM、XRD、SEM及硬度测试对Cr14Mo4V钢中碳化物、残留奥氏体、晶粒尺寸及硬度等进行了分析。结果表明,淬火态Cr14Mo4V高温轴承钢微观组织主要包括淬火马氏体、残留奥氏体和带状碳化物;奥氏体化过程中微观组织演化对奥氏体化温度较为敏感,随着奥氏体化温度的升高,残留奥氏体含量逐渐增加,晶粒尺寸逐渐增大,碳化物逐渐溶解,带状碳化物合金元素分布发生变化。Cr14Mo4V轴承钢硬度随奥氏体化温度的升高呈先略微增加后显著降低的趋势,主要受基体固溶度、残留奥氏体含量及晶粒尺寸等因素综合影响。

Mg-4Zn-2Y合金的高温拉伸流变本构关系

翟传田, 孙有平, 李旺珍, 何江美, 杨春洋

2022, 47(8): 16-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.003

摘要 ( 69 )

PDF (533KB) ( 33 )

通过对轧制态Mg-4Zn-2Y合金在不同热变形温度以及应变速率下进行高温拉伸试验,研究了Mg-4Zn-2Y合金在不同工艺参数下进行热变形时流变应力的变化规律,并绘制了热加工图。结果表明,流变应力与变形温度以及应变速率均有关系,热变形温度不变时,材料的最大流变应力会随着应变速率的提高而增大;在应变速率不变时,材料的最大流变应力随着变形温度的升高会逐渐下降。采用双曲正弦修正的本构模型确定了轧制态Mg-4Zn-2Y合金的变形激活能Q=242 233.2 J·mol^-1,应力指数n=8.09。通过热加工图确定了Mg-4Zn-2Y合金的可加工区域为472.15~545.00 K,10^-3~10^-4 s^-1和545.00~672.15 K,10^-4~10^-1 s^-1。

磁场对25CrMo48V超高强度钢回火组织与力学性能的影响

杨晓斌, 董纪, 田春英, 宁保群, 赵倩, 乔志霞, 刘永长

2022, 47(8): 24-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.004

摘要 ( 76 )

PDF (527KB) ( 30 )

为研究磁场作用下热处理工艺对超高强度钢组织调控及碳化物种类、形态、尺寸和演变规律的影响,采用OM、SEM、TEM、EBSD和力学性能测试等技术手段研究了磁场作用对含有Nb、V、Ti等微合金元素的25CrMo48V超高强度钢中组织演变与力学性能的影响。试样均在1000 ℃下进行30 min奥氏体化处理,水淬之后在1 T磁场作用下,在200~600 ℃温度范围内回火1 h。结果表明,磁场的施加会抑制马氏体板条合并,促进M₂₃C₆和M₇C₃型碳化物的析出。经外加1 T磁场不同温度回火后,试样的硬度均高于未加磁场的常规回火处理试样,而其强度低于常规回火处理。

Mn-Cr-Mo系贝氏体轨钢连续冷却转变的原位观察

张迪, 包喜荣, 陈林, 王晓东, 赵文倩, 宋冉

2022, 47(8): 34-39. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.005

摘要 ( 66 )

PDF (530KB) ( 40 )

采用原位观察法研究不同奥氏体化温度1250、950 ℃及不同相变冷速0.8、1.5 ℃/s对Mn-Cr-Mo系贝氏体轨钢连续冷却转变的影响。结果表明,贝氏体板条形核长大在晶界处以有序同时或不同时生长、晶粒内部无序不同时生长的特点;晶界、晶粒内形核的贝氏体板条都以近似相等的恒定速率生长,不同位向板条遇晶界或预先形成的贝氏体板条停止生长而形成“交叉”板条组织。板条生长速率主要受相变驱动力控制,而奥氏体晶粒大小及强度是影响最终贝氏体板条长度的主要因素。降低奥氏体化温度、加快相变冷速,可加快板条生长并缩短相变时间,减少贝氏体转变量,并获得细小均匀稳定的贝氏体板条组织。Mn-Cr-Mo系贝氏体轨钢中贝氏体板条平均生长速率为4.053 μm/s,支持贝氏体扩散控制相变机制。

电磁能条件下球化退火过程中GCr15轴承钢碳化物的溶解行为

申丽娟, 谢港生, 麻永林, 邢淑清

2022, 47(8): 40-45. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.006

摘要 ( 69 )

PDF (538KB) ( 41 )

对比研究了GCr15轴承钢在传统热场条件下和可控脉冲电磁能条件下,两相区球化退火保温阶段碳化物的演变过程,并采用扫描电镜观察了不同热处理条件下残留碳化物的形貌。结果表明,脉冲电磁能有助于缩短两相区球化退火的保温时间,残留碳化物分布密度由传统热场球化退火60 min后的2.6460 μm^-2降低至电磁能球化退火60 min后的0.7839 μm^-2。动力学分析认为,外加磁场降低了G_tot,提高了奥氏体的长大速度,促进了碳化物的溶解,缩短了球化退火时间。

Nb对高Ti耐候钢连续冷却后显微组织及硬度的影响

何博, 彭天恩, 胡学文, 蒋波, 郭锐, 石践, 汪飞, 王海波

2022, 47(8): 46-51. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.007

摘要 ( 74 )

PDF (528KB) ( 38 )

采用Gleeble热模拟试验机研究了微合金元素Nb对高Ti耐候钢奥氏体连续冷却转变行为的影响,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)以及硬度测试等手段比较了0.050%Nb和无Nb试验钢连续冷却转变后显微组织和硬度的变化。结果表明,Nb能抑制铁素体相变,促进贝氏体相变。冷却速度由5 ℃/s提高到10 ℃/s,两种试验钢的晶粒细化效果均最显著,无Nb钢和0.050%Nb钢硬度分别增加了22 HV0.2和25 HV0.2。冷却速度为40 ℃/s时,无Nb试验钢中析出物主要为6～13 nm球形Ti(C, N)复合析出物;含Nb试验钢中主要为5～12 nm球形(Ti, Nb)(C, N)和10～15 nm方形(Ti, Nb)(C, N)复合析出物,含Nb试验钢析出物较多,因此析出强化作用更强。在高Ti耐候钢中,Nb产生的晶粒细化作用并不显著。在相同冷速下,0.050%Nb试验钢的硬度略高于无Nb试验钢,最大差值仅为11 HV0.2。

Nb和Mo对矿用磨球用钢微结构和相变的影响

许峰, 陈前, 林芷民, 成浩, 管怡杰, 陆凯健

2022, 47(8): 52-57. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.008

摘要 ( 84 )

PDF (530KB) ( 43 )

对不同合金成分磨球用钢样品进行高温激光共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和JMatPro软件模拟计算,研究了Nb、Mo元素对其热处理过程中微结构和相变的影响。结果表明,试验钢中添加0.051%Nb元素的原奥氏体平均晶粒尺寸最小(38.8 μm),添加0.079%Mo元素的次之,无添加的最大,可达74.1 μm。添加Nb元素时,析出物类别主要为Nb(C, N)和MnS,析出物的数量最多,显著阻碍了高温奥氏体晶粒长大。添加Mo元素时,析出物类别主要为MnS和AlN,析出物数量次之,对奥氏体晶粒长大有一定的阻碍作用。Nb和Mo元素的添加均有利于扩大贝氏体转变区,增加贝氏体转变量,提高马氏体转变开始温度。

CrFeCoNiB_0.05Ti_x高熵合金的显微组织和力学性能

姜越, 朱柏祥, 李秀明, 谭亚平

2022, 47(8): 58-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.009

摘要 ( 87 )

PDF (540KB) ( 41 )

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。

304/Q235复合板多主元高熵化焊缝的组织与性能

刘德佳, 扎学安, 王伟雄, 唐延川, 赵龙志, 徐宏明

2022, 47(8): 63-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.010

摘要 ( 92 )

PDF (531KB) ( 31 )

对304/Q235复合板进行激光填粉焊接试验,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、材料万能试验机及电化学工作站等,对比分析了多主元高熵化CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料及Fe基焊料所得焊接接头的微观组织、物相结构、力学性能与电化学腐蚀性能,探索了焊缝填充材料对不锈钢复合板焊缝微观组织、接头性能的影响规律。结果表明,CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料焊缝区形成了FCC及Ti₃Al颗粒的双相结构,焊缝显微硬度仅为Fe基焊料焊缝区硬度的69%~75%。两种焊接接头都有较好的抗拉强度,拉伸试样都在母材区断裂。CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料焊缝区具有最佳的耐蚀性能,其腐蚀速率约为304不锈钢的41%。

Fe-Mn-Al-C系轻质钢中含铝碳化物的析出规律

孟静竹, 刘仁东, 郭金宇, 徐荣杰, 王科强, 潘勇

2022, 47(8): 71-76. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.011

摘要 ( 96 )

PDF (533KB) ( 26 )

通过OM、SEM、XRD、TEM、EPMA、拉伸试验及维氏硬度测试等手段对不同冷却速度和加热温度下Fe-18Mn-0.8C-0.3Si-xAl(x=3, 6, 9)轻质钢中含铝碳化物—K相析出的规律以及其对性能的影响进行了研究。研究发现,影响K相析出的因素有Al含量、冷却速率和加热温度等。在炉冷的情况下,冷却速率约为0.020 ℃/s时,Al含量达到9%以上的轻质钢中K相可以在奥氏体边界上析出;在900 ℃以下K相可以存在,高于900 ℃时,K相就不再析出。析出的K相会对轻质钢的力学性能产生影响,会急剧降低轻质钢的塑性。因此在生产中应避免粗大的K相在钢中析出,采用较快的冷却方式以及较高的加热温度(＞900 ℃)可避免K相的析出。

Si含量对Fe-Cr-Si系合金组织与耐蚀性能的影响

秦铁玉, 宋春燕, 马汝成, 张学峰, 郝威, 贵永亮

2022, 47(8): 77-82. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.012

摘要 ( 60 )

PDF (533KB) ( 33 )

利用电弧熔炼工艺制备了不同Si含量(6wt%、8wt%、10wt%、12wt%)的Fe-Cr-Si系合金,系统研究了Si含量对Fe-Cr-Si系合金组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,4种不同Si含量的Fe-Cr-Si合金均由初生树枝晶和枝晶间基体组成,Si含量的增加促进了合金中金属硅化物Fe₃Si的形成。Fe-Cr-Si系合金在10%HCl中均表现出良好的耐蚀性能,浸泡72 h后合金表面形成的SiO₂具有钝化作用,且Si含量的增加可以显著提高合金的耐蚀性能,当Si含量达到12%时,耐蚀能力为2Cr13不锈钢的26倍。

耐蚀软磁合金FeCr16中σ相的析出行为

胡耕辅, 田玉新, 朱银存, 陆建生, 王福明

2022, 47(8): 83-87. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.013

摘要 ( 59 )

PDF (532KB) ( 24 )

为研究耐蚀软磁合金FeCr16中σ相析出行为,利用热力学软件Thermo-Calc计算了该合金体系的平衡相转变图。根据热力学计算结果,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了时效处理温度以及Cr含量对耐蚀软磁合金FeCr16中σ相析出行为的影响,并对其磁性能进行了测试。热力学计算结果表明,在温度低于560 ℃时,合金中有σ相析出。试验结果表明,σ相在500 ℃时尺寸和析出量最大,合金的磁感应强度在500 ℃出现最小值,因此σ相的大量析出会降低合金的磁性能。Cr元素的偏析会促进合金中σ相的析出,随着Cr含量的增加,σ相析出温度范围、尺寸和析出量增大,析出位置由晶界扩展到晶内。

7A41铝合金的力学性能和耐蚀性能

池海涛, 刘馥兵, 胡晓光

2022, 47(8): 88-94. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.014

摘要 ( 64 )

PDF (533KB) ( 59 )

采用常温拉伸性能测试、应力腐蚀性能测试和盐雾腐蚀性能测试方法分别对双级时效态7A41铝合金的力学性能及耐蚀性能进行了测试。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合金的显微组织、拉伸断口微观形貌进行了表征。结果表明,T6状态下合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为505 MPa、474 MPa和16.3%。耐应力腐蚀性能优异,应力腐蚀敏感系数为3.98%,合金的盐雾腐蚀速度为0.0914 mm/y。TEM观察分析表明,Tb态7A41铝合金晶内均匀弥散地分布着纳米级析出相,晶界上分布着大量的非连续析出相,析出相尺寸为20~50 nm,非连续析出相有效地阻碍了合金晶间腐蚀的路径,良好的组织特征保证了合金的综合性能。

基于伯格霍德曲线的轴类零件选材设计

范王展, 海侠女, 桂伟民

2022, 47(8): 95-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.015

摘要 ( 42 )

PDF (597KB) ( 28 )

研究了实际冷却条件下伯格霍德曲线的绘制方法,以及基于伯格霍德曲线的选材方法。通过实际淬火试验,结合材料的实际淬透性曲线,得到了实际冷却条件下的伯格霍德曲线,从而计算得出副箱主轴3R/4处冷速相同对应的端淬点为J25 mm。实际生产结果表明,使用该方法得到的伯格霍德曲线并运用该曲线进行选材是可靠的、科学的。

热处理冷却方式对TC10钛合金组织与性能的影响

张明玉, 运新兵, 伏洪旺

2022, 47(8): 98-104. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.016

摘要 ( 100 )

PDF (596KB) ( 42 )

对不同温度加热后的TC10钛合金棒材进行水冷、空冷、炉冷3种不同冷却方式的处理,通过光学显微镜、扫描电镜以及拉伸性能和冲击性能试验,研究了合金在不同冷却方式下的组织和力学性能。结果表明,TC10钛合金锻棒原始组织中α相有两种形态,一种为初生等轴α相,另一种为次生α相。当加热温度低于相变点时,形成的组织以双态组织和等轴组织为主,当加热温度高于相变点时,合金组织以全片层β转变组织和粗片层β转变组织为主。3种冷却方式下,水冷后合金的强度最大,炉冷后合金塑性最好。合金在炉冷后的冲击性能最高,其次为空冷、水冷。当加热温度在两相区时,3种冷却方式下合金的拉伸和冲击断口形貌包含韧窝和解理面,高低起伏明显;当加热温度在单相区时,合金的拉伸断口形貌为结晶状,撕裂棱明显,冲击断口具有晶间断裂特征。

双回路线圈连续移动感应加热的数值分析

谌卓豪, 谢晖

2022, 47(8): 105-111. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.017

摘要 ( 63 )

PDF (597KB) ( 31 )

采用有限元数值计算方法,以带导磁体的双回路线圈为热源,建立电磁场与温度场双向耦合的连续移动感应加热模型,研究模具整形面和刃口在双回路线圈感应加热时的温度分布。结果表明,使用双回路线圈连续移动感应淬火可以得到稳定的模具淬火温度;模具整形面淬火时,集肤深度内热量主要来自感应涡流产生的焦耳热,温升曲线表现为带预热的双峰曲线,集肤深度外热量主要来自高温区的热传导,温升曲线表现为单峰曲线;模具刃口淬火时,有比较明显的尖角效应,温升曲线表现为单峰曲线。

回火时间对1800 MPa级热成形钢组织和性能的影响

宋宁宏, 林超, 毕文珍, 王武荣, 韦习成

2022, 47(8): 112-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.018

摘要 ( 126 )

PDF (592KB) ( 36 )

采用扫描电镜、电子背散射衍射技术、室温拉伸试验等研究了1800 MPa级热成形钢经930 ℃保温4 min保压淬火后在200 ℃回火不同时间(10~30 min)对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火时间的延长,试验钢的抗拉强度变化较小,其屈服强度和断后伸长率均呈先增后减的趋势。经20 min回火后,马氏体亚晶粒尺寸最小;回火10 min后,组织中的小角度晶界最多。200 ℃回火10 min后由于试验钢的残余应力释放、马氏体亚晶粒尺寸减小和小角度晶界增多,综合影响下热成形钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度为1844 MPa,断后伸长率从淬火态的8.27%提升到11.78%,强塑积达21 GPa·%以上,说明短时回火有利于该超高强度钢的综合性能提高及其热成形件的可靠应用。

感应淬火对Cr12MoV钢轧辊硬度和硬化层深度的影响

彭龙生, 林英华, 黄伟, 陈皓

2022, 47(8): 118-122. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.019

摘要 ( 90 )

PDF (592KB) ( 37 )

针对Cr12MoV钢轧辊感应淬火易开裂及硬化层深度的问题,研究了预热温度、淬火加热温度、感应圈移动速度和电源频率对Cr12MoV钢轧辊的硬度、开裂和硬化层深度的影响,探索了Cr12MoV钢轧辊具备高硬度不开裂及厚硬化层的方法。结果表明,Cr12MoV钢轧辊调质态硬度低于32 HRC与预热温度高于450 ℃时,能避免淬火开裂;随着感应淬火温度或感应圈移动速度提高,淬火Cr12MoV钢轧辊硬度出现先升高后降低的趋势,但无法明显影响硬化层深度;而随着感应电源频率降低,淬火Cr12MoV钢轧辊硬化层深度明显增加,但对淬火件硬度影响较小。

退火过程中无取向电工钢的晶粒长大行为及磁性能演变

郭文一, 焦海涛, 谢信祥, 赵龙志, 赵明娟, 胡勇

2022, 47(8): 123-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.020

摘要 ( 55 )

PDF (596KB) ( 34 )

对Fe-3%Si无取向电工钢冷轧板进行不同时间的退火处理,利用光学显微镜、EBSD等研究了退火过程的晶粒长大行为及其对磁性能的影响。结果表明,随着退火时间的增加,退火板中Goss以及γ织构晶粒占比降低,{114}<841>以及{001}<120>织构晶粒占比增大。在退火时间低于20 s时,退火织构以强γ和Goss织构为主。退火时间为60 s时,{001}<120>织构晶粒长大速率急剧增大,平均晶粒尺寸达到约105 μm。退火时间达到240 s时,退火织构以强{001}<120>以及{114}<841>织构为主。退火时间为30～60 s时轧向及横向磁感值迅速增大,60 s时轧向磁感达到最大值1.74 T,120 s时横向磁感达到最大值1.67 T,之后随着退火时间增加而轻微降低,并分别稳定在1.72 T和1.66 T左右。退火板45°方向磁感值先升高后降低,20 s时达到最大值1.67 T。各方向的铁损值均随退火时间的增加而降低,且磁各向异性逐渐减小。

退火对冷轧Cu-Ag合金组织及性能的影响

陈俭兰, 赵莫迪, 韩福生

2022, 47(8): 129-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.021

摘要 ( 55 )

PDF (595KB) ( 32 )

采用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和热电性能分析系统等研究了退火对Cu-24%Ag合金显微组织、力学性能以及电学性能的影响,通过构建电子界面散射模型对合金导电机制进行了研究。结果表明,通过退火对Cu-24%Ag合金的显微组织进行了有效调控,改善了其综合性能。与冷轧态相比,合金经350 ℃退火1 h后,抗拉强度下降至冷轧态的95%,合金导电率提升了4%IACS。经450 ℃退火1 h,由于Ag纤维的溶解,合金的抗拉强度显著下降,只有冷轧态的一半左右;Ag纤维的溶解降低了电子的散射几率,使得导电率大幅度提升。因此,合金在350 ℃退火1 h后综合性能最佳,其抗拉强度和导电率分别为622 MPa和81%IACS。

热处理工艺对高铁耐蚀60Si2Mn弹簧钢组织和性能的影响

李金波, 吴红艳, 高秀华, 陈红卫, 李绍杰, 朱子颖, 杜林秀

2022, 47(8): 135-140. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.022

摘要 ( 84 )

PDF (592KB) ( 37 )

在常规高铁弹条60Si2Mn弹簧钢基础上,通过添加Cr、Ni、Cu等耐蚀元素设计了耐蚀60Si2Mn弹簧钢,研究了热处理工艺对耐蚀弹簧钢显微组织、力学性能的影响规律,并评价了其耐蚀性能。结果表明,淬火+回火处理后耐蚀60Si2Mn钢显微组织为回火屈氏体,870 ℃保温45 min,油淬+440 ℃回火60 min处理后,耐蚀弹簧钢的综合力学性能最佳,屈服强度为1606 MPa,抗拉强度为1716 MPa,断后伸长率为5.3%,洛氏硬度为50.2 HRC。添加耐蚀元素的60Si2Mn钢耐蚀性较常规60Si2Mn钢得到较大提升。

固溶温度及时间对高氮不锈钢耐蚀性能的影响

张存帅, 刘吉猛, 李皓, 赵定国, 王书桓, 倪国龙

2022, 47(8): 141-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.023

摘要 ( 177 )

PDF (593KB) ( 61 )

使用真空感应炉+电渣重熔炉在0.08 MPa下制备了氮含量0.54%的高氮无镍奥氏体不锈钢,热轧后分别在800、900、1000、1100、1200 ℃下保温不同时间,研究在不同固溶工艺下试验钢的显微组织和耐蚀性。采用动电位极化曲线研究不同固溶工艺下高氮不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,并在6%FeCl₃溶液中浸泡8 d后计算其质量损失率和腐蚀速率。结果表明,固溶对高氮不锈钢组织及耐蚀性能的影响很大,经1000、1100 ℃热处理后的试验钢为单一的奥氏体组织;未经热处理和经800、900 ℃热处理的试验钢组织中存在析出相Cr₂N;经1200 ℃热处理的试验钢从奥氏体中析出了铁素体组织;1100 ℃下保温1 h的试验钢耐蚀性最好,腐蚀速率仅为1.35×10^-5 g·cm^-2·h^-1;800 ℃保温3 h后试验钢的耐蚀性最差,腐蚀速率高达8.18×10^-4 g·cm^-2·h^-1;而316L不锈钢的耐蚀性能介于两者之间,腐蚀速率为1.24×10^-4 g·cm^-2·h^-1。

热处理对经济型高碳马氏体不锈钢J50Cr13组织和硬度的影响

魏海霞, 潘吉祥, 纪显斌, 李照国, 徐斌

2022, 47(8): 148-151. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.024

摘要 ( 50 )

PDF (594KB) ( 26 )

对高碳马氏体不锈钢J50Cr13进行不同淬火温度、不同冷却方式的热处理,通过光学显微镜(OM)观察、X射线衍射(XRD)分析及硬度试验对试验钢进行组织和硬质分析。结果表明,随淬火温度的升高,马氏体组织变粗大,残留奥氏体含量增加,碳化物逐渐溶解入基体;淬火温度为990~1080 ℃时,水冷和空冷试验钢的硬度值均随淬火温度的升高而增加,淬火温度由1080 ℃升高至1110 ℃时,试验钢的硬度值降低。990 ℃淬火时,水冷处理和空冷处理的硬度值相差最大,达3 HRC;淬火温度升高,两种冷却方式对试验钢的硬度影响变小;淬火温度为1110 ℃时,两种冷却方式的硬度值几乎相同。J50Cr13高碳马氏体不锈钢的最优淬火温度为1080 ℃,冷却方式为水冷。

深冷处理对440C马氏体不锈钢组织和耐蚀性的影响

李慧东, 张覃轶, 刘伟, 孙伟, 伍冬

2022, 47(8): 152-157. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.025

摘要 ( 83 )

PDF (592KB) ( 43 )

研究了深冷处理对440C马氏体不锈钢组织和耐蚀性的影响。研究表明,液氮深冷处理后440C不锈钢硬度可提高2.3 HRC,残留奥氏体含量降低了11.7%,72 h中性盐雾试验表面无明显点蚀。440C不锈钢淬火后室温停留2 h以上残留奥氏体含量明显增加,硬度值、耐蚀性下降。实际生产中,淬火与液氮深冷处理时间间隔应不超过2 h。

深冷处理对M2Al高速钢高温耐磨性的影响

陈峙, 孟宇, 兰东生, 闫献国

2022, 47(8): 158-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.026

摘要 ( 53 )

PDF (591KB) ( 22 )

探究了不同深冷处理温度对M2Al高速钢高温耐磨性的影响。结果表明,经过深冷处理的M2Al高速钢试样微观组织发生了变化,残留奥氏体转变为马氏体,碳化物尺寸减小并且弥散分布在马氏体基体上。随着深冷温度的降低,碳化物的尺寸减小且分布均匀。M2Al高速钢经过深冷处理后高温摩擦因数比未深冷处理的减小,其中-160 ℃深冷处理试样的高温摩擦因数比未深冷处理的降低55.7%,经过深冷处理的M2Al高速钢磨损量比未深冷处理的减小,其中-160 ℃深冷处理后磨损量最小。未深冷处理的M2Al高速钢试样磨损形貌比较粗糙,发生严重的粘着磨损,经过-160 ℃深冷处理的试样,磨痕比较浅,磨损形式主要为磨粒磨损。当深冷处理温度为-160 ℃时,M2Al高速钢的高温耐磨性提升效果最好。

热处理对复合铸造高铬高碳钢/碳钢耐磨材料微观组织及力学性能的影响

高志喆, 陈小艳, 王永金, 苏盛睿, 陈俊豪, 李佳康, 陈正家

2022, 47(8): 163-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.027

摘要 ( 94 )

PDF (651KB) ( 34 )

采用液-固复合的方法制备铸态复合耐磨试验钢,且分别进行等温淬火和淬火-回火处理,利用扫描电镜、硬度计及冲击性能测试研究了不同的热处理对高铬高碳钢/碳钢复合铸造耐磨钢组织和性能的影响。利用JMatPro软件对试验钢不同温度下平衡相种类与含量进行了计算。结果表明,铸态高铬高碳钢/碳钢复合材料耐磨层的微观组织由网状碳化物和粒状珠光体组成;基体层为由粗大的奥氏体在较快冷速下形成的魏氏组织。等温淬火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+奥氏体+铁素体的微观组织,基体层形成了块状铁素体与珠光体的微观组织;淬火-回火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+马氏体的微观组织,基体层形成马氏体+上贝氏体的微观组织。经过等温淬火的试验钢耐磨层硬度为493 HBW,冲击吸收能量为2.6 J,基体层冲击吸收能量为79.2 J;经过淬火-回火的耐磨层硬度为629 HBW,冲击吸收能量为1.6 J,基体层的冲击吸收能量为20.0 J。考虑复合耐磨钢需要抵抗较高冲击载荷,880 ℃保温2 h空冷至320 ℃保温5.5 h的等温淬火为更优的热处理工艺。

PCrNi3Mo钢真空渗铬层的组织与性能

冯凌宵, 金浩, 杨丽

2022, 47(8): 168-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.028

摘要 ( 68 )

PDF (594KB) ( 29 )

在真空条件下对PCrNi3Mo钢表面进行渗铬处理,采用X射线衍射、扫描电镜、光学显微镜、自动显微硬度仪、干滑动摩擦及电化学腐蚀等手段分析了渗铬层的组织与性能。结果表明,PCrNi3Mo钢在真空渗铬处理后表面形成了一层由Cr₂₃C₆、Cr₇C₃和(Cr,Fe)₇C₃组成的化合物渗层,渗层致密且与基体结合良好。渗层深度、硬度、耐磨性以及耐腐蚀性均随渗铬保温时间的延长而提高。对工件进行12 h保温渗铬后得到的渗铬层厚度约为11 μm,表面硬度为1117.1 HV0.5,磨擦因数最低,其磨损量为0.1225 mg,自腐蚀电流密度比基体降低了2个数量级,综合性能最优。

Cr12钢的稀土诱导离子渗氮工艺

余泽通, 王明利, 牛毅, 刘贯军

2022, 47(8): 173-176. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.029

摘要 ( 82 )

PDF (592KB) ( 29 )

对Cr12钢进行了稀土诱导离子溅射渗氮试验,利用显微硬度计测量了试样表面渗氮层的硬度与层深,结合XRD衍射仪分析了复合渗氮层的相组成,最后用摩擦试验机检测试样表面的摩擦磨损特性。结果表明,稀土能够影响Cr12钢离子溅射渗氮效果,且其效果随两者距离的增加而急剧下降。当稀土与Cr12钢试样距离小于25 mm时,试样表面硬度相对普通离子渗氮工艺明显减小,表面摩擦因数及磨损率略差,但其渗氮层深度却明显增加;当两者距离超过25 mm时,稀土诱导效果明显减弱,试样表面的硬度及摩擦因数与普通离子渗氮工艺基本相同,但磨损率明显增大。分析表明,稀土元素能增大试样表面氮离子的吸附能力且为其渗入提供路径优势,当两者距离过大时稀土离子吸附性减弱,诱导效果消失,同时也使试样表面产生晶格缺陷,降低了其表面抗磨损的能力。

两相区连续退火均热温度对Q&P980钢组织性能的影响

刘麟, 徐海卫, 李红斌, 韩赟, 田亚强, 郑小平, 陈连生

2022, 47(8): 177-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.030

摘要 ( 91 )

PDF (594KB) ( 24 )

以冷轧Q&P钢的连续退火生产为工艺背景,采用两相区均热保温+缓冷+快冷至Ms与Mf点之间进行配分的热处理工艺,研究了两相区不同均热温度对低碳硅锰系Q&P980合金高强钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着两相区均热温度的升高,铁素体含量降低,马氏体所占比例升高,且板条尺度有所增加;随着均热温度的升高,残留奥氏体含量先升高至最大值(7.2%)后降低;随着均热温度继续升高,基体内部马氏体的含量增加,导致材料抗拉强度增加,而伸长率的变化趋势则与残留奥氏体含量变化趋势相似;在配分温度为310 ℃时,最佳的均热温度区间为765.24~812.56 ℃,其中在790 ℃均热时,抗拉强度为1052 MPa,伸长率为22.9%,强塑积为24 090.8 MPa·%。

热处理温度对Al-Gd合金凝固组织和硬度的影响

石向东, 李德贵, 曹阿林, 古斌, 梁柳青

2022, 47(8): 182-187. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.031

摘要 ( 59 )

PDF (594KB) ( 26 )

对真空电弧炉熔炼后的Al-52%Gd(质量分数)合金在不同温度下进行热处理,利用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计等研究了不同加热温度对其凝固组织和硬度的影响。结果表明,当加热温度为600 ℃时,初晶相由粗大发达树枝晶被较均匀的等轴晶取代;共晶相的形态由片网状向短杆状、点状过渡,生长方式逐渐由附着在初晶相周围生长向独立生长转变;硬度的变化为随着加热温度升高先下降后上升再迅速下降,中心硬度值与均值硬度在不同加热温度下有所差异,主要由凝固组织的疏松和初晶相Al₃Gd的形态与分布决定。

热处理对DZ125定向凝固合金组织结构与蠕变行为的影响

田宁, 赵国旗, 张萍, 向贤礼, 田素贵, 张顺科, 闫化锦

2022, 47(8): 188-193. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.032

摘要 ( 82 )

PDF (595KB) ( 24 )

通过不同条件蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理对DZ125合金的组织结构演变和蠕变行为的影响规律。结果表明,铸态合金的枝晶间区域存在较多放射状的共晶组织,在枝晶间和枝晶干处部分γ′相呈蝶形形态且γ′相尺寸具有较大差异。铸态合金的共晶组织及γ′相在固溶过程中被溶解,并在随后的冷却过程中类菱形的细小γ′相自γ基体中析出;一次时效期间,类菱形的细小γ′相发生钝化并长大直至转变成立方体形态;二次时效期间,γ′相的尺寸基本不变,但立方度增加,合金的组织结构为γ′相以共格方式自γ基体中析出。在热处理过程中基本消除了合金中的共晶组织,并提高了γ′相的立方度,但并未消除合金中的组织不均匀性,枝晶干区域的立方γ′相尺寸细小,而枝晶间区域的立方γ′相尺寸粗大,并且合金在980 ℃具有良好的抗蠕变性能。

恢复热处理对K403镍基高温合金组织与性能的影响

吴业琼, 雷勇, 司艳, 秦江, 王轶, 程小红, 陈新悦, 杨浩

2022, 47(8): 194-199. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.033

摘要 ( 54 )

PDF (631KB) ( 30 )

对涡轮叶片用典型材料镍基高温合金K403进行应力时效模拟使用后的叶片,再对其进行恢复热处理。采用扫描电镜和力学测试设备对铸态试样、预先应力时效试样和恢复热处理试样的微观组织与力学性能进行了测试分析。结果表明,不同时间预先应力时效K403合金试棒经恢复热处理以后,微观组织中的γ′强化相明显细化,形貌接近立方,恢复热处理试样的高温抗拉强度和高温持久寿命都优于未经处理的合金试棒。预先应力时效时间越长,恢复热处理后合金试棒的高温持久寿命提高率越高。

热处理对U76CrRE稀土重轨钢夹杂物和微观组织的影响

李向川, 杨吉春, 白国君, 樊志明

2022, 47(8): 200-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.034

摘要 ( 52 )

PDF (626KB) ( 26 )

选取U76CrRE钢坯进行1100、1200、1300 ℃分别保温1、2、3 h的热处理,使用FEI-QUANTA400型扫描电镜对夹杂物进行了观察,利用Axiovert型蔡司光学显微镜对微观组织进行观察,使用Qness-Q10A+全自动显微硬度计进行硬度测试。结果表明,热处理对U76CrRE稀土重轨钢中夹杂物的作用明显,使夹杂物形状与尺寸都有明显改善,随着加热温度的升高,可以进一步优化MnS和复合夹杂物的形貌和尺寸。在1100 ℃加热时,MnS与复合夹杂物尺寸随着保温时间的增加而减小,形状得到明显改善;在1200 ℃加热时,随着保温时间的增加,MnS尺寸减小,复合夹杂尺寸变大。U76CrRE稀土重轨钢的晶粒随着加热温度的升高明显增大,硬度呈现先减后增的趋势,随着保温时间的增加逐渐减小。在1100 ℃加热时,试验钢中组织皆为马氏体、贝氏体和残留奥氏体,且晶界均不明显;在1200 ℃与1300 ℃保温超过1 h后,试验钢中网状渗碳体明显;在1300 ℃保温1 h时,晶界积碳严重,碳化物未得到有效溶解。在1200 ℃保温1 h时,试验钢中晶粒均匀,晶界明显,组织主要为残留奥氏体与珠光体,组织均匀。

淬火温度对5Cr15MoV钢空冷淬火组织与性能的影响

田春英, 董纪, 王军, 张慧星, 冯天建, 刘晓凡

2022, 47(8): 211-216. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.035

摘要 ( 109 )

PDF (625KB) ( 23 )

通过1000~1200 ℃间隔50 ℃的系列加热温度对5Cr15MoV马氏体不锈钢进行空冷淬火试验,并采用光学显微镜、EBSD和洛氏硬度计对不同温度淬火后组织和硬度进行检测,研究了淬火温度对试验钢组织、晶粒尺寸、残留奥氏体含量以及硬度的影响。结果表明,试验钢淬火后组织为马氏体+未溶合金碳化物+残留奥氏体。随着淬火温度升高,马氏体板条尺寸增大,未溶碳化物量逐渐减少直至消失,残留奥氏体含量先增加后减少。试验钢的硬度变化趋势为先增加后显著降低,在淬火温度为1050 ℃达到最大值60.8 HRC。试验钢硬度主要是马氏体的含碳量、晶粒尺寸、残留奥氏体含量和碳化物含量综合作用的结果。

Cu含量及T6处理对电力金具用铝合金组织性能的影响

郑革, 陈杰, 牛堃宁, 林建国, 檀朝桂, 戴翌龙

2022, 47(8): 217-222. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.036

摘要 ( 64 )

PDF (626KB) ( 35 )

探究了Cu含量与时效工艺对Al-Cu-Mg-Si系合金显微组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。研究表明,随Cu含量的增加,铸态铝合金中Al₂Cu相数量增加、尺寸不断增大,形貌由点状转为粗网状,铸态铝合金的强度也随之提升,耐蚀性能下降。在180 ℃×(4~28) h时效区间内,整体上合金硬度先上升后下降,0.5%Cu、1.5%Cu合金在8 h时达到峰值,2.5%Cu合金在12 h时达到峰值。530 ℃固溶+180 ℃×8 h时效后,铝合金中析出Al₂Cu相,随着Cu含量的增加,Al₂Cu相的含量增加,硬度显著上升,2.5%Cu含量的合金抗拉强度达到最大值325.0 MPa,屈服强度达到258.8 MPa,伸长率为4.5%,其强度与传统的电力金具用铸铁相当。

高强度热镀锌结构钢SGC570的退火工艺

李鹏, 李人杰, 杨雄, 黄利

2022, 47(8): 223-227. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.037

摘要 ( 71 )

PDF (629KB) ( 26 )

针对高强度热镀锌结构钢SGC570产品的技术要求,选择C-Mn化学成分体系、热连轧+冷轧+连续退火热镀锌的工艺路线对其连续退火工艺进行了研究。实验室通过热模拟退火试验、拉伸试验、硬度试验和显微组织观察等手段,得出高强度热镀锌结构钢SGC570产品的再结晶温度为550 ℃,为了提升屈服强度,选择在530~540 ℃之间进行不完全再结晶退火;在工业化小批量试制阶段,通过分析退火温度与产品组织性能的关系对连续退火工艺进行了研究,总结出工业化生产最佳退火温度为530 ℃。

800 MPa级在线淬火水电钢的回火处理

刘晓玮, 周光杰, 谭小斌

2022, 47(8): 228-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.038

摘要 ( 135 )

PDF (626KB) ( 25 )

对800 MPa级在线淬火(DQ)水电钢回火工艺进行试验研究,分析了3种不同回火温度对试验钢组织和性能的影响。结果表明,控轧后770~820 ℃快速水冷淬火后,在620~680 ℃之间回火,随着回火温度的升高,钢的屈服强度、抗拉强度下降,伸长率和冲击吸收能量提高。650 ℃回火处理可使试验钢达到最佳的强度和韧性匹配。试验钢在620~680 ℃回火后的组织为回火贝氏体,随回火温度的升高,组织中的碳化物逐渐长大并呈现粒状分布,贝氏体组织呈现多边形化特征。

回火温度对大尺寸锻态35CrMo钢微观组织和力学性能的影响

廖佳, 付涛, 王晓巍, 余胜峰, 王瑞麒, 彭飞

2022, 47(8): 232-236. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.039

摘要 ( 78 )

PDF (625KB) ( 30 )

研究了回火温度对大尺寸锻态35CrMo钢调质处理后组织特性及力学性能的影响,特别针对回火过程中渗碳体的析出动力学及大尺寸试块的组织性能不均匀性展开了分析。结果表明,锻坯热处理前的铁素体、珠光体带状组织经调质处理后完全消除,最终组织为含有大量渗碳体析出的回火马氏体,同时试块心部包含少量分布于原奥氏体晶界的回火贝氏体。回火过程中渗碳体的析出分为C扩散控制的快速长大阶段和Cr扩散控制的尺寸稳定阶段。锻态35CrMo钢经调质处理后仍存在力学性能各向异性,随着回火温度的升高,试验钢横、纵向强度下降,塑性和韧性同步提升。经综合考虑,当回火温度为570 ℃时,其强度、塑性和韧性具有最优匹配。

固溶时效对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织及硬度的影响

朱德荣, 李豪, 柳翊, 王利鸽, 陈智勇, 张慧贤, 梁莉

2022, 47(8): 237-241. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.040

摘要 ( 76 )

PDF (626KB) ( 37 )

采用选区激光熔化技术(Selective laser melting, SLM)成功制备了316L不锈钢块体件,借助光镜(OM)和扫描电镜(SEM)及维氏硬度计研究了不同时效工艺(时效温度分别为650 ℃和850 ℃)对SLM成形316L不锈钢块体件显微组织以及显微硬度的影响。结果表明,SLM成形316L不锈钢块体件显微组织主要由细小柱状晶和蜂窝状晶粒组成。“层-层”和“道-道”熔池边界清晰可见,经固溶时效后边界基本消失,但晶界清晰可见,再结晶晶粒呈合并生长方式长大。650 ℃时效时,试样中少量M₂₃C₆分布于晶界,显微硬度相对较高;随着时效温度的升高,850 ℃时效后试样的晶粒进一步长大,沿晶界形成了大量不连续M₂₃C₆。

增材制造钛合金激光喷丸组织及热稳定性研究进展

王军, 何博, 雷益宇, 贾文静, 兰亮, 高双

2022, 47(8): 242-248. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.041

摘要 ( 89 )

PDF (627KB) ( 27 )

首先对激光喷丸作用机理进行了概述;其次回顾了国内外激光喷丸改进增材制造钛合金组织性能的研究现状,在此基础上重点讨论了激光喷丸在增材制造中应用受到限制很大程度是由于存在大量非平衡组织,在热力学作用下会转向平衡态致性能改变;进而总结了目前一些从热力学及动力学上对稳定激光喷丸纳米晶组织所做的尝试及难题,创新提出利用激光喷丸良好扩散性能引入渗氮可析出氮化物、固溶原子等阻碍晶界迁移;最后提出该领域的研究方向以及全面建立增材制造钛合金-激光喷丸-热稳定性数据库以促进本领域发展。

钛合金化学热处理研究进展

刘港, 刘静, 杨峰, 向庆

2022, 47(8): 249-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.042

摘要 ( 117 )

PDF (627KB) ( 52 )

钛合金由于存在致密钝化膜、极高的氧亲和力和较低的原子扩散系数,表面强化很难实现。但钛的碳氮化物及固溶相具备优异的性能,通过渗氮、渗碳、渗硼、渗金属4种化学热处理技术可大幅度改变合金表层组织结构,提高表面硬度和强度。对钛合金化学热处理常用技术特征、渗层微观组织结构、强化机制及力学行为进行了归纳总结,并对未来化学热处理发展前景做了展望。

微弧表面处理对AZ31B镁合金耐腐蚀及耐腐蚀疲劳性能的影响

申毅, 薛玉娜, 陈汉, 戴荣, 王秒, 耿永辉, 张鑫圆, 蒋百灵

2022, 47(8): 257-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.043

摘要 ( 65 )

PDF (626KB) ( 27 )

采用微弧表面处理技术(微弧氧化MAO和微弧复合MCC)在AZ31B镁合金基体上制备出不同断面结构的防护涂层。通过电化学腐蚀及腐蚀疲劳测试方法,研究了MAO、MCC涂层的电化学腐蚀及腐蚀疲劳性能。结果表明,生长10 min的MAO涂层具有较好的耐电化学腐蚀性能。MAO涂层表面存在微孔和微裂纹,在应力条件下微孔和微裂纹作为疲劳断裂的裂纹萌生点,可加速裂纹的萌生与扩展,使其腐蚀疲劳寿命相较AZ31B合金基体降低了55%。而具有MCC涂层的AZ31B合金试样腐蚀疲劳极限为(64.0±5.4) MPa,比AZ31B合金基体提高了59%。在低应力载荷下(＜80 MPa),微弧复合涂层试样的腐蚀疲劳强度得到明显提高。

等离子喷涂氮化硼纳米片增强Ni₃Al复合涂层的摩擦学性能

娄旭耀, 周波, 宋英, 陆小龙

2022, 47(8): 266-270. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.044

摘要 ( 71 )

PDF (626KB) ( 29 )

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备出六方氮化硼纳米片(BNNP)增强Ni₃Al复合涂层。结果表明,涂层物相主要为原位生成的Ni₃Al和少量Al₂O₃。相比于Ni₃Al涂层,BNNP优异的力学性能和自润滑性能赋予复合涂层良好的减摩耐磨性能,其耐磨性能提高了约1.5倍。Ni₃Al涂层的主要磨损机制是脆性断裂和三体磨粒磨损,BNNP/Ni₃Al复合涂层的主要磨损机制则转变为轻微的磨粒磨损,且磨损表面BNNP润滑转移膜的形成有益于抑制对磨偶件的接触损伤。

扫描速度对激光沉积ER630丝材修复层力学性能与显微组织的影响

杨来侠, 李佳乐, 徐超, 杨文选

2022, 47(8): 271-278. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.045

摘要 ( 54 )

PDF (627KB) ( 42 )

采用直接激光沉积法(DLD)在45钢基材上激光沉积ER630丝材,研究了扫描速度对ER630丝材修复层力学性能和组织的影响。结果表明,随着扫描速度的不断提高,ER630修复层中夹渣逐渐增多,且尺寸逐渐增大;扫描速度对ER630丝材修复层密度的影响可忽略不计。在30 mm/s扫描速度下,组织主要为板条柱状马氏体和少量圆胞状奥氏体,随着扫描速度的提高,板条柱状马氏体减少,圆胞状奥氏体逐渐增多。在30 mm/s扫描速度下,激光沉积丝材试样的力学性能与550 ℃时效处理的630不锈钢相当。随着扫描速度的提升,屈服强度与硬度均呈下降趋势,30 mm/s时屈服强度最大,为961.07 MPa,40 mm/s时硬度最大,为428.88 HV。拉伸断口形貌为韧窝断裂或准解理断裂,可见DLD工艺可实现优异的冶金结合;比较30 mm/s扫描速度下的强度,当沉积效率提高至2倍时,仍能得到较好的修复强度。

脉冲偏压占空比对TiSiN薄膜结构和性能的影响

魏永强, 顾艳阳, 赵重轻, 蒋志强

2022, 47(8): 279-286. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.046

摘要 ( 74 )

PDF (630KB) ( 30 )

采用电弧离子镀方法,通过改变脉冲偏压占空比在M2高速钢和单晶硅片基体上沉积TiSiN薄膜,研究脉冲偏压占空比对TiSiN薄膜形貌结构、元素成分、相结构、纳米硬度和耐蚀性能的影响。脉冲偏压占空比为30%时,TiSiN薄膜表面的大颗粒数目达到最大值832个,占空比为60%时,大颗粒数目减小到451个;脉冲偏压占空比从20%增加到50%,Si试样表面的膜层厚度从390.8 nm增加到2.339 μm;占空比为30%时,Si在薄膜中的含量最高为13.88at%,(220)晶面为择优取向,晶粒尺寸达到最小值5.05 nm,硬度达到28.34 GPa,自腐蚀电流密度达到最小0.5306 μA/cm²;占空比为40%时,(111)晶面为择优取向,Si的含量降低到最小值0.46at%;占空比为50%时,(111)晶面的晶粒尺寸达到13.22 nm,硬度达到最大值42.08 GPa,自腐蚀电位达到最高值-0.324 V(vs SCE)。40%以上的占空比可以减少大颗粒缺陷数量,降低TiSiN薄膜中的Si含量,改变TiSiN薄膜晶粒生长的择优取向,提高薄膜的硬度和耐蚀性能。

离子渗氮对304不锈钢组织和性能的影响

牛毅, 贺占胥, 王明利, 张杰, 牛文朋, 刘贯军

2022, 47(8): 287-291. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.047

摘要 ( 53 )

PDF (629KB) ( 36 )

为了提高旋振筛机在筛分锂能电池的正、负极材料时的使用寿命和物料的纯洁度,研究了304不锈钢试块在520 ℃下离子渗氮时间对其组织、硬度和耐蚀性能的影响。利用维氏显微硬度计和光学显微镜对渗氮层进行了硬度和深度测试,用球盘式旋转摩擦磨损试验机对渗氮层进行了摩擦磨损性能测试,用电化学工作站进行了耐蚀性能测试,并用X射线衍射仪对试样渗层进行了物相分析。结果表明,相比未经渗氮处理,304不锈钢试块经过渗氮处理后,渗层30 μm深度处的硬度提高了5~6倍,渗层相对耐磨性为未经处理的24.5倍;尽管耐盐蚀性能降低,但其耐碱蚀性能提高。考虑到锂能电池的正极材料偏碱性和负极材料中性特点,旋振筛机上的304不锈钢网架和筛框经过离子渗氮处理后既可以大大提高旋振筛机的使用寿命,还能提高所筛分物料的纯洁度。

30CrMnSiA合金前端吊耳断裂原因分析

郑洪, 林文钦, 杨元熙, 徐心洁, 邓枫, 吴佳欣, 蒋洪俊

2022, 47(8): 292-295. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.048

摘要 ( 84 )

PDF (395KB) ( 56 )

某30CrMnSiA合金前端吊耳发生断裂,对断裂吊耳进行断裂特征分析和硬度测试。结果表明,吊耳断裂性质为氢脆断裂,且存在硬度超标现象。结合吊耳热处理和表面处理工艺对氢脆断裂原因进行分析,表面处理过程中除氢不彻底是造成氢脆的主要原因,而硬度超标不仅增加氢脆敏感性,且误导除氢工艺;同时该失效件反映了供应商质量控制上的不足,需在特殊过程及二次外包上加强控制和审核力度。

40CrNiMoA钢传动轴花键开裂失效分析

金玉亮, 刘春江, 吴彬龙, 张洪亮

2022, 47(8): 296-300. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.049

摘要 ( 92 )

PDF (394KB) ( 64 )

某航空发动机用40CrNiMoA钢制传动轴在正常故障检测时花键部位发现裂纹。对断口部位进行宏观分析、扫描电镜及能谱分析、金相分析、硬度分析和温色对比试验分析。结果表明,40CrNiMoA钢传动轴花键原始裂纹区组织与基体一致,未见脱碳现象,裂纹呈沿晶开裂,表面氧化较明显。因此可推断此裂纹是在高频淬火升温阶段产生,高频淬火时加热电流过大或加热不均匀均有可能造成上述淬火裂纹的出现。建议合理控制传动轴高频淬火工艺。

核工业用高压釜温度测试方法

余泽利, 房永强, 白新房, 余森, 张曙香, 段管

2022, 47(8): 301-306. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.050

摘要 ( 55 )

PDF (393KB) ( 25 )

设计了一种在线校准装置,对高压釜温度均匀性、轴向温度场、径向温度场、温度稳定度进行了校准,确定了高压釜有效加热区大小,分析了高压釜温度均匀性测量结果不确定度来源,确定了其不确定度评定方法,采用多家实验室比对法验证了校准结果的可靠性。结果表明,采用的校准工装设计合理、实用性强,从根本上解决了高压高温在线校准的难题,多家实验室比对结果为满意,满足生产需求。

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