金属热处理

程茹, 田勇, 宋超伟, 王昊杰

2022, 47(9): 1-5. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.001

摘要 ( 230 )

PDF (660KB) ( 192 )

采用真空低压渗碳技术对304和316L奥氏体不锈钢进行表面强化,利用光学显微镜、扫描电镜、Thermo-Calc热力学软件、X射线衍射仪和显微硬度计等对渗碳层显微组织、相组成及硬度分布进行分析表征,计算了奥氏体不锈钢渗碳层中不同衍射峰的偏移量及渗碳前后晶格常数的变化量。结合钼对奥氏体不锈钢渗碳过程的影响,对比研究了304和316L奥氏体不锈钢渗碳后,在渗碳层深度、表面硬度及碳化物的析出规律等方面的差异。结果表明,经750 ℃真空渗碳2.6 h后,304和316L奥氏体不锈钢晶格常数分别增加了1.33%和1.14%,形成了由膨胀奥氏体和Cr₂₃C₆组成的渗碳层,Cr₂₃C₆在渗碳层中主要以条状沿膨胀奥氏体晶界析出,表面硬度较基体硬度均提升了两倍以上。

时效处理对挤压成型2195铝锂合金组织和力学性能的影响

王志文, 杨荣东, 黄元春, 李辉

2022, 47(9): 6-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.002

摘要 ( 134 )

PDF (587KB) ( 84 )

研究了热处理对挤压态2195铝锂合金组织和力学性能的影响。结果表明,固溶处理和人工时效处理对挤压合金的力学性能有显著的增强作用,这与析出相的类型、尺寸、数量密度和分布有关。2195铝锂合金在时效过程中的析出顺序为过饱和固溶体(SSSS)→GP区+δ′/β′(Al₃(Li,Zr))→δ′+θ′(Al₂Cu) +T₁ (Al₂CuLi)→θ′+T₁;其中T₁相在析出强化中起主导作用。2195铝锂合金经过525 ℃×60 min固溶后在170 ℃人工时效的峰时效时间是36 h,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为579 MPa、537 MPa和5.5%。

热处理时间对激光选区成形TC4钛合金组织及力学性能的影响

高星, 张宁, 丁燕, 蒋波

2022, 47(9): 12-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.003

摘要 ( 105 )

PDF (586KB) ( 64 )

采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机研究固溶时效工艺中时间参数对激光选区成形(SLM)TC4(Ti6Al4V)钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火态的SLM成形TC4钛合金的显微组织主要由连续的晶界α相(α_GB)、网篮状α相和β转变组织组成。经固溶时效处理后,试样的显微组织均呈现为网篮组织。在固溶温度为920 ℃,时效工艺为550 ℃×3 h,空冷的条件下,随着固溶时间从2 h增加为6 h,初生α相粗化明显,部分α_P相的晶粒长度可达16 μm;片状α相也发生粗化,晶粒长度由5~15 μm增长至20~30 μm,连续的晶界α相(α_GB)变得不连续,晶粒宽度由2.7 μm增长为4.4μm;同时,组织中出现了尺寸较大的α集束。试样的强度由1045.2 MPa增加为1156.9 MPa,断后伸长率由13.6%降低为6.7%。在时效温度为550 ℃,固溶工艺为920 ℃×2 h,水淬的条件下,随着时效时间从3 h增加为8 h,β转变组织的占比增加,初生α相的长度由40~60 μm减少为30~40 μm,晶界处连续的α_GB相晶粒宽度由2.7 μm增长为4.5 μm;片状α相稍有粗化,而试样的力学性能变化不大。因此,对于SLM成形TC4钛合金而言,在920 ℃固溶温度及550 ℃时效温度下,改变固溶和时效时间参数难以获得双态组织,且对综合力学性能的提高无显著影响。

微波烧结工艺对Ti-Mg复合材料组织和性能的影响

夏朋昭, 许莹, 蔡艳青, 赵思坛, 娄冰洁

2022, 47(9): 18-26. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.004

摘要 ( 90 )

PDF (583KB) ( 42 )

为了确定制备Ti-Mg复合材料的最佳微波烧结工艺,采用微波烧结制备了Ti-15Mg复合材料。采用扫描电镜、差热分析、X射线衍射、光学显微镜、压缩试验以及耐腐蚀性测试等系统性地研究了烧结温度、保温时间对复合材料微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,烧结温度为540~600 ℃,随着烧结温度的升高,复合材料的致密化程度提高,孔隙率降低,抗压强度增强,耐腐蚀性增强;烧结温度为600 ℃时,镁均匀地分布在钛基体中,复合材料的性能最佳,满足作为医用材料的性能要求;烧结温度继续升高则会导致复合材料中镁的大量挥发,孔隙率增加,复合材料的强度下降。微波烧结制备Ti-15Mg复合材料具有快速、稳定烧结的特点,因此保温时间对复合材料性能的影响不明显。

配分时间对低碳热轧F-Q&P钢组织和性能的影响

苏长珠, 吴润, 李钊, 吴腾, 秦金柱

2022, 47(9): 27-30. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.005

摘要 ( 92 )

PDF (587KB) ( 46 )

采用二辊可逆轧机,研究了弛豫-淬火配分(F-Q&P)工艺中配分时间对试验钢组织及力学性能的影响。研究表明,在弛豫-淬火配分(F-Q&P)工艺下,试验钢的组织主要以多边形铁素体、板条马氏体和残留奥氏体组成;当配分时间延长,试验钢的强度降低,屈强比先降低后升高,伸长率增加,加工硬化指数n值和残留奥氏体含量先增加后下降。进行60 s配分后,试验钢有最低的屈强比和最高的n值,分别为0.62和0.12,抗拉强度和伸长率分别为1090 MPa和19.0%, 力学性能最佳。

Fe-Mn-C-Al系TWIP钢热处理工艺参数优化

王凯, 王荣吉, 周童, 彭松

2022, 47(9): 31-35. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.006

摘要 ( 104 )

PDF (585KB) ( 51 )

为提高TWIP钢的屈服强度同时保留较好的塑性,利用BP神经网络和遗传算法对热处理工艺参数进行优化。以退火温度、保温时间和冷却方式为输入,屈服强度和伸长率的乘积为输出,建立3-4-1的BP神经网络模型,再通过遗传算法寻优,得到屈服强度和伸长率的乘积最大时TWIP钢的热处理工艺参数组合。结果表明,优化后的热处理工艺为:退火温度768 ℃、保温时间35 min、冷却方式为炉冷,并通过试验验证了预测结果的准确性。

平均道次压下率对异步轧制-固溶6016铝合金板材显微组织的影响

林凌峰, 袁鸽成, 杨濂, 丁灿培

2022, 47(9): 36-40. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.007

摘要 ( 75 )

PDF (584KB) ( 35 )

在累积变形量一定时,在异步轧机上分别采用9、5、3、2道次,平均道次压下率分别为16%、27%、40%、55%的工艺强剪切轧制了6016铝合金板材,并在加热炉中进行540 ℃固溶处理30 min。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪(XRD)对显微组织特征及宏观织构进行表征。结果表明,随着道次压下率增加,第二相数量增多,E、F及r-cube剪切织构强度增强。经固溶处理后,剪切织构强度略微下降。道次压下率为55%的合金板材在固溶后,基体晶粒及第二相粒子均得到细化,平均晶粒尺寸为44.5 μm,第二相粒子尺寸为0.3~0.5 μm,弥散分布在基体中。

退火工艺对Ti-4Al-2V合金组织及耐蚀性能的影响

王璐, 王峰, 张明伟, 刘瑞, 傅正元, 刘景顺

2022, 47(9): 41-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.008

摘要 ( 91 )

PDF (587KB) ( 54 )

对挤压成形Ti-4Al-2V合金棒材进行普通退火、再结晶退火、双重退火处理,并通过X射线衍射仪、扫描电镜对退火前后的组织结构进行表征。同时,通过电化学工作站测试钛合金在3.5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能,分析热处理工艺与合金腐蚀倾向间的相关性。结果表明,未处理合金棒材表面无明显宏微观缺陷,不同温度退火后钛合金主要组织为α相,960 ℃+570 ℃双重退火后,合金组织由粗晶粒状的α相和细针状的α相组成。未处理合金伴有网篮组织,经不同温度退火后获得少量魏氏组织和双态组织。通过分析不同温度退火后钛合金的极化曲线与交流阻抗谱可知,相比未处理合金,760 ℃退火后合金的自腐蚀电流密度较小,对应的极化电阻较大,腐蚀倾向较小,960 ℃+570 ℃双重退火后合金的Nyquist图显示最大的容抗弧,表明其耐蚀性能较好。

喷丸直径对GH4169合金性能和损伤演化的影响

李磊, 朱旭军, 张丽, 田福政

2022, 47(9): 47-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.009

摘要 ( 56 )

PDF (586KB) ( 37 )

采用半自动光学显微镜、激光共焦显微镜、MTS-Landmark电液伺服力学性能试验机等设备,研究了GH4169合金经不同直径弹丸喷丸处理后的微观组织和力学性能。利用数字图像相关方法(DIC),对材料单轴拉伸过程的表观损伤演化行为进行分析。结果表明,随着弹丸直径由ϕ0.6 mm增大到ϕ4.3 mm,GH4169合金的表面细晶层厚度由420 μm 增大到530 μm,其表面粗糙度最大较原始试样增大了80.8%。喷丸处理后,材料的屈服强度和抗拉强度均有所提高,其伸长率下降。随着塑性变形增加,喷丸前后GH4169合金的损伤演化规律相似,变形初期材料发生均匀变形且变形缓慢,损伤因子达到临界值后材料开始快速损伤。喷丸直径越大,临界塑性应变越小,材料越早发生快速损伤。建立了不同喷丸直径GH4169合金的损伤演化方程,对喷丸强化材料的寿命评估具有重要意义。

气雾化参数对SLM用1720 MPa级马氏体时效钢粉末特性的影响

刘再西, 卢德宏, 王长军, 刘振宝, 梁剑雄

2022, 47(9): 54-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.010

摘要 ( 76 )

PDF (586KB) ( 49 )

利用真空感应熔炼气雾化法制备1720 MPa级马氏体时效钢粉末,研究雾化压力、过热度、气体加热温度对粉末特性的影响。结果表明,当雾化压力较高、过热度较高、气体加热温度较高的情况下,金属粉末的细粉收得率较大,松装密度较高,流动性较好。最佳雾化参数为漏嘴孔径ϕ5 mm、雾化压力5.0 MPa、过热度245 K、雾化气体温度100 ℃。该工艺条件下的时效钢粉末球形度良好,粉末流动性为20.15 s/50 g,松装密度为4.23 g/cm。

脉冲磁场对7A04铝合金固溶工艺显微组织和力学性能的影响

程桥, 王军, 徐良, 田建明, 陈重毅, 麻永林

2022, 47(9): 60-64. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.011

摘要 ( 58 )

PDF (581KB) ( 37 )

通过光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度计、万能试验机,研究了脉冲磁场工艺参数对7A04铝合金固溶工艺下显微组织和力学性能的影响。结果表明,脉冲磁场可促进S相的分解并加速其合金元素的扩散,从而得到饱和度更好的固溶体组织。经过脉冲磁场固溶处理60 min后,固溶态7A04铝合金的抗拉强度提升约96 MPa,显微硬度提升约20 HV5,伸长率下降了约0.9%。分析认为,脉冲磁场在7A04铝合金固溶处理过程中,通过降低溶质原子的扩散激活能而提高扩散系数,加速了固溶过程,从而缩短了固溶时间。

深冷处理对15%SiC_p/2009铝基复合材料组织与力学性能的影响

潘冉, 刘宝胜, 曾元松, 曲海涛, 王东, 慕延宏

2022, 47(9): 65-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.012

摘要 ( 57 )

PDF (581KB) ( 39 )

采用硬度测试、X射线衍射物相分析、力学性能测试和透射电镜(TEM)观测等方式,研究长时间深冷处理对固溶-时效处理的碳化硅颗粒增强铝基复合材料组织与性能的影响,并从材料组织角度分析了深冷处理改善碳化硅颗粒增强铝基复合材料力学性能的机理。结果表明,与未经深冷处理的时效态铝基复合材料相比,经深冷处理的铝基复合材料试样提前2 h达到硬度峰值,约211.7 HV0.1,且整个时效阶段硬度均高于未深冷处理试样;时效早期(欠时效)阶段,经深冷时效处理的颗粒增强铝基复合材料试样组织中存在细小且均匀分布的针状析出相,而对比时效试样组织未见明显析出现象; 过时效阶段中,深冷-时效试样与时效试样均存在大尺寸析出相,且后者析出相尺寸、分布明显不均匀,但两者的力学性能随时效时间的延长而趋于近乎一致,说明深冷处理的影响降低。

热处理对EB铸锭直接轧制TC4合金板材组织和力学性能的影响

张浩泽, 王隽生, 宫鹏辉, 詹海艺, 王凯

2022, 47(9): 71-78. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.013

摘要 ( 68 )

PDF (585KB) ( 44 )

对电子束冷床炉熔铸的TC4钛合金扁锭,通过3个火次轧制获得了不同厚度的板材,研究了不同退火温度(750、780、810和850 ℃)对板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,一火轧制板材的显微组织破碎不充分,提高退火温度未能明显改变初生α相的形态,二火、三火轧制后原始片层组织逐渐完全破碎,等轴状初生α相比例相应提升,随着退火温度的升高,二火板材初生α相逐渐球化,三火板材初生α相在780 ℃开始逐渐长大,次生α相均呈现出增厚变宽的趋势。综合分析认为,一火板材在810 ℃、二火板材在840 ℃、三火板材在750 ℃退火后,获得了较好的强度和塑性匹配;通过对相应合金板材断口形貌分析,室温断裂机制和高温断裂机制均为典型的韧性断裂。

多轴锻造与T852热处理对Al-Cu-Li合金组织及力学性能的影响

钟立伟, 冯朝辉, 高文理, 陈军洲, 陆政

2022, 47(9): 79-86. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.014

摘要 ( 89 )

PDF (585KB) ( 45 )

采用SEM、EBSD、TEM和拉伸试验等方法,研究不同道次多轴锻造及T852热处理对Al-Cu-Li合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Al-Cu-Li合金经多道次多轴锻造后晶粒被显著细化,晶粒尺寸由均匀化退火态的450 μm减小至6道次的5 μm,晶粒细化机制以连续动态再结晶为主,且伴随不连续动态再结晶;6道次锻造合金经T852热处理后,晶界析出相呈不连续分布,晶内析出大量板条状T₁相及少量θ′相,与均匀化退火态粗化T₁相相比,时效析出T₁相发生了明显细化;6道次锻造且T852热处理后,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别高达544 MPa、462 MPa和8.6%,依次为均匀化退火态的2.0、2.4及4.1倍,而且相应的断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂。

固溶处理对低膨胀GH2909高温合金奥氏体晶粒长大的影响

陈琦, 周扬, 付健辉

2022, 47(9): 87-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.015

摘要 ( 112 )

PDF (580KB) ( 33 )

为了分析固溶温度和时间对GH2909高温合金奥氏体晶粒长大的影响,获得GH2909合金奥氏体晶粒长大规律,对GH2909高温合金在不同固溶温度(1000~1080 ℃)和不同固溶时间(1~4 h)下进行固溶处理。对不同固溶处理工艺后的GH2909合金奥氏体晶粒平均尺寸进行测量,建立了GH2909合金固溶处理时奥氏体晶粒长大模型。结果表明,GH2909合金奥氏体晶粒随固溶温度和时间的增加而逐渐长大,组织中的Laves相逐渐回溶,且当固溶温度小于1020 ℃时,GH2909合金具有较好的抗奥氏体晶粒粗化能力,可以有效指导GH2909合金锻造过程中的晶粒度控制。

316L不锈钢的低能量激光冲击强化工艺

覃恩伟, 刘丽霞, 刘成威, 陆海峰, 吴树辉

2022, 47(9): 92-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.016

摘要 ( 94 )

PDF (589KB) ( 37 )

以316L不锈钢作为模型材料,系统研究了低能量高重频激光冲击强化工艺。建立了激光光斑覆盖率概念,对于直径d为0.4~0.8 mm 间的光斑,其饱和覆盖率在6~7之间。在此饱和覆盖率条件下,机械手移动速率v与光斑直径d的匹配关系为v=70d。最大残余压应力随着光斑直径的减小而增大,当光斑直径d为0.4 mm时获得最大残余压应力为662 MPa,残余压应力影响层深度为565 μm。激光冲击强化区域表面粗糙度未明显增加,但与未冲击区域存在一定高度台阶。在1.59 GW/cm²激光功率密度下,该台阶高度为23 μm。

球墨铸铁行走轮的低温正火工艺

肖结良, 孙浩, 李飞, 胡平, 陈旌钢, 江兆峰

2022, 47(9): 98-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.017

摘要 ( 66 )

PDF (223KB) ( 43 )

对一种Cu微合金化球墨铸铁行走轮进行了低温正火工艺试验,获得了850 ℃和860 ℃正火后行走轮轮缘和轮辐的显微组织和力学性能数据。分析了合金元素Cu对球墨铸铁组织和性能的影响,以及对奥氏体化及珠光体形成相变温度区间带来的变化。结果表明,试验含Cu的球墨铸铁行走轮850 ℃正火就可以获得95%珠光体,达到完全正火的状态,力学性能符合QT650-4牌号的要求。比较了850 ℃和860 ℃正火后组织和性能,虽然都能满足要求,但860 ℃正火后表面硬度较850 ℃正火的高,机械切削性能相对较差。说明试验行走轮正火工艺温度窗口较窄,因此,选择850 ℃正火工艺为佳。该热处理工艺已在工程上得到应用,生产的行走轮已批量出口。

球化退火等温时间对高碳H13钢组织和性能的影响

郭志凯, 连明洋, 卓兴建, 叶蕾, 曹培泽, 王超锋, 商秋月

2022, 47(9): 103-107. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.018

摘要 ( 114 )

PDF (583KB) ( 35 )

采用不同的等温时间对高碳H13钢进行球化退火处理,并进行后续的淬火+回火处理,通过扫描电镜观察、硬度测试、冲击性能测试等方法,研究了等温时间对高碳H13钢组织和性能的影响。结果表明,随着等温时间的延长,淬回火处理后的高碳H13钢硬度先升高后降低,冲击性能先降低后升高,耐磨性先升高后降低。等温时间为2 h时,淬回火处理后高碳H13钢的晶界处分布较多条状和粒状碳化物,使其冲击性能下降。等温时间为3 h时,淬回火处理后高碳H13钢的晶粒内分布较多较大尺寸的粒状碳化物,使其耐磨性显著提高。等温时间为3 h时,高碳H13钢具有良好的综合性能。

高强韧工程机械用钢Q690D的淬火工艺优化

季德静, 杨维宇, 白雅琼

2022, 47(9): 108-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.019

摘要 ( 75 )

PDF (585KB) ( 46 )

通过全自动相变仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,研究880~1100 ℃淬火温度对30 mm厚Q690D钢显微组织、原始奥氏体晶粒尺寸、-20 ℃低温冲击性能和冲击断口形貌的影响。结果表明,当淬火温度低于950 ℃时,试验钢奥氏体平均晶粒尺寸小于10 μm,随着淬火温度的升高,Nb、V、Ti微合金碳化物溶入奥氏体量增加,-20 ℃低温冲击吸收能量逐渐升高;当淬火温度由950 ℃升高至1100 ℃,随着奥氏体晶粒快速长大,试验钢-20 ℃冲击吸收能量由最大值150 J降低至19 J;Q690D钢的最佳淬火工艺为950 ℃×20 min,水冷。

热处理工艺对N06600合金热轧板组织与性能的影响

温方明, 郝晓博, 曹恒, 张强, 李渤渤, 刘茵琪

2022, 47(9): 113-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.020

摘要 ( 83 )

PDF (588KB) ( 39 )

研究了热处理工艺对N06600合金热轧板组织与力学性能的影响。结果表明,N06600板材组织主要为奥氏体+沿晶界分布的网状碳化物+晶内碳化物。随着固溶温度的升高,碳化物含量逐渐减少,强度降低,当固溶温度升高至980 ℃,开始发生明显再结晶,同时部分晶粒已充分长大。当固溶温度继续升高至1020 ℃,组织再结晶完成,晶粒平均尺寸达到127 μm,碳化物全部固溶于基体中,强度大幅降低,伸长率显著增加,组织中出现了大量孪晶。N06600合金板材合金化程度低,碳化物含量较低,换向轧制制备的板材横纵向组织与性能差异较小,表现出了较低的各向异性,即使通过650 ℃+950 ℃和950 ℃+650 ℃二次固溶处理,或通过水淬加快冷却速度,组织与性能均保持良好的稳定性。

均热温度对不同成分980 MPa级高强钢组织和性能的影响

艾兵权, 邝霜, 田秀刚, 杨峰, 王玉慧, 逯志强, 王朝, 郝雷

2022, 47(9): 119-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.021

摘要 ( 82 )

PDF (585KB) ( 39 )

采用Gleeble-3500热模拟试验机对两种不同成分的1.4 mm厚冷硬带钢进行退火热模拟试验,并利用万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDS对所得热模拟退火试样进行力学性能和组织分析。结果表明,其他退火参数相同,低C高Mn成分前提下,添加合金元素Cr、Mo及高Si含量的C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢和不添加合金元素Cr、Mo且低Si含量的C-Mn-Si(低)钢经760、780 ℃均热退火可得到力学性能满足要求的980 MPa级双相钢。不同均热温度下,C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢组织均为铁素体、岛状马氏体和少量贝氏体,区别在于均热温度高的铁素体晶粒细小且数量较多,呈凹凸不平形貌,马氏体含量少一些,贝氏体呈针状或团簇状;C-Mn-Si(低)钢组织则由铁素体、马氏体、少量的贝氏体和残留奥氏体组成,区别在于均热温度高,铁素体晶粒细化,轧制特征不明显,马氏体含量少,贝氏体呈粒状且量较少。残留奥氏体呈亮白色条状,这种亮白色的特征主要是因为Mn的局部富集。两种试验钢组织差异本质上是Cr、Mo和Si 3种合金元素的含量差异影响过冷奥氏体稳定性引起的。

淬火温度对Cr5MoVNi钢组织和性能的影响

王世凯, 王睿, 康燕, 于志强, 闫志杰

2022, 47(9): 125-129. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.022

摘要 ( 81 )

PDF (583KB) ( 43 )

为了研究淬火温度对Cr5MoVNi钢组织和性能的影响,采用了1000、1050、1100、1150 ℃淬火、230 ℃回火的热处理工艺。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及压缩试验等方法研究了不同淬火温度下的微观组织和力学性能。研究发现,随着淬火温度升高,试验钢基体中的残留奥氏体明显增多,甚至转变为单一的残留奥氏体;试验钢的硬度单调降低;冲击吸收能量先升高后降低,在1100 ℃达到最大值20.1 J;压缩变形过程中,残留奥氏体发生TRIP效应,是压缩应变超过35%的原因所在。

控冷工艺对热轧双相钢组织与性能的影响

熊维亮, 梁文, 吴腾, 梁亮, 吴浩鸿

2022, 47(9): 130-133. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.023

摘要 ( 72 )

PDF (591KB) ( 31 )

基于合金减量化原则,通过热轧+超快冷技术得到了强韧性较好的600 MPa级热轧双相钢,研究了控冷工艺对其组织与性能的影响。结果表明,随着弛豫时间的减少和卷取温度的降低,钢中铁素体体积分数逐渐减少,铁素体晶粒尺寸逐渐减小,抗拉强度由602 MPa 增加至637 MPa,伸长率由31.0%减小至24.0%,屈强比为0.53~0.59,n值为0.17~0.21。综合考虑板形风险和力学性能,试验钢合适的卷取温度为150 ℃,合适的弛豫时间为7 s。

固溶处理对Incoloy825合金钢管组织和性能的影响

张玉成, 贾浩梅

2022, 47(9): 134-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.024

摘要 ( 84 )

PDF (584KB) ( 43 )

通过金相分析、拉伸试验和晶间腐蚀试验,研究了固溶处理对Incoloy825合金组织和性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,Incoloy825合金晶粒有长大趋势,但在不同温度固溶,晶粒生长速度有所不同,当固溶温度超过1000 ℃后,晶粒长大迅速,并伴生退火孪晶。当在950 ℃固溶时间小于30 min时,基体出现混晶组织,保温60 min后,混晶状态得以改善,基本为等轴晶,平均晶粒度为7级。随着固溶温度的升高和保温时间的延长,抗拉强度和屈服强度均有不同程度的下降,伸长率总体呈上升趋势。Incoloy825合金的晶间腐蚀速率随着固溶温度的升高和保温时间的延长呈现先下降后平稳的趋势,在950 ℃固溶60 min后,腐蚀速率基本稳定在0.12 mm/y左右,随着固溶温度继续升高,晶间腐蚀速率没有明显差异。Incoloy825合金在950 ℃固溶60 min后,其力学性能和耐晶间腐蚀性能综合效果最佳。

激光热输入对激光增材修复1Cr17Ni2不锈钢组织与力学性能的影响

范朝, 程宗辉, 张志强

2022, 47(9): 140-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.025

摘要 ( 65 )

PDF (585KB) ( 28 )

在1Cr17Ni2不锈钢上进行激光增材修复镍基高温合金粉末试验,研究了激光热输入对1Cr17Ni2钢修复接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,1Cr17Ni2钢激光增材修复接头分为熔覆区、热影响区和不锈钢基体,熔覆区上部为均匀分布的树枝晶结构,一次臂较为发达,且生长方向具有一致性,大致平行于熔覆高度方向生长,树枝晶尺寸随激光热输入的减小而逐渐减小,晶粒间的空隙逐渐增大;熔覆区中部和下部区域为短小的柱状枝晶结构,且生长方向具有一致性,随激光热输入的减小,尺寸略有减小。熔覆区主要由基体相γ、沿晶界析出的不规则δ相和MC相等组成;不锈钢侧热影响区主要由块状δ铁素体、奥氏体、马氏体及球状珠光体等组织构成,且与合金熔覆区存在着明显的分界线。随激光热输入的减小,熔覆区平均硬度呈现先增后减的趋势,在激光热输入为80 J/mm时,其硬度达到最大值330.64 HV0.2,较不锈钢基体提高了9.78%。

可控离子渗入对新型热作模具钢高温耐磨性能的影响

李文明, 罗德福, 廖宏毅, 潘虹吉

2022, 47(9): 146-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.026

摘要 ( 59 )

PDF (586KB) ( 43 )

借助高温摩擦磨损试验机、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计等研究了可控离子渗入(PIP)对新型热作模具钢显微组织及高温耐磨性的影响。结果表明,采用可控离子渗入技术处理后的新型热作模具钢试样表面形成了40 μm厚的致密且均匀的渗层。最外层的Fe₃O₄相能降低试样表面的摩擦因数,次表层的Fe_2-3N和Fe₄N能显著提高基体硬度。磨损温度低于 600 ℃ 时,Fe_2-3N和Fe₄N相稳定存在;磨损温度高于800 ℃时,Fe_2-3N和Fe₄N相转变为α-Fe相,形成含氮马氏体组织,提高了材料的抗高温磨损性能。

R350HT钢轨钢的连续冷却转变曲线

王瑞敏, 刘曼, 周剑华, 张琪, 苏雪, 徐光

2022, 47(9): 153-157. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.027

摘要 ( 82 )

PDF (585KB) ( 35 )

在Gleeble-3500热模拟试验机上对欧标R350HT钢轨钢进行不同冷却速度的热模拟试验,观察显微组织并测量硬度,绘制试验钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,在冷却速率为0.5~2.5 ℃/s时,组织以珠光体为主,有少量先共析铁素体。当冷却速度为3 ℃/s时,组织中出现马氏体。由于珠光体轨钢中不允许有马氏体组织,因此冷却速度应小于3 ℃/s。同时,随着冷却速率的增大,直至10 ℃/s,珠光体开始转变温度降低,这是因为随着冷却速率的增大,在高温区停留时间缩短,珠光体转变来不及发生,并且发生珠光体相变需要较大的过冷度。随着冷却速率增加至20 ℃/s,组织基本上为马氏体。当冷速大于20 ℃/s后,组织为单一马氏体。因此,马氏体临界转变冷速为20 ℃/s。

高钼无磁钢等温变形脆化现象及其机理

姜一鸣, 屈华鹏, 郎宇平, 冯翰秋, 陈海涛, 李向明

2022, 47(9): 158-163. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.028

摘要 ( 75 )

PDF (584KB) ( 28 )

采用Thermal-Calc热力学计算软件对高钼无磁钢碳化物析出热力学特征进行了计算。通过光学显微镜、扫描电镜等设备探讨了时效温度、等温变形+时效温度对试验钢析出行为的影响,并进行了冲击试验。结果表明,析出相主要在晶界处产生,试验钢析出敏感温度为700~900 ℃。在800 ℃下时效1 h后,试验钢晶界处可以明显观察到析出相的产生,为颗粒状。与无变形相比,析出相在变形条件下大量形成,形状为条带状,晶界明显变粗,与时效态试样相比,时效前的变形明显缩短了析出相的孕育时间,促进了析出相的长大。等温变形+时效后会显著降低冲击性能,断裂方式为韧性断裂。

微合金化Cu-Ni-Sn-P合金的组织和性能

熊书俊, 万佳, 陈金水, 郭诚君, 肖翔鹏

2022, 47(9): 164-170. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.029

摘要 ( 67 )

PDF (584KB) ( 35 )

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微维氏硬度计和涡流电导率仪,分析了不同镍锡比对Cu-Ni-Sn-P合金铸态、固溶态及时效态组织和性能的影响,从而优化了Cu-Ni-Sn-P合金中镍和锡元素的成分配比,同时研究了不同形变热处理工艺对Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金组织和性能的影响。结果表明,Ni∶Sn为1∶2时Cu-Ni-Sn-P合金(Cu-0.87Ni-1.82Sn-0.07P合金)的综合性能最佳,固溶时效处理后硬度最高达119.9 HV0.5,电导率为35.0%IACS。时效前经过30%预冷轧变形能提高时效峰值硬度,450 ℃时效后硬度可达164 HV0.5。断口组织多为韧窝,韧性较好,抗软化温度为480 ℃。时效强化析出相与位错为切过关系,析出相呈现为球形Ni-P颗粒;晶界处析出颗粒较大,晶内析出的颗粒普遍较小,尺寸介于几十纳米到数百纳米之间。

厚规格Q690D高强钢板的连续冷却转变行为

李敬, 刘辰, 杨跃辉, 苑少强, 艾晨光

2022, 47(9): 171-174. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.030

摘要 ( 84 )

PDF (585KB) ( 32 )

通过Gleeble-1500热模拟试验机,结合微观组织观察和硬度测试,绘制了Q690D厚规格钢板以不同速度连续冷却至室温的CCT曲线。结果表明,当冷速较低时,组织中存在先共析铁素体和珠光体区域,但其范围较小;冷却速度为3 ℃/s时,组织中出现板条贝氏体。试验钢在较宽的冷速范围内能够获得粒状贝氏体、粒状贝氏体+板条贝氏体组织。冷速达到15 ℃/s时,组织中即出现马氏体,试验钢淬透性较好,硬度值变化不明显。从试验钢板的调质组织观察发现,厚度截面不同位置的硬度值差异很小,组织特征相同,说明热模拟试验的结果同实际生产的厚规格钢板的组织及硬度具有高度的一致性。

选区激光熔化制备Ti-6Al-4V合金的热处理工艺及力学性能

李颖, 彭霜, 张婷, 柴象海, 翁依柳

2022, 47(9): 175-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.031

摘要 ( 95 )

PDF (592KB) ( 54 )

采用选区激光熔化技术(SLM)制备Ti-6Al-4V合金圆棒试样,通过不同的热处理工艺改善材料的拉伸性能,并对SLM制备的Ti-6Al-4V合金试样开展了高周疲劳性能测试。通过微观组织和疲劳试样断口分析,揭示了显微组织结构与拉伸性能的关系,以及Ti-6Al-4V合金的疲劳裂纹起始源和裂纹扩展机理。结果表明,热处理工艺对SLM成型Ti-6Al-4V合金的力学性能有显著的影响,920 ℃×1 h水冷,随后800 ℃×2 h炉冷的固溶时效热处理制度可以获得较好的综合室温拉伸性能。其室温组织为晶界上分布的α相和晶粒内部片层状分布的α+β相。SLM成型Ti-6Al-4V合金显微组织中的晶界形成与扫描路径相关,热处理过程中α相会优先在扫描分区搭接处析出。与手册锻件的疲劳寿命曲线比较,在同样的最大应力水平下,增材试样的疲劳寿命比锻件的疲劳寿命低,这种降低的趋势随着应力水平的降低而逐步增大。在400 MPa的应力水平下(R=-1),锻件的疲劳寿命已经在2×10⁷水平,增材试样的疲劳寿命依然较低,约为锻件的1%。SLM成型Ti-6Al-4V合金的应力疲劳寿命偏低,是由于试样中存在未熔合缺陷造成。扫描分区搭接处易产生未熔合缺陷,而疲劳裂纹也会沿着这些缺陷扩展。

Cr-Mo-Nb-Ti-B系1180 MPa级复相钢的性能稳定性

田秀刚, 刘靖宝, 邝霜

2022, 47(9): 182-187. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.032

摘要 ( 54 )

PDF (583KB) ( 36 )

设计开发了Cr-Mo-Nb-Ti-B系1180 MPa级高强复相钢产品。从组织控制的角度引入了贝氏体,以弥补铁素体与马氏体之间的软硬相高强度差,采用Gleeble-3500热模拟试验机、拉伸试验机和光学显微镜研究连续退火工艺中均热温度和过时效温度对复相钢力学性能及组织的影响规律。结果表明,均热温度在720~840 ℃时,随着温度的升高,贝氏体和马氏体含量逐渐增加,抗拉强度和屈服强度整体上不断提升,但超过840 ℃后抗拉和屈服强度降低。而随过时效温度的升高,抗拉强度呈单调递减趋势,屈服强度先波动后逐渐降低。当均热温度为790 ℃、过时效温度为280 ℃时,连退板的组织为铁素体、贝氏体和马氏体的复相组织,复相钢具备良好的加工成形性,折弯性、扩孔性能也均较同级别双相钢产品有大幅提升。

HRB400E抗震螺纹钢静态CCT曲线测定及组织分析

骆艳萍, 汪家晗, 李沐泽, 张云祥, 周建勋, 赵志恒

2022, 47(9): 188-193. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.033

摘要 ( 64 )

PDF (593KB) ( 36 )

利用膨胀法在Gleeble-3500热模拟试验机上测定了HRB400E抗震螺纹钢的静态连续冷却转变(CCT)曲线,采用光学显微镜OM、扫描电镜SEM和显微维氏硬度仪观察和测定了不同冷却速度下钢的显微组织和硬度,分析了冷却速度对该钢相变组织与性能的影响。结果表明,当冷速在3 ℃/s以下时,试验钢中组织为铁素体和珠光体,随着冷速的提高,试验钢中珠光体含量逐渐提高,片层间距不断减小;当冷速为4~10 ℃/s时,试验钢中开始出现贝氏体组织;当冷速＞10 ℃/s时,试验钢开始发生马氏体相变;并且随着冷速的提高,试验钢的硬度逐渐提高。冷却速度为2~3 ℃/s范围内,试验钢中珠光体含量、片层间距和力学性能均满足GB/T 1499.2—2018中规定,其结果与现场生产性能检验结果相符。在冷速为3 ℃/s生产的ϕ8 mm盘螺成品试样的珠光体含量和片层间距分别为47%和0.184 μm,下屈服强度R_eL、抗拉强度R_m、强屈比R_m/R_eL、屈标比R_eL/R^s_eL、断后伸长率A、最大力总伸长率A_gt分别为440 MPa、569 MPa、1.29、1.10、27.2%和17.8%。

0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢δ-铁素体含量及奥氏体晶粒度的控制

田伟, 潘伟, 钟庆元

2022, 47(9): 194-201. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.034

摘要 ( 63 )

PDF (587KB) ( 35 )

检验中发现0Cr16Ni5Mo钢的δ-铁素体含量超出技术协议规定值,为降低δ-铁素体的含量同时控制奥氏体晶粒度以满足材料使用要求,通过理论计算和热力学模拟分析δ-铁素体形成原因,后续采用不同温度的淬火和高温扩散对0Cr16Ni5Mo钢组织和δ-铁素体含量变化进行对比研究,另外采用两种循环热处理方式对奥氏体晶粒度进行控制。结果表明,随着淬火温度的提高,0Cr16Ni5Mo钢的奥氏体晶粒度不断增大,而对δ-铁素体含量的减少作用相对有限。高温扩散能使δ-铁素体明显减少,但当扩散温度大于奥氏体向δ-铁素体转变温度时,会相对延缓铁素体的溶解。进行1130 ℃的高温扩散后,可以采用850 ℃和830 ℃的变温循环相变热处理,消除马氏体组织遗传,均匀细化奥氏体晶粒。

高强度桥梁钢Q690q的连续冷却转变行为

周文浩

2022, 47(9): 202-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.035

摘要 ( 102 )

PDF (630KB) ( 38 )

利用MMS-200热模拟试验机、Imager M2m光学显微镜、JSM-6490LV扫描电镜和FV-ARS9000全自动维氏硬度计,对高强度桥梁钢Q690q在细晶奥氏体(晶粒度10级)、粗晶奥氏体(晶粒度6.5级)和细晶形变奥氏体(晶粒度10.5级、压缩变形30%)3种奥氏体状态下的连续冷却转变行为进行了比较研究。结果表明,冷却速率相同时,细晶奥氏体使相变开始温度、转变速率峰值温度和相变结束温度升高,而粗晶奥氏体有助于板条贝氏体和板条马氏体等中低温组织生成,而且生成的板条变得更为细长,但组织中原奥氏体晶界更清晰可见,其硬度明显提高;细晶奥氏体变形后,相变开始温度和转变速率峰值温度更高,从而使铁素体变得粗大,但能减少珠光体转变、促使无碳贝氏体生成,其硬度在冷却速率较低时比细晶奥氏体时要大,冷却速率较高时二者的硬度相差不大。

超高强度悬架弹簧用钢55SiCrNb的工业试制

陈焕德, 麻晗, 孙国才, 张宇

2022, 47(9): 208-213. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.036

摘要 ( 79 )

PDF (634KB) ( 28 )

研究了过冷奥氏体连续冷却相变行为,探索了冷却速率对组织的影响,在工业生产线试制出直径ϕ16 mm热轧盘条。通过拉拔和感应热处理试制出直径ϕ14.8 mm钢丝,钢丝组织为回火屈氏体+少量回火马氏体+少量残留奥氏体,抗拉强度大于2160 MPa,断面收缩率大于44%,可用于制造强度等级为2100 MPa的弹簧。

Inconel783高温合金螺栓的组织与织构

黄友桥, 李望, 朱新平, 黄一君, 张宁, 孟利

2022, 47(9): 214-219. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.037

摘要 ( 61 )

PDF (638KB) ( 29 )

研究了Inconel783高温合金螺栓的组织结构与织构特点,重点关注β相的分布与析出特征,并研究了高温应力松弛前后组织与织构的变化情况。结果表明,螺栓试样γ相晶粒分布较为均匀,同时存在弥散分布的γ′相析出。大颗粒的β相沿螺栓轴向成串分布,其分布特征与γ相晶粒取向及尺寸无关,主要由冶炼方式与热加工过程决定;较小的β相在γ相晶界与晶内、连续或孤立析出。织构方面,γ相与β相均未表现出强织构,与热加工过程中变化的多向应力状态有关。以螺栓轴向(x方向)为试样参考方向,γ相存在一定的<111>//x与<100>//x择优,其中前者强度稍高。高温应力松弛试验后,γ相组织、β相分布与各相织构均较为稳定。对该合金中发挥重要作用的小尺寸β相分析发现,其析出行为受到γ相基体取向与晶界特征影响,其中<111>取向晶粒内析出较多,孪晶界上β相析出不占优势。因此,通过控制热加工与固溶处理过程中γ晶粒尺寸与取向择优,有望调控其析出特征。

280VK冷轧高强钢退火过程的组织演变及析出机理

谯德高, 罗晓阳, 胡双喜, 侯园园, 张志坚, 唐兴昌

2022, 47(9): 220-226. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.038

摘要 ( 74 )

PDF (629KB) ( 34 )

对热轧态280VK微合金高强钢经冷轧后取样,在不同温度下进行退火处理。对退火试样组织进行SEM、TEM、EBSD观察,以及析出物含量测定和力学性能测试分析,揭示退火工艺对冷轧高强钢组织结构、织构演变和力学性能的影响。结果表明,试验钢经退火处理后,基体中产生大量TiC析出粒子;随着退火温度升高,基体晶粒度减小,析出粒子尺寸增大但数量减少,屈服强度、抗拉强度降低,伸长率升高。热力学计算表明,试验钢中析出相的优先级顺序为TiN＞AlN＞TiC,析出相以TiC为主。

硅含量对耐热球墨铸铁显微组织和力学性能的影响

赵竞, 王丽萍, 冯义成, 姜文勇, 王雷, 郭二军

2022, 47(9): 227-233. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.039

摘要 ( 104 )

PDF (631KB) ( 33 )

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸试验机测试分析手段,研究硅含量对耐热球墨铸铁显微组织和室温、高温力学性能的影响规律。试验结果表明,随着硅含量的增加,石墨圆整度逐渐下降,硅含量(质量分数,下同)达到3.8%时,基体中开始出现碎块状石墨,球化级别为3级。随着硅含量从2.8%增加至4.8%,珠光体含量从51.06%减少至8.65%。随着硅含量的增加,室温抗拉强度先上升后下降,伸长率逐渐下降,当硅含量为3.8%时,抗拉强度为726 MPa,伸长率为1.6%。随着硅含量的增加,高温抗拉强度逐渐上升,伸长率逐渐下降,当硅含量为4.8%时,抗拉强度为532 MPa,伸长率为6%。室温拉伸断口出现大量的解理面和河流花样,表现形式为脆性断裂。高温拉伸断口出现韧窝和撕裂棱,拉伸断口表现形式为韧-脆混合型断裂。

钒对Cr12Mo模具钢渗氮层及其摩擦学行为的影响

梅浪, 方长洋, 黎秋萍

2022, 47(9): 234-239. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.040

摘要 ( 78 )

PDF (631KB) ( 33 )

在Cr12Mo和Cr12MoV模具钢表面进行气体渗氮处理,对比分析了V对Cr12Mo模具钢渗氮层显微结构及其摩擦学行为的影响。结果表明,气体渗氮后两种模具钢的表面均制备出深度约120 μm的渗氮层,由表及里依次为渗氮层、扩散层和基体;V提高了模具钢的耐磨性,Cr12MoV表现出较好的耐磨效果;相比V对模具钢基体和扩散层硬度的提升而言,V对渗氮层最大硬度值附近区域的硬度提升幅度更为明显;V对两种模具钢渗氮层耐磨性的影响并不明显,但V的主要贡献在于促进了渗氮时N的有效渗入,大大提高了渗氮层与扩散层间的界面结合力,避免了渗氮层与扩散层间的开裂,促使磨损机制由疲劳磨损转变为黏着磨损,进一步提高了渗氮层的服役寿命。

Nb对00Cr21Ni6Mn9N不锈钢显微组织和晶间腐蚀敏感性的影响

闫治坤, 陈海涛, 郎宇平, 屈华鹏, 冯翰秋, 刘荣佩

2022, 47(9): 240-244. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.041

摘要 ( 61 )

PDF (636KB) ( 32 )

为了研究Nb对00Cr21Ni6Mn9N不锈钢固溶后显微组织和耐晶间腐蚀性能的影响,分别在950、1000、1050、1100、1150和1200 ℃对含Nb量(质量分数,下同)为0.057%和不含Nb的00Cr21Ni6Mn9N不锈钢进行1 h固溶处理,并观察其微观组织。结果表明,固溶温度在950~1200 ℃时,00Cr21Ni6Mn9N不锈钢的晶粒尺寸随着固溶温度的升高而增大,Nb的加入促进00Cr21Ni6Mn9N不锈钢中混晶组织的出现,提高其完全再结晶温度。不含Nb的试验钢在1000 ℃以上固溶后即可获得晶粒大小均匀的组织,而含0.057%Nb的试验钢则需要在1100 ℃以上才可以获得均匀组织,且其尺寸略大于无Nb钢在1000 ℃时完全再结晶的晶粒。随着固溶温度的升高和晶粒尺寸的长大,析出的Z相含量降低,晶粒界面能减小,在1150 ℃和1200 ℃固溶1 h后,Nb对晶粒的细化作用和温度升高造成的晶粒长大程度变得不再明显。两种成分的钢均具有较低的晶间腐蚀敏感性,含Nb量为0.057%的00Cr21Ni6Mn9N不锈钢其再活化率R_a值较不含Nb的钢进一步降低。

Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢显微组织和力学性能的影响

关蕴奇, 李亮, 胡文祥, 史正良, 徐嘉

2022, 47(9): 245-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.042

摘要 ( 159 )

PDF (632KB) ( 44 )

使用直读光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪和力学试验设备,研究了Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量、硬度、室温抗拉强度和室温冲击性能的影响。结果表明,随着Ni含量从1.346%增加至1.618%,40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量无明显变化,但α-Fe的晶格畸变增大;在不同回火温度下,试验钢的硬度均提高5~10 HV;450 ℃回火的高Ni含量钢的抗拉强度比低Ni含量钢高78 MPa,抗拉强度的提高幅度则随着回火温度的升高而减小;然而在残留奥氏体含量几乎不变的条件下,Ni含量增加反而会使450、500 ℃回火后钢的冲击吸收能量降低约50%。

Ti_x(AlNbZr)_100-x系多主元合金力学性能的第一性原理研究

张倩, 李志昂, 刘倩倩, 刘宏武, 王青峰

2022, 47(9): 250-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.043

摘要 ( 64 )

PDF (638KB) ( 27 )

通过对合金的固溶体参数以及相比例图进行计算,研究了Ti_x(AlNbZr)_100-x系多主元合金的固溶体相形成规律,运用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Ti含量变化对Ti_x(AlNbZr)_100-x系多主元合金结构稳定性以及力学性能的影响。结果表明,Ti_x(AlNbZr)_100-x系多主元合金可以形成稳定的固溶体相,且合金主要由BCC相和Al₃Zr₅相组成,随Ti含量增加,合金的液相线降低,Al₃Zr₅相的相形成温度减小,直到Ti含量为60%~70%时,Al₃Zr₅相消失,合金由单一BCC相组成;Ti含量增加可以提高合金的结构稳定性,当Ti含量为25%~70%时,合金具有良好的力学稳定性,合金的体积模量、剪切模量以及杨氏模量随着Ti含量的增加呈上升趋势。Ti_x(AlNbZr)_100-x系多主元合金的基态能量和形成热随着Ti含量的增加而降低,表明增加Ti含量可以增加该合金系的热力学稳定性,使合金更易形成固溶体相。

16Cr3NiWMoVNbE钢C型环真空低压渗碳及淬火有限元模拟

袁丽, 贺笃鹏, 何欣, 秦湘阁

2022, 47(9): 257-263. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.044

摘要 ( 70 )

PDF (628KB) ( 36 )

通过马氏体转变动力学和碳浓度的扩散系数有限元模型,对16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢C型环进行真空低压渗碳淬火的温度场、浓度场、组织场、以及应力场的研究。结果表明,渗碳淬火后,得到碳浓度分布,可以很好地解释表层部分的最终马氏体分布情况,为预测齿轮钢渗碳淬火后碳浓度分布和马氏体分布提供了可靠依据。

铈-硫易切削钢平衡析出相热力学计算与分析

王英虎

2022, 47(9): 264-271. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.045

摘要 ( 46 )

PDF (647KB) ( 32 )

采用Thermo-Calc热力学软件对铈-硫易切削钢300~1500 ℃范围内的析出相进行了热力学计算,并得到了平衡凝固相变路径图。此外,还讨论了Ce、S含量对Ce₂O₂S平衡相的影响和S、Mn含量对MnS平衡相的影响。结果表明,铈-硫易切削钢中平衡析出相主要有Ferrite、Ce₂O₂S、Corundum、Austenite、M₂(C,N)、Liquid、M₂₃C₆、MnS、Sigma、Spinel与M(C,N);随着Ce含量增加,Ce₂O₂S的析出量逐渐增加,但是S含量变化对Ce₂O₂S相的析出几乎没有影响;随着S含量增加,MnS平衡相的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐增高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高;铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物;通过添加稀土Ce,铈-硫易切削钢中球形稀土复合夹杂物所占比例较高,长宽比≤3的硫化物占比达到84.86%,硫化物的形态控制取得了较好的效果。

汽车用高强塑积中锰钢的研究进展

王明明, 马飞, 裴未迟, 李冬冬, 龙海洋, 纪宏超, 刘帅

2022, 47(9): 272-280. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.046

摘要 ( 85 )

PDF (630KB) ( 54 )

以高强塑积中锰钢为对象,重点探讨了高强塑积中锰钢合金化、热加工工艺对组织调控的影响机制,以及不同组织对中锰钢强塑积的影响,为高强塑积中锰钢的研发、制备提供参考。此外,对中锰钢组织调控、性能强化的进一步研究也提出了相关建议。

压力容器现场焊后热处理技术应用现状及发展趋势

王志刚, 罗永智, 秦作伟

2022, 47(9): 281-285. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.047

摘要 ( 92 )

PDF (635KB) ( 41 )

综述了压力容器现场焊后热处理技术的国内外研究发展动态。简述了现场焊后热处理方法及国内外研究者已取得的部分研究应用成果,并展望了超大直径超大厚壁容器焊后热处理技术的研究应用方向。

输入轴的防渗碳涂料自动涂敷设备设计开发和应用

夏晓宇, 范欣, 韦汉伟

2022, 47(9): 286-292. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.048

摘要 ( 68 )

PDF (630KB) ( 42 )

通过设计开发输入轴防渗碳涂料自动涂敷专用设备,它可靠性、可控性、再现性、重复性、安全性、维修便捷性好,并开发出一套完整的涂敷工艺,经过反复验证,符合防渗碳范围的技术要求、重现性好。

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