金属热处理

团结、奋进、求实、奉献——热处理学会六十年

徐跃明

2023, 48(10): 1-7.

摘要 ( 34 )

PDF (1144KB) ( 96 )

烧结稀土钕铁硼磁体的物理稳定性与提升方法探讨

吴玉程, 刘家琴

2023, 48(10): 8-14. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.001

摘要 ( 80 )

PDF (1681KB) ( 105 )

烧结稀土钕铁硼作为一种重要的功能材料,被广泛应用于汽车、医疗器械和航空航天等领域。本文综述了烧结稀土钕铁硼的制备与应用、物理稳定性控制,通过粉末冶金制备工艺,优化稀土钕铁硼合金成分和调控晶界结构,探索影响其稳定性的微观机理,分析烧结钕铁硼磁体在不同条件下的稳定性,指出稀土钕铁硼磁材的化学成分、微观组织结构对其磁场稳定性和温度稳定性的作用。

冷作模具钢DC53热处理增韧技术

袁志钟, 陈露, 张伯承, 王梦飞, 刘海明, 牛宗冉, 王致远, 程晓农

2023, 48(10): 15-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.002

摘要 ( 113 )

PDF (6461KB) ( 53 )

采用了A-Q-A(Austempering-quenching-austempering)和A-Q-T(Austempering-quenching-tempering)的复相热处理工艺来提高冷作模具钢DC53的韧性,分析了热处理工艺对DC53钢微观组织和力学性能的影响,并与常规热处理工艺(淬火-高温回火,Q-T)进行对比。结果表明,A-Q-A和A-Q-T试样均得到下贝氏体/马氏体(LB/M)的复相组织,并且残留奥氏体(A_R)的含量分别为21.7%和16.5%,A-Q-A和A-Q-T试样的硬度分别为59.6 HRC和59.9 HRC,略低于Q-T试样的62.3 HRC,但是这两种工艺的冲击吸收能量分别为84.9 J和87.3 J,远高于Q-T试样的35.6 J,其原因是复相组织引起的细晶强化、形变强化以及A_R的增多。因此,LB/M复相热处理工艺实现了优异的强韧性配合,使DC53钢可以用在存在冲击的服役环境中。

不同热处理工艺对大厚度桥梁钢组织和性能的影响

杨颖, 徐宏亮, 王玉博, 武会宾, 毛新平

2023, 48(10): 23-28. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.003

摘要 ( 68 )

PDF (4584KB) ( 54 )

研究了不同热处理工艺对C-Mn-Nb-V成分体系大厚度耐候桥梁钢组织特征的影响。利用光学显微镜、扫描电镜(SEU)和背散射电子衍射(EBSD)研究了TMCP、TMCP+回火和TMCP+调质3种不同工艺下钢板的组织演变特征。结果表明,采用TMCP工艺处理后,钢板组织为粒状贝氏体、多边形铁素体以及M/A岛组成的复相组织;采用TMCP＋回火工艺处理后,回复和再结晶程度高,M/A岛消失,组织细小均匀,最终组织为粒状贝氏体和多边形铁素体;采用TMCP＋调质工艺处理后,得到了粒状贝氏体、多边形铁素体和少量的M/A岛的混合组织,晶粒在再结晶后略有长大。因此,TMCP＋回火工艺后,钢板的显微组织最为优良,综合力学性能最好。

热处理调控冷喷涂金属沉积层微观特性及性能研究进展

李波, 王豪, 刘博, 吴丽娟, 张群莉, 姚建华

2023, 48(10): 29-36. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.004

摘要 ( 48 )

PDF (3144KB) ( 67 )

冷气动力学喷涂,又称冷喷涂(Cold spray,CS),是一种基于喷涂材料塑性变形实现固态沉积技术,可用于金属零部件的表面功能涂层制备以及增材制造/再制造。但目前冷喷涂技术还存在孔隙率高、界面结合弱、塑性差等问题,后续热处理常被用于冷喷涂沉积层微观组织及性能调控的有效手段。因此,本文综述了利用后续热处理调控冷喷涂金属沉积层微观结构及性能的研究现状,通过热处理可以对冷喷涂沉积层的致密性、组织物相以及应力状态等微观特性进行优化,从而改善沉积层的显微硬度、耐磨/耐蚀、导热/导电、强度以及塑性等性能。

海工用低合金高强钢厚板的组织与力学性能

崔树刚, 史长鑫, 谷国超, 许文花, 吕宇鹏

2023, 48(10): 37-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.005

摘要 ( 47 )

PDF (5072KB) ( 64 )

采用TMCP后600 ℃回火的工艺生产了厚度为80 mm的420 MPa级高强度低合金宽厚板,利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜、力学性能检测等手段,研究了其组织性能随厚度方向的变化规律。结果表明,TMCP钢板的晶粒尺寸分布在6~10 μm,组织主要为粒状贝氏体及块状铁素体,且表面处以贝氏体为主,心部以铁素体及碳化物为主;钢板600 ℃回火后在铁素体晶界有较多渗碳体析出,Nb、Ti元素的碳化物存在复合析出的现象。力学性能测试结果表明,宽厚板表面处的屈服强度可达542 MPa,而心部处的屈服强度为384 MPa。样品断裂方式以微孔聚集性断裂为主,且微孔多在铁素体板条间及夹杂物处形成。各强化机制对屈服强度的贡献中,细晶强化、析出强化占主导地位。

20CrMnTi钢和20钢奥氏体晶粒长大行为对比

薛莉, 张立文, 丁浩晨, 张驰, 宋康杰

2023, 48(10): 45-49. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.006

摘要 ( 46 )

PDF (4229KB) ( 81 )

通过试验研究了20CrMnTi钢和20钢在不同保温温度(1000~1200 ℃)和不同保温时间(0~300 s)条件下的奥氏体晶粒长大行为,并基于试验结果建立了描述奥氏体晶粒长大行为的Sellars数学模型。通过对比两种钢的奥氏体晶粒长大模型计算值与试验值的平均相对误差(AARE)和相关系数(R),验证了模型的可靠性。试验与模拟结果表明,随着加热温度的升高,试验钢晶粒尺寸都有明显的增加;随着保温时间的延长,在前60 s晶粒尺寸增长快速,之后增速减缓。但在相同试验条件下,20CrMnTi钢的奥氏体晶粒尺寸都明显小于20钢,且没有出现晶粒异常长大现象,说明Ti元素的添加具有明显细化组织的作用。

歧管式全金刚石微通道表面终端及换热性能

冯旭瑞, 韦欣怡, 张建军, 郑宇亭, 陈良贤, 刘金龙, 李成明, 魏俊俊

2023, 48(10): 50-58. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.007

摘要 ( 46 )

PDF (4182KB) ( 56 )

采用直流电弧等离子体喷射装置沉积金刚石膜,利用高能激光将其加工成Z型歧管式全金刚石微通道,对微通道进行氢等离子体处理、酸处理和氟等离子体处理后获得氢终端、氧终端和氟终端。通过搭建泵驱两相流体测试平台开展金刚石微通道换热性能测试。研究发现,在恒定热流处理过程中,随运行时间增加,氢终端歧管式全金刚石微通道疏水性能快速降低;氧终端的亲水性能降低后趋于稳定;氟终端表面最为稳定,其疏水特性经初期轻微降低后保持恒定。同时,发现氧终端和氟终端的歧管式全金刚石微通道对沸腾初期换热以核态沸腾为主导,其核态为泡状流和弹状流。继续加热,大量气泡汇聚形成环形流,此时薄膜蒸发成为主导机制。疏水性的氟终端微通道会加速气泡成核,在流动沸腾状态下传热性能要大于氟终端。气泡过度的形成造成逆流的发生,氧终端微通道可以延缓逆流的发生,表现出更高的沸腾起始点和临界热流密度。而在沸腾状态氟终端微通道的传热系数高于氧终端,氟终端为更加适合的制备疏水性金刚石热沉的表面改性技术。

同一成分双相钢热处理与组织性能调控

张钰, 王灵禺, 杨凯, 卢琦, 徐伟

2023, 48(10): 59-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.008

摘要 ( 53 )

PDF (2538KB) ( 48 )

通过调控等温温度,将同一成分的低碳Si-Mn-Cr试验钢在不同的热处理工艺下实现了590、780和980 MPa 3个强度级别双相钢的制备。结果表明,随着等温温度的提高,最终室温组织中的马氏体含量增加,试验钢的抗拉强度和屈服强度随之提高,总延伸率下降。与临界等温工艺相比,加入过时效步骤后,达到相同强度时,所需要的等温温度更高,组织中的马氏体分数更高。且随着过时效温度的升高,达到相同强度级别时所需的等温温度进一步提高,马氏体分数进一步增加。利用同一合金成分,采用两种热处理工艺,都可制备590、780和980 MPa 3种不同强度级别的双相钢。但当前试验钢的合金成分采用临界等温-过时效热处理工艺时,在高强度规格(980 MPa)下其组织接近全马氏体,不符合实际双相钢的组织特性。

时效工艺对超低温成形2060铝锂合金组织及性能的影响

贾延祯, 易幼平, 黄始全, 董非, 黄珂

2023, 48(10): 66-71. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.009

摘要 ( 35 )

PDF (4515KB) ( 31 )

通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)表征分析及单轴拉伸测试等手段,研究了时效温度与时间对2060铝锂合金力学性能及组织演变的影响,获得与超低温成形相适配的最佳时效工艺参数。结果表明,在时效初期,合金的析出相以球状δ′相和针状T₁相为主;随着时效时间的延长,T₁相不断形核长大,而δ′相数量不断减少,T₁相对位错运动的阻碍作用增大,合金强度不断提高并到达峰值。随着时效时间进一步延长,T₁相的数量不再变化,但其形态变得粗大,合金强度有所下降。分别在165、175、185 ℃进行时效时,随着时效温度的升高,合金到达峰值时效的时间变短,但与较高温度时效相比,较低温度时效后析出相形态更加细长,分布更加弥散,合金峰值时效强度更高。超低温成形2060铝锂合金采用165 ℃×35 h的时效工艺后可获得最佳的综合力学性能,此工艺下获得的合金屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为494 MPa、538 MPa和6%。

淬火温度对非均质淬火-配分钢组织和性能的影响

张超, 尉贺宝, 熊志平

2023, 48(10): 72-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.010

摘要 ( 58 )

PDF (4187KB) ( 55 )

采用以Mn配分珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺,研究了淬火温度对非均质淬火-配分钢的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时,可在淬火后获得由富Mn片状残留奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体区域。随淬火温度的升高,高温奥氏体向马氏体转变的驱动力降低,导致鬼珠光体区域减少,块状残留奥氏体数量增多、且尺寸增大。由于鬼珠光体区域减少,马氏体板条的细晶强化效果减弱,造成屈服强度降低;块状残留奥氏体的增加,提供了更强烈的TRIP效应,同时改善了抗拉强度和均匀延伸率,但块状残留奥氏体形成的脆性马氏体降低了颈缩后的延伸率。由此可见,通过调控淬火温度,能够在保证高抗拉强度(约1600 MPa)和高断裂总延伸率(约20%)的基础上,实现对屈服强度和均匀延伸率的进一步调控。

高强钛合金层片组织拉伸变形中的裂纹萌生与扩展行为

黄晓文, 刘乐梁, 刘继雄, 王小翔, 孙巧艳

2023, 48(10): 78-86. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.011

摘要 ( 94 )

PDF (5886KB) ( 41 )

研究了Ti1300合金固溶时效处理后的层片组织在拉伸变形中的裂纹萌生与扩展机制,揭示了晶界魏氏体α相的形貌特点对裂纹萌生和扩展的影响规律。研究发现,合金拉伸断口为韧窝型穿晶断裂和沿晶开裂的混合形貌。随着沿晶开裂刻面数量减小,合金的断后伸长率呈增加趋势。对断口附近二次裂纹萌生的位置进行统计,发现约77%的裂纹萌生在β晶界,约23%的裂纹萌生在β晶内。提出用裂纹萌生应变参数评价裂纹萌生对应的应变量,发现晶界处萌生裂纹对应的应变量小于晶内萌生裂纹,表明裂纹在晶界萌生所需的应变量较小。对于在晶界萌生的裂纹,约88%萌生在没有魏氏体的晶界,约12%萌生在有魏氏体的晶界,表明晶界魏氏体组织能有效抑制晶界裂纹的萌生。断裂过程中高强钛合金层片组织的裂纹扩展路径为穿晶和沿晶扩展的混合形式,有魏氏体的晶界能使裂纹路径发生偏转。

基于改进U-Net的喷射成形高速钢碳化物提取算法

陈家树, 侯国栋, 周继宽, 刘天琪, 邓百川, 张祥林

2023, 48(10): 87-93. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.012

摘要 ( 39 )

PDF (2766KB) ( 47 )

针对当前利用数字图像处理算法及深度学习模型对钢中碳化物进行定量分析时,存在准确率低、提取效果不佳导致的分析误差较大等问题,提出一种基于U-Net改进的喷射成形高速钢碳化物分割算法GSG-Unet,旨在对钢中不同种类的碳化物进行准确高效地分割提取,以便进行自动化定量分析。通过添加ConvNeXt模块和CBAM注意力机制加强了模型的特征提取能力和处理漏检问题能力,使分割效果有显著提升。结果表明,改进后模型的准确率、召回率、类平均交并比和骰子系数分别为91.31%、87.52%、84.89%和83.16%,较原模型有较大提升。该模型能够精准地将MC碳化物和M₆C碳化物从马氏体基体上进行分割,为快速准确地进行高速钢中碳化物的自动化定量分析提供了有力技术支持。

退火对热轧Fe-36%Ni因瓦合金组织与性能的影响

何承渝, 蔡晨, 谷宇, 李静媛

2023, 48(10): 94-101. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.013

摘要 ( 33 )

PDF (7156KB) ( 28 )

通过背散射电子衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、热膨胀测试、硬度测试和拉伸试验等测试手段研究了退火对热轧因瓦合金显微组织、晶界分布、热膨胀性能和力学性能的影响。结果表明,热轧后的合金为单一奥氏体组织并具有较低的热膨胀系数。退火温度从600 ℃升高到900 ℃,合金的再结晶比例不断提高并形成大量∑3孪晶界,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,热膨胀系数逐渐降低,强度降低而塑性增加,其中900 ℃保温10 min后合金完全再结晶并伴随大量的退火孪晶,抗拉强度和屈服强度分别为401 MPa和243 MPa,伸长率为55.8%,获得了最低的热膨胀系数0.89×10^-6℃^-1。

焊后热处理对T92/HR3C异种钢接头组织和力学性能的影响

靳达, 王智春, 韩哲文, 于井会, 王启冰, 康举

2023, 48(10): 102-108. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.014

摘要 ( 33 )

PDF (4478KB) ( 55 )

以Inconel 82焊丝为填充金属,采用手工钨极惰性气体保护焊对T92/HR3C异种钢进行焊接,经焊后热处理后,采用光学显微镜、透射电镜对接头各区的微观组织进行表征,并对接头的室温拉伸性能进行测试。结果表明,接头T92钢热影响区(HAZ)由板条马氏体和部分等轴亚晶粒组成,板条晶界上存在连续的M₂₃C₆碳化物,晶内碳化物溶解;HR3C钢HAZ组织表现出较高的热稳定性;焊缝金属由较粗大的奥氏体枝晶和M₂₃C₆碳化物组成,同时存在一定量的位错;接头室温拉伸断裂发生在HR3C钢侧熔合区附近的焊缝,呈现为韧性断裂。

高温热处理对电沉积镍微观组织和力学性能的影响

张涵, 高月月, 乔及森, 夏天东

2023, 48(10): 109-115. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.015

摘要 ( 31 )

PDF (4723KB) ( 43 )

为了提高电沉积镍后续塑性变形能力,利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度仪、电子万能材料试验机等手段,研究高温热处理对电沉积镍微观组织和力学性能的影响。结果表明,经热处理后,电沉积镍(111)面的衍射峰强度几乎是最强的;始极片晶粒优先长大,逐渐跨界面生长,沉积层晶粒也逐渐长大,微观组织趋于均匀化。经高温热处理后其显微硬度明显下降,从185 HV0.2降低至79.1 HV0.2,最高降低了57%;其中1100 ℃×8 h热处理后电沉积镍始极片与沉积层间界面消失,整体组织均匀性最佳,平均抗拉强度降低了31.13%,平均伸长率提高了128.46%,为最优的高温热处理工艺。

基于Murty失稳判据的Cu-9Ni-6Sn-0.04Cr合金热加工行为

宋涛, 许斯洋, 李英龙, 丁桦

2023, 48(10): 116-122. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.016

摘要 ( 34 )

PDF (3649KB) ( 43 )

以新型Cu-9Ni-6Sn-0.04Cr铜合金为研究对象,采用MMS-200热模拟试验机,在变形温度750~900 ℃,应变速率0.01~10 s^-1条件下进行单道次热压缩试验,探究不同变形温度和应变速率对Cu-9Ni-6Sn-0.04Cr铜合金峰值流变应力的影响,并用Prasad和Murty两种失稳判据对Cu-9Ni-6Sn-0.04Cr铜合金进行热加工图分析。结果表明,Murty失稳判据计算所得热加工图更适合Cu-9Ni-6Sn-0.04Cr铜合金,计算所得失稳区为750~900 ℃,0.1~10 s^-1,与该合金实际热压缩后的失稳分布基本相符。此外,合金在失稳区的高速变形区由于混晶组织的出现造成失稳,在低温低速变形区由于链状结构的出现造成失稳。

时效工艺对2219铝合金组织和力学性能的影响

王会敏, 李炎光, 马秉馨

2023, 48(10): 123-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.017

摘要 ( 92 )

PDF (3318KB) ( 22 )

采用力学性能测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法,研究了时效工艺对2219铝合金组织和力学性能的影响。结果表明,在120 ℃时效时,合金时效响应缓慢,长时间处于欠时效状态,力学性能偏低,在150、165和175 ℃时效时,由于GP区和θ″相的叠加效应,时效强化曲线呈现双峰特征,时效过程分为欠时效、峰时效和过时效3个阶段,且随着时效温度提高,响应速度加快,到达峰值时间缩短,断后伸长率下降;综合考虑合金的强度和伸长率,2219铝合金适宜的时效工艺为165 ℃×24 h, 时效后合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率分别为412.2 MPa、310.8 MPa和7.9%。

退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响

谷艳霞, 江静华, 马爱斌, 吴浩然

2023, 48(10): 129-133. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.018

摘要 ( 32 )

PDF (1962KB) ( 25 )

采用等通道转角挤压对工业纯钛进行加工,获得了超细晶工业纯钛,并对超细晶工业纯钛在不同温度下进行短时退火,研究了退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响,研究表明,超细晶工业纯钛经300~400 ℃低温短时退火后,晶粒尺寸没有明显增大,基面织构增强,强度得到提升,产生退火强化现象,且保持良好塑性。随着退火温度提高,超细晶工业纯钛晶粒发生明显长大,强度逐渐下降。

高碳铬轴承钢的在线球化退火工艺

刘晓明, 张博, 吴冰冰, 孙刚飞, 邢云翔, 许荣昌, 李辉

2023, 48(10): 134-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.019

摘要 ( 47 )

PDF (2258KB) ( 47 )

对GCr15高碳铬轴承钢进行了不同工艺的热变形在线球化退火,采用SEM对在线球化退火后GCr15钢中碳化物的数量、尺寸、形貌进行了分析,并利用显微维氏硬度计进行了硬度测定,得出本试验在线球化退火工艺的最佳终变形温度T和冷却速率v。结果表明,当T=720 ℃、v=0.05 ℃/s时,碳化物的平均尺寸大、数量多、圆度好,且均匀分布在铁素体上,为最优工艺参数,而T=650 ℃、v=0.2 ℃/s时的球化效果最差。随着T的升高,球化比例不断提高;T相同时,v越低,球化时间越长,所得到的球状碳化物颗粒尺寸越大,球化效果越好。

等温淬火对H13钢组织、硬度和拉伸性能的影响

张剑平, 魏继成, 范滢清, 澭浩

2023, 48(10): 138-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.020

摘要 ( 69 )

PDF (2408KB) ( 28 )

对H13钢进行不同工艺的等温淬火和回火处理,探讨了等温淬火工艺对H13钢组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明,随着等温温度的降低,显微组织中马氏体板条被逐渐增多的下贝氏体分割、细化;试样的硬度随着下贝氏体的增多而降低;抗拉强度与伸长率具有相同的变化趋势,即随下贝氏体的增加先提高后降低,在340 ℃等温75 min再进行560 ℃×2 h和540 ℃×2 h两次回火后均达到最大值,并相对于普通淬火分别提高了23.5%和36.2%,说明马氏体/下贝氏体(M/B_L)复相组织中下贝氏体对H13钢拉伸性能的影响存在一个临界体积分数值。

回火温度对1100 MPa高强海工钢组织及析出的影响

赵宋, 亚斌, 罗小兵, 张兴国

2023, 48(10): 143-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.021

摘要 ( 37 )

PDF (8549KB) ( 50 )

采用OM、EBSD和TEM等分析方法对超高强含Cu海工钢经850 ℃淬火+不同温度回火处理后组织和力学性能进行了研究。结果表明,试验钢在425 ℃回火时出现硬度峰值435 HV5,这是基体中细小弥散分布的Cu(5 nm)粒子和少量的碳化物粒子的协同强化作用。在525 ℃过回火状态下,试验钢基体中Cu粒子发生粗化(6.5 nm),试验钢的强度下降,并且此时试验钢中脆化相M₃C渗碳体完全溶解转化为了更稳定的M₂C析出相、大角度晶界密度的增加和薄膜状逆转变奥氏体的含量增加等因素,使得-40 ℃时的冲击吸收能量KV₂从475 ℃回火的6 J提升至525 ℃回火的180 J,低温韧性得到了显著改善。随着回火温度的再次升高,马氏体基体软化更为明显,且 Cu粒子和M₂C碳化物进一步粗化,试验钢的强度明显降低。试验钢在525 ℃回火能获得良好的强韧性匹配,抗拉强度和屈服强度分别为 1188 MPa 和 1119 MPa,-40 ℃时的冲击吸收能量KV₂为 180 J。

基于正交试验的10CrNiCu低合金铸钢热处理工艺优化

黄冬, 杨超飞, 张宝伟, 周晓峰

2023, 48(10): 151-156. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.022

摘要 ( 27 )

PDF (4581KB) ( 21 )

通过正交试验及方差分析研究了正火次数、回火温度、回火时间对10CrNiCu低合金铸钢力学性能和组织的影响。结果表明:多次正火能够细化晶粒,从而提升铸钢屈服强度并提升其低温冲击性能。提高回火温度及增加回火时间可使铸钢铁素体及偏析带内的贝氏体中的M/A岛发生回复,从而导致屈服强度大幅降低,并在一定程度上提升低温冲击性能。但回火时间过长,碳化物和纳米Cu颗粒析出量增加,尺寸增大,导致低温冲击性能的提升并不显著。采用900 ℃正火2次+630 ℃回火4 h的热处理方案时,铸钢的屈服强度保持在440 MPa,-40 ℃和-80 ℃ KV₂分别达到246 J和137 J的较高水平。

NM500耐磨钢的QLT热处理工艺

张蒙, 吴光亮

2023, 48(10): 157-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.023

摘要 ( 33 )

PDF (3003KB) ( 29 )

对NM500耐磨钢进行940 ℃淬火+两相区淬火+回火(QLT)热处理,研究了两相区淬火温度(820~880 ℃)和回火温度(200~600 ℃)对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,在两相区淬火温度从820 ℃升至880 ℃的过程中,试验钢为马氏体和铁素体双相组织,且铁素体含量逐渐降低,马氏体含量增多,试验钢的强度和硬度提高,-40 ℃冲击吸收能量从67 J降低至33 J。在870 ℃两相区淬火,200~600 ℃范围内回火时,随回火温度的升高,板条马氏体和残留奥氏体逐渐分解,碳化物形态和分布发生变化;试验钢抗拉强度和硬度逐渐降低,低温冲击性能先降低后升高,试验钢达到良好强韧性匹配的回火温度区间为200~250 ℃。

A286合金激光焊接接头的组织与高温持久性能

郑超, 胡生双, 张兵宪, 张颖云, 颜家维, 欧阳德来

2023, 48(10): 163-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.024

摘要 ( 37 )

PDF (3833KB) ( 21 )

对A286合金板材进行了激光焊接和固溶时效处理,对比研究了激光焊接和固溶时效对合金焊接接头组织及高温持久性能的影响。结果表明,A286合金500 ℃高温持久性能高低顺序为激光焊接+固溶时效＞母材＞激光焊接。A286合金母材、激光焊接件和激光焊接+固溶时效件持久拉伸后均未出现晶粒明显拉长和明显持久蠕变。激光焊接件的焊缝呈明显枝晶组织,热影响区为等轴晶组织,焊缝与热影响区的过渡区窄,使焊缝和热影响区成为持久性能薄弱区域。固溶时效可降低偏析、消除残余应力,使焊缝与热影响区的过渡区变宽。激光焊接件高温持久断裂的断口韧窝浅,且存在解理面,而激光焊接+固溶时效件的断口韧窝均匀细小,呈现微孔聚集型断裂特征。从提高激光焊接件高温持久性能考虑,激光焊接后应进行固溶时效处理,改善焊接接头组织。

30CrMnSiNi2A钢螺纹零件局部感应回火工艺

王浩军, 杨平, 任树锋, 罗贤, 冉刚

2023, 48(10): 168-174. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.025

摘要 ( 65 )

PDF (3864KB) ( 32 )

对30CrMnSiNi2A钢螺纹试验件进行了局部感应回火工艺研究,对比研究了不同预处理(等温淬火+低温回火和真空油淬+低温回火)和不同感应回火工艺(单段式加热、两段式加热、两段式加热+移动补温)对工件回火后硬度分布的影响。结果表明,等温淬火+低温回火和真空油淬+低温回火后试验件的硬度和显微组织差别不大。由于集肤效应和端部效应,单段式感应加热会使试验件内部产生较大的径向和轴向硬度梯度,而两段式加热法可通过增设一段均温时间以消除集肤效应所造成的径向硬度梯度,通过感应器移动补温可消除端部效应所导致的轴向硬度梯度。两段式加热+移动补温的感应回火工艺可使试验件螺纹端头的硬度达到要求,并获得均匀的硬度分布。

固溶处理对低压铸造ZL114A铝合金力学性能及显微组织的影响

田少鲲, 王萍, 郁瑞兴, 陈鑫, 朱世豪, 高新亮, 黄艳军, 庄圆宏

2023, 48(10): 175-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.026

摘要 ( 34 )

PDF (4031KB) ( 29 )

以低压铸造ZL114A铝合金为研究对象,通过Jmatpro模拟以及布氏硬度计、万能试验机、光学显微镜等设备研究了ZL114A铝合金铸态的显微组织、力学性能以及固溶处理对组织、性能的影响规律。结果表明,铸态ZL114A铝合金的硬度仅为40.4 HBW,抗拉强度和屈服强度仅为126.0 MPa和66.0 MPa,伸长率为14.7%,基体为等轴枝状组织,主要由α-Al相、初生Si相、光滑细小的Mg₂Si相以及Al、Si共晶相组成。合金在540 ℃×6 h固溶处理后T6态的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为345.7 MPa、300.0 MPa和7.67%。随着固溶时间延长至14.5 h,合金性能及组织变化不大;在550 ℃固溶时,合金的力学性能、显微组织与540 ℃固溶时差异不大;而在530 ℃固溶时,由于Mg₂Si相回溶不充分,导致固溶强化和弥散强化效果偏低,合金力学性能较差。

时效处理对深冷轧制Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Er合金显微组织与力学性能的影响

谢尚恒, 孙有平, 何江美, 朱嘉欣, 方德俊

2023, 48(10): 182-187. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.027

摘要 ( 38 )

PDF (8341KB) ( 25 )

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等研究了时效处理对深冷轧制Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Er合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明,经时效处理后,Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Er合金中析出相数量增多,分布更均匀,主要为S(Al₂CuMg)相和θ(Al₂Cu)相。随时效温度的升高及时效时间的延长,部分第二相回溶、粗化,造成合金性能下降。深冷轧制态Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Er合金板材经180 ℃×8 h时效处理后获得了最佳综合性能,抗拉强度和断后伸长率分别为541 MPa和11.33%,比深冷轧制态铝合金分别提高了58 MPa和7.11%,此时合金的断裂类型为韧性断裂。

预时效处理对AlZnMgCu铝合金自然时效和烘烤硬化行为的影响

徐向美, 王琪晨

2023, 48(10): 188-191. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.028

摘要 ( 31 )

PDF (2647KB) ( 19 )

研究了一种AlZnMgCu铝合金的自然时效行为,利用预时效处理降低自然时效过程的硬化效果,提升人工时效过程的硬化效应。利用金相显微镜和透射电镜表征了微观组织结构,测试了显微硬度和拉伸性能。结果表明,预时效处理提高了AlZnMgCu铝合金的初始硬度,但经历12天的自然时效后,最终硬度反而小于固溶后直接自然时效的硬度,降低了24%(120 ℃预时效);预时效处理后的试样,经自然时效和180 ℃×20 min的人工时效处理后,屈服强度和抗拉强度分别增大了165 MPa和48 MPa,提高了55.9%和11.2%。固溶+自然时效处理后,基体内GP区尺寸大小不一,分布不均,而经预时效处理后,GP区尺寸和分布均匀,与α-Al基体呈共格关系;预时效+自然时效+人工时效后,η′相粒子尺寸均匀且弥散分布,与α-Al基体呈半共格关系,起到了明显的时效硬化作用。

异形C19210铜合金带材的热处理工艺

张振峰, 李翰冬, 陈伟, 秦柳馨, 林高用, 姜雁斌

2023, 48(10): 192-197. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.029

摘要 ( 27 )

PDF (3218KB) ( 25 )

结合企业生产实际,针对异形C19210铜合金带材连续挤压-三连轧-钟罩式等温退火-冷轧-连续退火-精轧的工艺方案中的两次退火工艺展开试验研究,以确定其可行的热处理方案。结果表明,C19210铜合金第一次钟罩式退火的较佳工艺为500 ℃×20 h,经冷轧后的导电率约89%IACS,硬度约120 HV0.5。第二次连续退火后合金带材厚料和薄料部分出现明显得性能不均匀现象;改用450 ℃×2 h等温退火处理时,精轧后合金异形带导电率达90.1%IACS,硬度达120 HV0.5左右,且厚料和薄料部分性能均匀。最终获得异形C19210合金带可行的制备工艺为连续挤压-三连轧-500 ℃×20 h罩式等温退火-冷轧-450 ℃×2 h等温退火-精轧。

深冷处理对5083Al-Mg合金组织和性能的影响

晋芳伟, 吉学英, 马秀勤, 高榆岚

2023, 48(10): 198-201. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.030

摘要 ( 30 )

PDF (1724KB) ( 28 )

试验研究了深冷处理时间对5083Al-Mg合金力学性能和硬度的影响。研究表明,5083Al-Mg合金的抗拉强度在0~72 h范围,随着深冷处理时间的增加而增大;深冷处理时间过长,对于进一步改善合金的抗拉强度反而不利。综合分析试验结果揭示,深冷处理改善合金力学性能的较佳处理时间为12~24 h。合金提高强度和硬度的机理是,在深冷处理过程中,合金基体组织发生晶格畸变、位错增殖和缠绕,同时伴随Al₃Mg₂相弥散析出。

热镀锌工艺对高Si系DH780钢力学性能及显微组织的影响

王建平, 富聿晶, 左远鸿

2023, 48(10): 202-206. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.031

摘要 ( 33 )

PDF (2556KB) ( 22 )

针对含高Si热镀锌DH780钢进行了热模拟试验研究,热模拟工艺试验主要对材料缓冷温度以及快冷出口温度进行了相关试验,缓冷温度试验中将缓冷温度设定为740、720以及700 ℃,快冷出口温度试验主要将快冷出口温度设定为460、400以及350 ℃。研究表明,缓冷温度设定较高时材料的屈服强度明显提高,当缓冷温度设定为740 ℃及720 ℃时,材料抗拉强度基本维持不变,但当缓冷温度设定为700 ℃时,材料抗拉强度略有降低,主要是缓冷温度降低造成材料中铁素体含量提高,快冷冷却速率降低,从而造成材料中马氏体含量降低,抗拉强度降低;在快冷出口温度试验中发现,当快冷出口温度设定为460 ℃时材料强度级别得到保证,但断后伸长率值接近标准下限,当快冷出口温度为400 ℃时,材料强度出现明显下降,主要是因为材料中出现贝氏体,造成材料中马氏体含量不足,当快冷出口温度设定为350 ℃时,材料力学性能优良,材料中存在少量残留奥氏体,马氏体弥散分布,获得了良好的断后伸长率,从而保证材料的成形性能。

Cu含量对铝锂合金组织、力学性能和腐蚀行为的影响

宗珂朴, 卢雅琳, 王健, 李兴成, 周东帅

2023, 48(10): 207-214. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.032

摘要 ( 30 )

PDF (4647KB) ( 17 )

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、万能试验机和电化学工作站等研究了T6时效处理Al-xCu-1.0Li-0.5Mg-0.4Zn-0.4Mn(x=2.0、3.2、3.4、3.6、4.0)合金板材的微观组织、力学性能及耐腐蚀性能。结果表明,Cu含量的增加促进合金的强度提升。当Cu含量为3.4%时,合金表现出优异的综合力学性能,其抗拉强度为360.4 MPa,伸长率为17.1%。铝铜锂合金的断裂形式在Cu含量为2.0%和3.4%时表现为韧性断裂、在Cu含量为3.2%时表现为混合断裂、在Cu含量为3.6%和4.0%时表现为脆性断裂。当Cu含量为3.2%时,合金表现出良好的耐腐蚀性能。Cu含量的增加有助于T₁相和立方相的析出,从而提高合金的力学性能,但过多的立方相会降低耐蚀性。

Mg-1Gd(Nd)-0.6Zr镁合金的显微组织和力学性能

张文玉, 吴远志, 叶拓, 杜伟肖, 刘先兰, 赵龙飞, 吴元祯, 全阳

2023, 48(10): 215-220. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.033

摘要 ( 30 )

PDF (3092KB) ( 18 )

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和拉伸试验等方法,研究了Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr镁合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能。结果表明,Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金平均晶粒尺寸小于Mg-0.6Zr合金的晶粒尺寸,由300 μm分别细化为100 μm和80 μm左右,晶界上分别有少量的颗粒状Mg₅Gd相和不规则形状的Mg₄₁Nd₅、Mg₁₂Nd相。挤压态Mg-1Gd-0.6Zr和Mg-1Nd-0.6Zr合金出现了变形晶粒和动态再结晶晶粒构成的双峰组织,时效后双峰组织更加明显。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的力学性能最好,抗拉强度为201.71 Mpa,比挤压态高3.6%,比铸态高23%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高2%。时效态Mg-1Nd-0.6Zr合金的伸长率为29.2%,比挤压态高4.3%,比铸态高46%,比时效态Mg-1Gd-0.6Zr合金高15.4%。

晶粒度等级对高铁车轮钢滚动摩擦磨损性能的影响

欧阳爱国, 余斌, 胡军, 刘燕德

2023, 48(10): 221-224. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.034

摘要 ( 37 )

PDF (2139KB) ( 22 )

采用GPM-30型轮轨滚动接触疲劳试验机对比研究了3种不同晶粒度等级的ER8高铁车轮钢试样的滚动摩擦磨损性能,通过测量摩擦因数、计算磨损率、观察表面磨损形貌来评价其磨损性能。结果表明,试样晶粒度等级越高,稳态平均摩擦因数越小,磨损率越低。晶粒度11.0级试样的稳态平均摩擦因数为0.19,磨损率为0.663×10^-5 g/m,而晶粒度10.0级、晶粒度9.5级试样的稳定平均摩擦因数分别为0.26、0.35,磨损率分别为1.326×10^-5、4.421×10^-5 g/m。晶粒度9.5级试样表面的剥落损伤严重,磨损率最高。晶粒度11.0级试样磨损后表面氧化严重,在表面形成了一定厚度的氧化层,氧化层在磨损过程中起到减小摩擦的作用,因此,试样摩擦因数较小。

中碳高硅高铝钢回火过程石墨析出动力学

万勇, 马冬, 迟敦苇, 田莉杰, 刘明启, 温永红

2023, 48(10): 225-230. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.035

摘要 ( 31 )

PDF (2697KB) ( 23 )

通过光学显微镜、扫描电镜及石墨粒子生长动力学方程对中碳高硅高铝钢回火过程组织及石墨粒子的析出行为和形核长大机制进行了系统研究。结果表明,中碳高硅高铝钢在680 ℃回火2、5和8 h后的石墨粒子总密度分别2539、4791和6405个/mm²,对应的石墨粒子平均尺寸分别为1.30、1.80和1.90 μm。在680 ℃回火过程中,石墨粒子主要在铁素体晶界形核,其临界形核尺寸约为0.6 nm,在铁素体中的长大行为遵循Ostwald 熟化规律,熟化速率为29.38 nm·s^-1/3。

GH4169合金固溶及冷拉过程的微观组织演变行为

杨春雷, 沈海军, 王国栋, 王资兴

2023, 48(10): 231-238. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.036

摘要 ( 33 )

PDF (8331KB) ( 21 )

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了GH4169合金固溶和冷拉过程中的微观组织演变规律。结果表明,初始热轧棒材经固溶处理后,边部会出现晶粒异常长大现象,同时由于δ相阻碍晶粒长大的作用,正常晶粒和异常晶粒的尺寸差异不大。固溶处理后小角度晶界会向大角度转变,且边部出现了{111}<112>孪晶。冷拉过程中随着变形量的增大,不同区域的形变差异逐渐减小,当变形量达到30%时,不同区域的形变基本一致。在变形过程中随着位错的增殖,大角度晶界数量逐渐降低,小角度晶界数量逐渐增加。当变形量比较小时,边部的变形方式类似于轧制变形,因此会出现高斯织构和黄铜织构,随着变形量的增大,出现了典型的<111>丝织构,且织构强度也逐渐增加。

Cr元素对高Al系Fe-Mn-Al-C低密度钢的影响综述

赵康, 吴志方, 孙挺, 王毛球, 时捷

2023, 48(10): 239-246. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.037

摘要 ( 53 )

PDF (3198KB) ( 21 )

随着节能环保和经济性的需求,轻量化和高韧化成为汽车钢铁行业的主要发展目标,在不同类型系列钢中,Fe-Mn-Al-C系奥氏体钢因具有高比强度和高强塑积等优异的综合性能而受到青睐。伴随着减重元素Al的添加,促进κ-碳化物的生成,使Fe-Mn-Al-C钢的性能恶化严重,减少或细化κ-碳化物是提高高铝Fe-Mn-Al-C钢使用性能的有效途径。因此,从成分设计的角度出发,综述了Cr元素在物相组成、κ-碳化物、力学性能变形机制和层错能等方面对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响规律,重点分析Cr含量对κ-碳化物的机理影响,并说明可以通过添加Cr元素改善高铝Fe-Mn-Al-C钢的使用性能。最后结合最新的研究成果,展望了未来Fe-Mn-Al-C钢的发展趋势。

超高强度钢在汽车轻量化中的应用及研究进展

唐远寿, 司宇, 徐正萌, 于硕硕, 曹鹏军, 栗克建, 冯毅, 高翔

2023, 48(10): 247-254. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.038

摘要 ( 37 )

PDF (2074KB) ( 24 )

新一代汽车对使用的超高强度钢材料提出了更高的要求,需要兼顾轻量化和更好的安全性能,材料的强韧性匹配是实现这一目标的重要途径。钢铁材料的强度越高,越容易发生脆性断裂。通过成分设计优化和合理的热处理工艺匹配可以有效提高材料的强韧性,减少事故发生。本文综述了热冲压成形钢、淬火延性钢和冷成形马氏体钢的研究发展,总结了近年来超高强度钢的研究现状,为高强度、高塑性的先进钢铁材料的研制开发提供参考,并针对超高强度钢的优化控制思路提出介绍和建议。最后,从超高强度钢的生产应用、开发现状等方面对超高强度钢的发展趋势进行了展望。

激光淬火工艺参数对Cr12MoV钢组织与性能的影响

冯爱新, 赵剑, 林晋豪

2023, 48(10): 255-259. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.039

摘要 ( 46 )

PDF (3306KB) ( 25 )

研究了激光淬火对Cr12MoV钢组织及性能的影响规律,分析了不同激光功率(1050、1200、1350 W)及扫描速度(3、4、5 mm/s)对表面激光淬火层的显微组织、硬度及残余压力的影响。结果表明,经激光淬火后Cr12MoV钢的表面硬度提升明显,表面残余应力由拉应力转变为压应力。当激光功率为1200 W,扫描速度4 mm/s时,材料表面宏观形貌平整,微观组织晶粒细化,表面硬度最大(653.68 HV),残余压应力达到-259.29 MPa。

WC含量及热处理对WC-Fe60熔覆层组织与性能的影响

高枫, 薛瑞雷, 满蛟, 翁益青, 周建平

2023, 48(10): 260-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.040

摘要 ( 27 )

PDF (3708KB) ( 29 )

利用激光熔覆技术在20钢表面制备了WC质量分数分别为0、10%、20%的WC-Fe60复合熔覆层,并对20%WC-Fe60熔覆层分别在600、800 ℃进行热处理,研究WC含量及热处理对WC-Fe60熔覆层组织与性能的影响。结果表明,激光熔覆WC-Fe60复合熔覆层组织以树枝晶和等轴晶为主。随着WC含量的增加,熔覆层内枝晶明显减少,等轴晶数量增加,熔覆层的显微硬度、耐磨性能逐渐提升,但耐蚀性能有所降低。20%WC-Fe60熔覆层经热处理后,组织较未热处理时细小,显微硬度、耐磨性能及耐蚀性能都获得极大提升,其中经600 ℃热处理的熔覆层获得最佳的耐磨、耐蚀性能。

灰铸铁表面渗硫层的摩擦磨损性能

李业林, 贾波, 史正良, 胡文祥, 关蕴奇, 郑慧芸

2023, 48(10): 266-273. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.041

摘要 ( 38 )

PDF (3505KB) ( 82 )

通过低温离子渗硫技术和化学转化技术,分别在灰铸铁表面制备固体润滑层渗硫层和磷酸盐层,采用SEM-EDS、XRD、纳米压痕仪、X射线应力分析仪分析了两种固体润滑层表面的组成元素、组织结构、厚度、硬度、残余应力及磨痕形貌,通过摩擦磨损试验对比研究了灰铸铁基材及表面固体润滑层的减摩耐磨性能,并用三维白光干涉仪对摩擦磨损试验后的磨痕体积进行分析。结果表明,灰铸铁表面磷酸盐层及渗硫层表面的多孔结构都具备储油润滑的特性,但渗流层的表面硬度及残余压应力都比磷酸盐层高,且渗硫层是活性硫原子渗入到基体内而形成的具有减摩润滑作用的共价键化合物FeS,而且灰铸铁基体与渗硫层的对磨过程中还伴有活性硫原子的转移及重组的动态平衡过程。因此在同等试验条件下,与磷酸盐层相比,渗硫层的摩擦因数降低了23.5%,渗硫层的磨损量降低了31.6%,即渗硫层的减摩耐磨性能比磷酸盐层更优,压缩机内零部件渗硫处理后的能效(COP)提升效果显著。

WC颗粒增强Fe基合金涂层的显微组织与耐磨性能

高万东

2023, 48(10): 274-278. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.042

摘要 ( 41 )

PDF (2811KB) ( 45 )

利用等离子体喷焊(PMI)在45钢表面制备了WC颗粒增强Fe基合金复合涂层。在PMI过程中,应用了不同的电压参数,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分别对涂层组织结构及成分进行了分析;并采用自制摩擦磨损测试仪进行了磨损特性分析。SEM分析结果表明,涂层与基体材料冶金结合无裂纹,WC颗粒在涂层中均匀分布。此外,涂层的主要相包括WC、W₂C、Cr₂₃C₆、Fe₃W₃C、Cr₃C₂和Cr₇C₃,涂层的最大硬度约为1600 HV。摩擦磨损特性分析结果表明,含WC颗粒的等离子涂层与Fe基合金涂层相比,磨损量减少了50%以上,磨损的主要机理是磨料磨损,大量的WC颗粒阻碍了微切割,具有较高的耐磨性。

筒节淬火界面换热系数求解方法对比

蒋竹凌, 张万良, 夏彬

2023, 48(10): 279-284. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.043

摘要 ( 29 )

PDF (3168KB) ( 29 )

以压力容器筒节为研究对象,基于中空圆柱热传导差分方程,采用温差直接法和温度迭代法,建立换热系数求解的数学模型。根据筒节的实测冷却曲线,通过非线性温度迭代法和温差直接法求解界面换热系数随淬火时间变化曲线,模拟筒节试件淬火过程温度场,对比试验值与两种方法模拟值的误差,验证温差直接法的可靠性,并比较温度迭代法与温差直接法的差异。结果表明,两种方法的温度模拟结果误差都在18%以内且差距不大,但温差直接法的准确性优于温度迭代法。

X80钢管道焊接致氢富集及热处理数值模拟

薛景宏, 白晨旭

2023, 48(10): 285-290. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.044

摘要 ( 32 )

PDF (3193KB) ( 33 )

为了探究焊后热处理对焊接残余应力及氢扩散的影响,采用Abaqus软件建立含六层环焊缝的X80钢管道模型,进行温度场、应力场和氢扩散耦合分析。结果表明,焊接产生的残余应力主要集中在焊缝区和热影响区,Mises等效应力峰值为580 MPa,已接近管材的屈服强度。管道材料内氢浓度沿着径向和轴向分布不同,但均与静水应力的分布规律相似。输氢管道焊后热处理的效果明显,可显著降低焊接残余应力、静水应力,从而降低氢富集浓度,减少焊缝处可能的氢脆现象发生。

ECAE法制备铜铝双金属复合棒材数值模拟与试验研究

张翔, 王晓溪, 王海波, 张飞, 石凤健

2023, 48(10): 291-296. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.045

摘要 ( 33 )

PDF (2623KB) ( 36 )

利用Deform-3D有限元软件对铜铝双金属复合棒材室温4道次B_C路径ECAE变形过程进行模拟,研究了金属流动、挤压载荷、等效应变以及平均应力的分布及变化规律;并在自行设计的模具上进行了试验验证,成功制备出铜铝双金属复合棒材,对变形材料进行了物理网格试验及组织性能测试。结果表明,ECAE工艺下铜铝双金属复合棒材内部存在剧烈剪切变形区,复合坯料由不稳定变形逐渐过渡为均匀协调变形,材料内部处于理想的三向压应力状态,静水压力较高,界面处金属结合紧密。4道次ECAE挤压后,铜铝双金属复合坯料整体变形相对均匀,平均累积等效应变量为4.49。随着挤压道次的增加,载荷峰值不断增加,同时复合坯料内部显微硬度不断升高,但包覆层增幅大于芯部材料。

飞机盖板螺栓断裂失效分析

殷小健, 许永春, 张兵, 冯德荣, 孙晓军, 张钦莹

2023, 48(10): 297-301. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.046

摘要 ( 45 )

PDF (3410KB) ( 54 )

某飞机服役一段时间后,机翼盖板1根螺栓发生断裂。通过外观痕迹和断口形貌观察、显微组织检查、硬度测试、能谱成分分析、氢含量测试以及氢脆试验,对螺栓的断裂性质和原因进行了分析。结果表明,螺栓断裂性质为氢致延迟脆性断裂。材料强度偏高,氢脆敏感性较大是螺栓发生氢脆断裂的内因,表面局部腐蚀吸氢是导致螺栓氢脆断裂的直接原因。调整热处理工艺,在满足设计要求的前提下适当降低螺栓的强度,同时加强螺栓的腐蚀防护,可以有效预防氢脆断裂的发生。

IN718合金螺栓断裂分析

张海峰

2023, 48(10): 302-306. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.047

摘要 ( 40 )

PDF (3735KB) ( 44 )

柴油机排气管IN718合金螺栓使用过程中发生早期断裂,通过化学成分检测、拉伸试验、金相分析、断口形貌观察、析出相透射电镜观察等手段从螺栓材料组织结构、制造工艺两个方面探究了断裂失效的原因。结果表明,螺栓断裂的主要原因为滚压螺纹后表面处于高能状态,螺纹根部在随后的时效处理时析出大量纳米相,螺牙根部表层脆化所致。

钢水包起重机车轮崩裂失效分析

彭磊

2023, 48(10): 307-311. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.048

摘要 ( 36 )

PDF (4544KB) ( 28 )

钢水包起重机在使用中车轮发生突然崩裂。采用化学成分分析、断口分析、显微组织检验、硬度测试等理化检验技术对其崩裂失效原因进行了分析。结果表明,该车轮由于用材不当,改锻造工艺为铸造生产,热处理效果不达标,导致车轮整体强度偏低、脆性大,造成车轮在重载工作应力作用下于辐板工艺孔边缘萌生裂纹并沿轮箍圆周方向扩展,当裂纹达到一定程度时,由于车轮强度不足和脆性较大,产生脆性崩裂。

“双碳”战略下热处理行业绿色发展的思考

王磊明, 韩永珍, 孙海鹏, 高直

2023, 48(10): 312-317. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.10.049

摘要 ( 56 )

PDF (1953KB) ( 19 )

科学界在全球气候变化问题上已达成高度共识,人类活动是“罪魁祸首”。中国作为负责任大国,向全球做出了“2030碳达峰、2060碳中和”的庄严承诺,宣示了以绿色低碳引领高质量发展的决心和信心。热处理是机械行业的基础工艺,也是机械制造的重点用能工序,面临着前所未有的节能减排压力,也迎来了创新变革的最佳窗口期。本文在热处理行业碳排放核算的基础上,从绿色政策指引、绿色标准体系、绿色技术体系、绿色管理体系、绿色制造体系5个方面分析了热处理行业的绿色发展进程,最后展望了在双碳战略目标下,我国热处理行业绿色低碳发展路径。

第16届俄罗斯国际热处理技术与装备展览会概况

韩永珍, 张文良, 刘俊祥

2023, 48(10): 318-318.

摘要 ( 36 )

PDF (890KB) ( 51 )

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