金属热处理

史长鑫, 谷国超, 崔树刚, 许文花, 肖桂勇, 吕宇鹏

2023, 48(12): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.001

摘要 ( 118 )

PDF (5916KB) ( 117 )

采用阶梯式循环淬火+调质工艺对AISI 4330钢中产生的带状缺陷进行了均匀化处理,并探究均匀化处理过程的组织演变及其对力学性能的影响规律。结果表明,原始带状缺陷试样为铁素体+珠光体组织,带状组织评级为3级,EPMA结果显示存在较为严重的C、Cr、Mo元素偏析。经过多次高温淬火+调质,带状缺陷组织转变为由铁素体和含Cr碳化物以及回火索氏体组成的均匀组织,元素偏析得到一定程度的改善,C元素扩散明显,Cr、Mo元素偏析仍存在,阶梯式循环淬火的多次相变过程使得组织得到明显细化。此外,试验钢的力学性能得到提升,抗拉强度达到1200 MPa以上,硬度达到350 HBW左右,-40 ℃冲击吸收能量达到64.2 J左右,组织细化同时提高了试样的强度及塑韧性,碳化物的大量析出也有利于提高钢的强度。强度和韧性的提升更能满足压裂泵产品使用要求,提高AISI 4330钢使用寿命。

热处理工艺对大尺寸1Cr17Ni2钢组织与性能的影响

徐桂芳, 刘文通, 张伯承, 宋瑞智

2023, 48(12): 7-12. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.002

摘要 ( 73 )

PDF (4467KB) ( 69 )

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子万能试验机和金属摆锤冲击试验机对大尺寸1Cr17Ni2钢在常规淬火和应力控制淬火两种工艺下的显微组织和力学性能进行分析。结果表明,两种工艺下1Cr17Ni2钢的组织均由回火马氏体、δ铁素体、细小碳化物和微量残留奥氏体组成,应力控制淬火工艺下的组织更为细小,且残留奥氏体含量相对较多;两种工艺下1Cr17Ni2钢的力学性能优良,抗拉强度、伸长率和冲击吸收能量分别超过1200 MPa、13.5%和31.2 J。应力控制淬火+360 ℃回火后的综合力学性能最优,冲击吸收能量达到96.4 J,比常规淬火+360 ℃回火后的高46.2%。拉伸与冲击断口形貌均表现为韧脆混合断裂,应力控制淬火工艺下的断口韧窝数量较多。

固溶温度对一种新型镍基高温合金微观组织和力学性能的影响

段继萱, 安腾, 王成宇, 谷雨, 吕旭东, 杜金辉

2023, 48(12): 13-20. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.003

摘要 ( 55 )

PDF (6716KB) ( 38 )

研究了固溶温度(1080~1120 ℃)对一种新型镍基高温合金的微观组织演变、拉伸性能及高温持久性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸增加,一次γ′相数量与尺寸减少,二次 γ′相尺寸与数量增大。当固溶温度超过1095 ℃后,一次γ′相几乎完全回溶,晶粒长大迅速。随着固溶温度升高,合金的室温与750 ℃高温抗拉强度和屈服强度下降,持久时间增加,持久塑性下降。1120 ℃+1080 ℃双固溶处理没有提高合金的室温和750 ℃高温拉伸性能,却明显改善合金的750 ℃持久性能。对于固溶温度-微观组织-力学性能之间的关联性,随着固溶温度升高,合金晶粒尺寸增大,一次γ′相数量减少,微观组织改变引起合金强度下降,持久时间上升。

时效处理对镍基单晶高温合金显微组织和硬度的影响

李珂, 韦利明, 梁延祥, 罗爱博, 李继承, 张顺咏

2023, 48(12): 21-28. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.004

摘要 ( 49 )

PDF (4027KB) ( 50 )

针对不同γ′相体积分数(30%和60%)、经不同时间时效后(0、100、500和1000 h)的镍基单晶高温合金,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM),并结合纳米压痕试验研究了时效处理对镍基单晶高温合金微观结构和硬度的影响。结果表明,随着时效时间的增加,合金γ′相尺寸逐渐增大。γ′相体积分数为30%和60%的合金中γ′相的形态分别为球形和立方形,γ′相的形态并未随着时效时间增加而发生明显变化;同时,由于60%γ′相体积分数的合金难熔元素含量较高,在时效处理过程中产生了TCP相。时效后,两种沉淀体积分数的合金都呈现出显著的硬化效应,分析认为γ′相强化机制未发生转变。合金在压痕周围的堆积高度随着时效处理时间的增加逐渐增高,而堆积影响的范围逐渐减小。

校直对汽车转向器感应淬火齿条弯曲疲劳寿命的影响

王硕, 郭晓菲, 董瀚

2023, 48(12): 29-35. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.005

摘要 ( 47 )

PDF (3291KB) ( 29 )

汽车转向系统中的钢齿条要求具有较高的弯曲疲劳寿命,表面感应热处理之后的校直工艺对其疲劳寿命影响显著。通过对比校直过程中校直方向及校直变形量对S45SC钢齿条齿根微观组织、硬度分布、齿根表面残余应力以及对应弯曲疲劳寿命的影响,分析了影响弯曲疲劳寿命的主要因素及疲劳断裂失效机制。表面残余应力通过X射线衍射仪进行检测,弯曲疲劳采用四点弯曲疲劳测试方法。当校直下压位置为齿背时齿根表面残余压应力会增加,反之会降低,疲劳寿命呈现同样的规律,齿条失效断口呈现典型的疲劳断裂特征,裂纹均起源于齿根表面。提升齿条弯曲疲劳寿命的关键在于热处理畸变方向和畸变量的控制,当控制齿条端头向齿面方向弯曲时校直下压位置为齿背,大概率会满足弯曲疲劳寿命要求。

时效温度对GX40CrSi17铁素体耐热铸钢组织的影响

李杰, 胡建文, 陆子彤

2023, 48(12): 36-43. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.006

摘要 ( 37 )

PDF (6585KB) ( 41 )

为探究时效温度对GX40CrSi17铁素体耐热铸钢组织变化的影响,采用JMatPro软件模拟试验钢的平衡相图和析出相含量随温度的变化,通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析和布氏硬度计,分析了试验钢经不同温度时效后析出相的显微组织及成分与硬度的变化。结果表明,850 ℃时效,组织为大量较细小颗粒状的M₂₃C₆碳化物弥散分布在铁素体基体上,硬度较铸态有所下降;时效温度升至950 ℃,基体上的M₂₃C₆相因回溶数量大幅减少,晶粒尺寸长大,晶界趋向平直化发展;1050 ℃时效,晶界更为平直,基体组织为铁素体与奥氏体相,硬度随时效温度升高持续降低。

退火工艺对无取向硅钢晶粒尺寸和织构强度的影响

王海军, 牛宇豪, 乔家龙, 凌海涛, 仇圣桃

2023, 48(12): 44-55. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.007

摘要 ( 128 )

PDF (3414KB) ( 45 )

围绕无取向硅钢的退火工艺展开叙述,综述了近20年国内外学者在退火温度、退火时间、加热速率、退火气氛方面对无取向硅钢晶粒尺寸和织构强度影响的研究工作;对比分析了退火热处理前后冷轧板组织与织构演变过程存在的差异,并对目前无取向硅钢退火过程中晶粒、织构的演变特征进行归纳总结。

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

秦春, 段昊灼, 李伟

2023, 48(12): 56-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.008

摘要 ( 32 )

PDF (5400KB) ( 45 )

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α₂相和β相组成,其中α₂相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α₂相向β相的转变,导致α₂相的含量减少,同时棒状α₂相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α₂相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。

淬火、配分温度对1180 MPa淬火配分钢力学性能和扩孔性的影响

姜英花, 李钊, 阳锋, 张士杰

2023, 48(12): 60-64. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.009

摘要 ( 36 )

PDF (2434KB) ( 31 )

研究了淬火温度和配分温度对1180 MPa淬火配分钢的力学性能和扩孔性的影响。结果表明,250~300 ℃淬火、420 ℃配分后试验钢可获得较高伸长率和高扩孔率的良好匹配。此时,微观组织主要由板条回火马氏体和残留奥氏体组成,薄膜状残留奥氏体提供高的伸长率,而回火马氏体提供高的扩孔率。

激光功率对Ni60/WC涂层组织演变及力学性能的影响

韩基泰

2023, 48(12): 65-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.010

摘要 ( 73 )

PDF (6808KB) ( 49 )

采用激光熔覆技术在Cr12MoV基体上成功制备了Ni60/WC复合涂层,研究了激光功率对复合涂层力学性能的影响。使用扫描电镜、维氏硬度计及往复式摩擦磨损试验机分别对复合涂层的显微组织、硬度及耐磨损性能进行表征,并进一步揭示了复合涂层磨损机理。研究表明,较低的激光能量输入不能满足WC颗粒的熔化要求,削弱了复合涂层的成形质量,较高的激光功率条件下复合粉体中WC颗粒可以充分熔化产生Ni₂W₄C、M₇C₃与M₆C型碳化物,随着激光功率的增大,Ni60/WC复合涂层摩擦学性能呈现先升高后降低的趋势,WC颗粒对复合材料产生了细晶强化,还诱导了复合材料原位碳化物硬质相提升力学性能。在一定范围内,随着激光功率的增大,复合涂层平均显微硬度增加,最大达到852.35 HV0.2,平均摩擦因数与磨损率均减小,最小分别为0.117 45与0.5849×10^-8 mm²/N。磨痕表面犁沟、片状剥落减少,涂层耐磨性能显著提升,然而随着激光功率的增大,复合涂层由于内部残余热应力较大且晶粒粗化等原因使力学性能降低。

分级时效对TB9钛合金芯杆力学性能及组织的影响

刘彤, 齐跃, 高伟, 周颖, 孙虹烨

2023, 48(12): 74-78. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.011

摘要 ( 68 )

PDF (3629KB) ( 37 )

依托某型号航天用TB9钛合金芯杆,研究了分级时效下TB9合金力学性能及微观组织的变化特点。结果表明,经过480~530 ℃×6~10 h单级时效处理后,TB9合金抗拉强度、硬度随着时效温度的升高而下降,超过530 ℃时晶粒有长大趋势。随着保温时间的延长,抗拉强度在480 ℃时出现增长趋势,最大值达到1698 MPa,530 ℃时强度呈明显下降趋势,下降近200 MPa。而双级时效处理可以有效消除或抑制合金中ω脆性相生成、均匀组织,同时提高TB9钛合金芯杆拉伸力值和断裂韧性,其综合性能更能满足高性能β合金紧固件的使用要求。

热处理对新型低活化钢组织及力学性能的影响

高云飞, 曹磊, 邱国兴, 禚学院

2023, 48(12): 79-86. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.012

摘要 ( 43 )

PDF (3801KB) ( 30 )

以真空感应+电渣重熔制备的新型低活化钢为研究对象,研究正火和回火温度对微观组织和力学性能的影响。利用相变仪和Thermo-Calc软件对试验钢相变温度进行了测试和计算;利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对试验钢显微组织和析出相进行了观察;利用显微硬度计、电子万能材料试验机和摆锤式冲击试验机对钢硬度、拉伸性能和冲击性能进行测试。结果表明,较低正火温度不能消除轧制带状组织,较高正火温度将造成晶粒粗化;回火后组织均为回火马氏体,755 ℃和790 ℃回火可避免Laves相的析出,随回火温度的升高,钢中M₂₃C₆和MX析出相发生粗化,碳化物的析出降低了碳的固溶强化作用;随回火温度的升高,钢的显微硬度、屈服强度和抗拉强度不断降低。在690~755 ℃回火区间内,钢伸长率和室温冲击吸收能量随回火温度的升高而增加,韧脆转变温度随回火温度的升高而降低。790 ℃回火钢伸长率和室温冲击吸收能量降低,韧脆转变温度升高;经1050 ℃×30 min正火＋755 ℃×90 min回火,试验钢可获得最佳综合力学性能,细小的晶粒尺寸和弥散分布的纳米级碳化物是其优良力学性能的关键。

热处理对27CrMnSi低合金耐磨钢组织和性能的影响

胡敏, 刘初升, 王胜淇

2023, 48(12): 87-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.013

摘要 ( 52 )

PDF (3336KB) ( 36 )

采用二次淬火工艺(940 ℃水淬+870 ℃水淬)对27CrMnSi低合金耐磨钢进行热处理。通过SU8200扫描电镜、JBD-300B冲击试验机、TH300洛氏硬度计、M-2000磨损试验机等测试方法,对显微组织、表面硬度、冲击性能及磨损率进行分析,以探究热处理工艺对27CrMnSi钢显微组织及性能的影响规律。结果表明,二次淬火后试验钢的平均硬度达到了52.4 HRC,冲击吸收能量达到了18.37 J,平均磨损率不超过4%,其性能高于目前市场上的低合金耐磨钢。此外,二次淬火处理后27CrMnSi钢的马氏体组织更细小,试样的断口形貌为小的韧窝结构,分布均匀。

模拟焊后热处理工艺对压力容器用Q370R钢板组织与力学性能的影响

邢梦楠, 胡昕明, 欧阳鑫, 王储, 刘晨希, 王勇

2023, 48(12): 92-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.014

摘要 ( 40 )

PDF (2985KB) ( 25 )

研究了模拟焊后热处理工艺参数对Q370R钢板组织和力学性能的影响。结果表明,试验参数下的正火态Q370R钢板和模拟焊后热处理后得到的Q370R钢板组织均为铁素体+珠光体组织。模拟焊后热处理580 ℃×16 h(单次)和580 ℃×8 h(两次)钢板较正火态钢板晶粒度分别降低了1级和1.5级,带状物评级均降低1级;随着焊后热处理次数的增加和温度的升高,析出物发生粗化长大的趋势。随着模拟焊后热处理次数增多、模拟焊后热处理时间的延长,钢板强度降低,冲击吸收能量降低。580 ℃×16 h(单次)模拟焊后热处理钢板较正火态钢板抗拉强度、屈服强度和冲击吸收能量降低分别约50 MPa、30 MPa和40 J。580 ℃×8 h(两次)模拟焊后热处理钢板较正火态钢板抗拉强度、屈服强度和冲击吸收能量降低分别约50 MPa、45 MPa和45 J。580 ℃×16 h(单次)模拟焊后热处理钢板和580 ℃×8 h(两次)模拟焊后热处理钢板冲击吸收能量有离散现象,分析原因是成分偏析所致。

30CrMnSi钢发动机壳体热处理

付星, 郭兆东, 姚中涛, 索忠源, 刘馨瞳, 陶宇航, 刘俊敏, 姜维

2023, 48(12): 97-99. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.015

摘要 ( 45 )

PDF (1876KB) ( 34 )

为确保某发动机壳体热处理后质量性能可靠,针对30CrMnSi钢进行热处理工艺研究。利用洛氏硬度计、百分表进行硬度及径向跳动畸变量对比检验新旧热处理工艺。结果表明,采用840 ℃正火+880 ℃淬火+460~480 ℃中温回火后产品性能稳定性好,畸变量小,合格率明显提升,均达到了100%合格。新工艺方法取代硝盐,不仅减少有害气体的排放,而且节能环保。

奥氏体化温度对含铌热成形钢组织性能的影响

马光宗, 马德刚, 李建英, 孙璐, 王淑华, 武冠华

2023, 48(12): 100-104. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.016

摘要 ( 34 )

PDF (4315KB) ( 31 )

研究了不同奥氏体化温度下含铌热成形钢的组织和性能变化。结果表明,随着奥氏体化温度的增加,热成形钢的抗拉强度呈先升高后下降的趋势。当在850 ℃奥氏体化7.5 min时,抗拉强度最高可达1758 MPa,屈服强度为1205 MPa,断后伸长率约为6%,且此时马氏体晶粒最为细小,晶粒尺寸约为2.87 μm,马氏体板条间距约为322 nm。随着奥氏体化温度的升高,基体组织奥氏化程度逐渐增加,(Nb,Ti)复合碳氮化物析出粒子同时也逐渐发生回溶,奥氏体晶粒粗化。当在930 ℃奥氏体化5.0 min时,马氏体晶粒增大到4.936 μm,马氏体板条间距增大到929.6 nm。

7B50铝合金的均匀化退火及固溶工艺

刘翠玲, 陈思羽, 孙红梅

2023, 48(12): 105-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.017

摘要 ( 55 )

PDF (2205KB) ( 32 )

在实验室中制备了含微合金化元素Zr的7B50铝合金,对其进行了均匀化退火和固溶处理。通过金相显微镜、差热分析仪、X射线衍射分析仪、电子万能试验机、扫描电镜和透射电镜对合金低熔点相、微观组织、力学性能、断口形貌等进行了分析。研究发现,铸态合金中存在非平衡凝固相Mg(Al,Cu,Zn)₂,采用420 ℃×3 h+475 ℃×21 h双级均匀化退火工艺效果最佳,既能消除非平衡凝固相,又能析出球状的Al₃Zr粒子;单级固溶工艺为480 ℃保温30 min时,综合力学性能最佳,抗拉强度为574 MPa,屈服强度为535 MPa,伸长率达到13.3%。

CQ-ART工艺对自制移动式伞型跨越架桁架用中锰钢组织性能的影响

刘敏, 徐碧玉, 甘利红, 刘帆, 刘胤辰, 张阳, 冯波, 刘春泉

2023, 48(12): 110-115. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.018

摘要 ( 25 )

PDF (2516KB) ( 30 )

采用一种新的循环淬火和奥氏体逆相变(CQ-ART)热处理工艺,通过调整自制移动式伞型跨越架桁架用中锰钢中残留奥氏体含量及稳定性,以获得良好的力学性能。研究表明,采用CQ-ART工艺,在Fe-0.25C-3.98Mn-1.22Al-0.20Si-0.19Mo-0.03Nb(wt%)中锰钢中获得了大量的残留奥氏体;经两次循环淬火和ART热处理后,自制合金的综合性能最佳,其极限抗拉强度为838 MPa,总伸长率为90.8%,强塑积为76.1 GPa·%,奥氏体体积分数约为62%;快速加热循环淬火由一次增加至两次,残留奥氏体的含量和稳定性增加。采用CQ-ART工艺处理后的自制移动式伞型跨越架桁架用中锰钢具有优异的综合力学性能,可显著提高输电线路跨越施工过程安全性。

热处理制度对Ti-1023钛合金微观组织及力学性能的影响

蒋小娟, 杨刚, 詹正阳, 程小伟, 董梦瑶, 邓国勇, 孙涛, 孙朝远

2023, 48(12): 116-122. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.019

摘要 ( 21 )

PDF (2859KB) ( 29 )

利用热处理工艺炉、力学性能试验机、X射线衍射仪等试验设备,研究了固溶、时效和冷却速度对Ti-1023合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,采用单一固溶处理,固溶温度略高于相变点温度时,初生α_P相消失,β晶粒缓慢长大,合金强度和硬度提高;该合金经固溶水冷处理后,由于冷却速度快,形成少量的α相与均匀粗大的β相共同形成网篮组织,合金强度和硬度提高;当时效时间为1 h时,时效过程形成的次生α_S相会产生第二相强化作用,表现出显著的弥散强化效果,合金强度和硬度升高。

热处理对6016铝合金组织与性能的影响

白星良

2023, 48(12): 123-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.020

摘要 ( 32 )

PDF (4563KB) ( 34 )

对6016铝合金在室温停滞过程的自然时效效应进行了系统的研究,测试了不同热处理制度下6016铝合金的力学性能,利用OM、SEM和TEM表征了其微观组织结构。结果表明,相比于未预时效和60 ℃预时效,80 ℃和100 ℃的预时效温度使1.6 mm厚板材表现出良好的时效稳定性;经预时效后,基体内析出原子团簇(pre-β″);人工时效处理过程中,pre-β″作为形核点,析出大量与基体半共格的β″强化相,同时在晶界处形成PFZ区;随着预时效温度的升高,板材人工时效后的强度不断提高,屈服强度的增量在40~80 MPa;80 ℃×4 h的预时效工艺可以使试验板材获得最优的综合性能,在150天内性能稳定,同时具有最大的烘烤强度增量。

30Cr13Cu4粉末不锈钢的热等静压制备与热处理

刘文彬, 赖泽标, 林毅贞, 陈家欣, 伍玩秋, 黄心开

2023, 48(12): 129-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.021

摘要 ( 15 )

PDF (4555KB) ( 33 )

通过热等静压工艺制备出30Cr13Cu4粉末不锈钢,研究了热处理工艺参数(包括时效处理温度和保温时间)对材料组织和性能的影响。结果表明,制备的含Cu不锈钢材料组织均匀,相对密度为98.5%;固溶处理后,随着时效温度的提高,基体上析出的碳化物数量增加,尺寸长大,同时还伴随析出了纳米ε-Cu相,硬度先增加随后降低;较低的时效温度和长时间保温析出的碳化物具有较大的二次硬化效果。520 ℃时效时,随着保温时间的延长,合金的硬度不断提高,保温14 h的硬度为52.1 HRC。

延时淬火对航天紧固件用TC4钛合金组织和性能的影响

吴晨, 马保飞, 赵耕岑, 李敏娜, 任军帅, 于奎

2023, 48(12): 135-139. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.022

摘要 ( 65 )

PDF (3919KB) ( 28 )

分别对TC4钛合金丝材进行不同时间的延时固溶处理和延时固溶时效处理,检测试样的显微组织、室温拉伸和剪切性能,探究延时淬火对TC4钛合金丝材组织与性能的影响规律。结果表明,随着延时淬火时间的增加,固溶和固溶时效后显微组织中初生α相含量逐渐减少,β_转逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大。相比于固溶处理,固溶时效处理后显微组织中有较高含量的强化相,同时晶粒尺寸也更小;强度和韧性更大,塑性更小。随着延时淬火时间的增加,强度和韧性均呈现减小趋势,塑性均呈现增大趋势。在本试验条件下,延时淬火10 s对强度的削减作用基本等同于时效对强度的增加作用。

ZG25CrNiMo钢组织遗传及预先热处理对调质后力学性能的影响

鲍玉龙, 于香华, 尹卓君

2023, 48(12): 140-143. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.023

摘要 ( 23 )

PDF (2295KB) ( 39 )

研究了不同预处理工艺对调质处理前后ZG25CrNiMo钢组织和力学性能的影响。结果表明,ZG25CrNiMo铸钢具有粗晶组织遗传特性。单一的890 ℃×2 h正火预处理对组织遗传改善能力有限,通过950 ℃×2 h高温正火+890 ℃×2 h正火预处理则可以消除组织遗传特性、细化奥氏体晶粒。在两次正火基础上进行一次670 ℃×6 h退火处理,能细化晶粒,使钢消除残余内应力;再经调质处理后,ZG25CrNiMo钢抗拉强度达到800 MPa以上,-45 ℃低温冲击吸收能量达到50 J以上。

淬火温度对ø16 mm 35Si2Cr钢棒力学性能的影响

赵海凤, 于毫勇, 谭振宇

2023, 48(12): 144-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.024

摘要 ( 23 )

PDF (2808KB) ( 34 )

研究了35Si2Cr钢热轧盘条在930、950、970、990及1010 ℃感应加热并喷水冷却淬火后的显微组织、维氏硬度及460 ℃感应加热并喷水冷却回火后的拉伸性能、冲击性能。结果表明,随着淬火温度从930 ℃升高至1010 ℃,35Si2Cr钢淬火显微组织中心区域都存在铁素体,且随着感应加热温度的升高,铁素体含量逐渐减少;心部区域组织存在的不均匀性使维氏硬度(深度6 mm至中心范围内)存在波动;表面至1/2半径范围内,1010 ℃下试验钢的淬火硬度最高,表明较高感应淬火温度有利于原材料组织的奥氏体均匀化;460 ℃回火温度下,试验钢在930~1010 ℃淬火温度区间的拉伸性能没有明显差别,当淬火温度达到1010 ℃时,试样的冲击性能最好。感应淬火温度为1010 ℃时,35Si2Cr钢可以获得较好的综合力学性能。

停放时间/时效延迟时间对6005A铝合金弯曲型材性能的影响

黄惠毅, 廖斌, 乐永康, 唐鹏, 李飞龙

2023, 48(12): 148-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.025

摘要 ( 27 )

PDF (2695KB) ( 43 )

通过拉伸、硬度及导电率测试等方法,系统探究了6005A铝合金固溶冷却后停放时间对型材弯曲性能及时效延迟时间对合金型材性能的影响。研究表明,6005A铝合金固溶后停放48 h之内,合金的强度快速升高,抗拉和屈服强度分别从140.5 MPa和37 MPa升至207 MPa和96 MPa;硬度从43.6 HV升至66 HV。杯突值和加工硬化指数n值的变化指出,6005A铝合金最佳的固溶后停放时间不应超过24 h。时效延迟时间在3 h之内的铝合金的性能变化明显,抗拉强度和屈服强度从293.3 MPa和277 MPa下降至262 MPa和245 MPa,伸长率从15%降至12.6%,最佳的时效延迟时间应小于3 h;延迟时间超过10 d后,抗拉和屈服强度呈“断崖式”下降至256 MPa和231 MPa。

喷丸工艺对4Cr5Mo2V钢表面性能与磨损行为的影响

牛童, 王昕宇, 吴晓春

2023, 48(12): 153-159. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.026

摘要 ( 32 )

PDF (4304KB) ( 30 )

利用白光干涉仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和残余应力仪等手段,研究了不同喷丸工艺对4Cr5Mo2V热作模具钢表层形貌与组织、力学性能以及摩擦磨损行为的影响。结果表明,经 0.4 mmA+0.2 mmA+0.1 mmA 强度复合喷丸处理后的试样有最强的强化效果,在位错强化与细晶强化的共同作用下,试样的表面硬度由520 HV0.1提高至601 HV0.1,残余应力峰值为-1141 MPa,较高的硬度与残余应力能够改善材料抵抗粘着磨损与磨粒磨损的能力,使得材料的耐磨性得到大幅改善,磨损率降低了60.7%,因此该工艺为最佳的喷丸处理工艺。

高温超声深滚对镍基碳化钨涂层耐磨性的影响

何扬, 林玲, 袁昌望, 钟涛生, 郭文源

2023, 48(12): 160-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.027

摘要 ( 24 )

PDF (2376KB) ( 27 )

为提高等离子喷涂Ni/WC涂层耐磨性,采用高温超声深滚(High temperature ultrasonic deep rolling, HT+UDR)对其进行强化处理。采用附带能谱仪的扫描电镜、X射线衍射仪、维式硬度计和摩擦磨损试验机检测和分析强化处理后Ni/WC涂层的耐磨性。结果表明,经HT+UDR强化后,Ni/WC涂层的层状结构消除,内部孔隙和裂纹减少,涂层更加致密。HT+UDR处理后涂层表层生成Cr₇C₃、Cr₂B₃和CrB等新硬质相,X射线衍射峰半高宽展宽,涂层表层产生晶粒细化,涂层表面硬度提高了185.9 HV0.2。Ni/WC涂层的磨损机理以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,HT+UDR能有效改善Ni/WC涂层的耐磨性,经HT+UDR处理后,磨损表面的剥落现象和裂纹减少,其磨损量为7.1 mg,相比于未滚压涂层降低51.3%。

Fe-1.5%Si无取向硅钢的冷轧变形组织及织构演变

杨洁, 侯迪文, 王佳乐, 方烽, 张元祥, 王洋, 张晓明

2023, 48(12): 166-174. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.028

摘要 ( 104 )

PDF (9085KB) ( 22 )

分析了冷轧压下率对Fe-1.5%Si无取向硅钢各工艺阶段组织与织构的影响规律。结果表明,热轧板初始组织为细小的等轴晶,表层平均晶粒尺寸为18 μm,中间层平均晶粒尺寸为36 μm。热轧板经25%~64%压下率冷轧时具有强α、λ织构和弱α^*织构,经64%~73%压下率冷轧后形成强γ织构、次强α织构。冷轧织构主要沿4条路径转动:①Cube织构沿λ织构转动至{100}<021>后沿α^*织构线转动;②Cube织构沿λ织构转动至{100}<011>后沿α织构线转动;③Cube织构沿{013}<031>、{110}<110>及其附近取向转动;④Cube织构沿η织构线转动。退火初期Cube、Goss取向晶粒优先形核,但随着退火时间的延长,其占比始终较小,Cube再结晶比例为0.55%~1.94%,Goss再结晶比例为0.54%~2.85%,γ取向晶粒占比快速提高。最终退火后板材发生了完全再结晶,再结晶织构主要以强γ织构、α织构和弱η织构组成,不利织构占主要组分。

超音速喷涂复合WC基金属陶瓷涂层的性能

涂福泉, 苏子豪, 万蛟

2023, 48(12): 175-179. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.029

摘要 ( 25 )

PDF (2110KB) ( 23 )

采用超音速火焰喷涂技术和等离子喷涂技术在活塞杆用316L不锈钢基体上制备了WC-12Co (WC)/NiCr双重涂层,并制备传统等离子喷涂Al₂O₃-13TiO₂(AT13)涂层作为对照。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等设备对涂层的性能进行了研究和对比。结果表明,各涂层界面界限清晰,结合性良好,WC涂层的显微硬度为1363 HV0.3,是AT13涂层的1.8倍。在60 min往复摩擦磨损试验条件下,AT13涂层的体积磨损率为WC涂层的4.42倍,WC涂层磨损机制主要表现为磨粒磨损。在3.5%NaCl溶液中,WC涂层和AT13涂层的自腐蚀电位均低于316L不锈钢基体,避免了电偶效应对基体的优先腐蚀,并且AT13涂层的自腐蚀电流密度最大,其次是316L不锈钢基体,WC涂层的自腐蚀电流密度最小,仅为基体的0.57倍。

高铝双相钢HC420/780DP的烘烤硬化特性

王淑华, 艾兵权, 田秀刚, 逯志强, 王海龙, 王玉慧

2023, 48(12): 180-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.030

摘要 ( 22 )

PDF (2913KB) ( 15 )

研究了预应变量对高铝双相钢HC420/780DP烘烤硬化值和显微组织的影响。对高铝双相钢HC420/780DP分别施加0%、2%、4%、6%、8%、12%预应变再经170 ℃×20 min烘烤硬化处理后,测定烘烤硬化值,并结合OM、SEM、XRD等分析手段对不同预应变量的试样进行检测分析。结果表明,烘烤硬化值的大小与位错密度的高低有直接关系。随着预应变量的增加,位错密度不断增加,马氏体含量增加,烘烤硬化值也随之增加。当预应变量≤2%时,位错密度较小,烘烤硬化值不足30 MPa。预应变量达到8%时,位错密度最大,约0.208 m^-2,烘烤硬化值达到38 MPa。当预应变量≥8%时,位错密度保持不变,烘烤硬化值继续增大,最高可达72 MPa。XRD结果表明,不同预应变量烘烤前后均没有发现残留奥氏体。

304L奥氏体不锈钢中厚板的晶粒度控制

隋松言, 田宇, 曲帅, 庞宗旭, 黄健

2023, 48(12): 184-188. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.031

摘要 ( 52 )

PDF (2731KB) ( 28 )

针对厚度40 mm以上304L不锈钢出现的混晶问题,通过实验室试验,进行了轧制关键工艺参数研究,具体包括再结晶区和未再结晶区轧制温度、待温时间以及轧后冷却速率等参数。结果表明,1050 ℃和950 ℃变形对再结晶比例没有显著影响;短时间待温即可完成静态再结晶;变形条件相同情况下,对比了待温温度和待温时间对晶粒长大的影响,发现变形温度是晶粒长大的敏感因素,变形温度越高,再结晶-晶粒长大过程几乎同时发生,较低的再结晶温度下待温可保证较高的再结晶比例,同时抑制晶粒异常长大,有效改善了混晶现象。工业试验表明,开轧温度过高容易造成晶粒异常长大,1050 ℃以下开轧、直轧和待温控轧都可使轧态组织晶粒细化。

EH40船板钢奥氏体晶粒长大及连续冷却相变规律

厉文墨, 刘芳芳, 王佳骥, 蒋健博, 江坤

2023, 48(12): 189-193. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.032

摘要 ( 24 )

PDF (4102KB) ( 19 )

采用Gleeble-3800热模拟试验机对EH40船板钢进行热模拟试验,通过金相显微镜(OM)、维氏硬度计等设备,分析了奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高的粗化行为及不同冷却速度下EH40钢的组织演变与硬度变化。结果表明,奥氏体粗化温度在1200 ℃以上,奥氏体经950 ℃保温后冷却,未变形时,在0.5~1 ℃/s的冷速范围内,组织主要由铁素体与珠光体构成;当冷速达到2 ℃/s后,组织中开始出现粒状贝氏体与板条贝氏体;随着冷速持续增大,板条贝氏体比例逐渐上升并均匀化,板条形貌逐渐细化,基体硬度由157 HV5提高至214 HV5;经60%变形后,与未变形时相比,EH40钢的晶粒发生明显细化,钢中铁素体相变区扩大,基体硬度由164 HV5提高至234 HV5。

GH4169合金经高温及应力时效处理后的组织演变及性能

崔文明, 王纪兴, 邹佳佳, 张晓辰, 张凯, 梁锡炳, 张瑞, 臧昊良

2023, 48(12): 194-200. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.033

摘要 ( 27 )

PDF (5428KB) ( 37 )

以GH4169高温合金为研究对象,通过对其进行不同条件下的高温时效以及高温应力时效处理后,进行拉伸和疲劳寿命测试,研究其微观组织演变、剩余强度和疲劳寿命以及其相关机理。结果表明,GH4169合金在550 ℃时效时组织稳定;650 ℃高温时效后γ″相开始出现粗化,在应力作用下发生γ″→δ转变,强度和寿命降低;700 ℃高温时效后晶内γ″相向δ相转变明显,耦合应力进一步促进了相的转变。高温耦合应力的环境下表面发生氧化开裂大大降低了GH4169合金的疲劳寿命。

口腔种植手术器械用不锈钢钛改性低温离子渗氮组织和性能

顾静怡, 李润涛, 贺泽, 胡静

2023, 48(12): 201-205. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.034

摘要 ( 21 )

PDF (2396KB) ( 16 )

对口腔种植手术器械用304奥氏体不锈钢进行低温钛改性离子渗氮处理,旨在保障其耐蚀性前提下,高效提高表面硬度和耐磨性。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、显微维氏硬度计及摩擦磨损测试仪等分别对试样截面显微组织、物相及成分、截面显微硬度、渗层耐磨性等进行测试与分析。结果表明,304奥氏体不锈钢钛改性低温离子渗氮效率比传统离子渗氮显著提升,420 ℃×4 h条件下,渗氮层厚度由常规离子渗氮的11.37 μm增厚到48.32 μm,即渗氮效率提高到常规离子渗氮的4倍以上。同时,低温钛改性离子渗氮处理后,304奥氏体不锈钢表面硬度与耐磨性大幅提高,表面硬度由常规离子渗氮的978 HV0.025提高到1350 HV0.025,磨损率由20.9 μg/(N·m)降低至7.4 μg/(N·m),下降约2/3。

纯铜表面Ti/Ta复合涂层的制备及性能

吕绪明, 高泽宇, 魏东博, 胡玉锦, 杨凯, 张平则

2023, 48(12): 206-212. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.035

摘要 ( 23 )

PDF (4038KB) ( 23 )

基于双层辉光等离子表面合金化技术在纯铜表面制备Ta涂层,并采用引入Ti中间过渡层的方式在纯铜表面制备Ti/Ta复合涂层,分析了Ti/Ta复合涂层的微观结构,研究了复合涂层对铜基体的热震行为和熔盐热腐蚀行为的影响。结果表明,亚微米结构的Ti/Ta复合涂层组织致密均匀,厚度约为14.5 μm,表面为α-Ta相。与Ta涂层相比,Ti/Ta复合涂层在700 ℃热震20次后表面仍较为平整致密,无任何微裂纹产生;呈梯度分布的中间Ti层缓解了界面应力,提升了涂层的抗热震性能。在500 ℃时NaCl和KCl混合盐腐蚀10 h后,纯铜质量增加为12.89 mg/cm²,Ti/Ta复合涂层的质量增加仅为2.8 mg/cm²,Ti/Ta复合涂层表面形成致密的Ta₂O₅氧化膜,有效阻止了熔盐腐蚀的深入,提高了铜基体的抗熔盐腐蚀性能。

田间触土部件用60Si2Mn钢激光熔敷硬质相增强耐磨层的组织性能

陈登华, 于洪海, 刘海定, 何曲波, 张洁柯, 黄海堂, 龚宇豪

2023, 48(12): 213-221. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.036

摘要 ( 19 )

PDF (6799KB) ( 18 )

设计了3种不同成分(I、Ⅱ、Ⅲ)的高耐磨粉末材料,利用激光熔敷对犁铧用60Si2Mn钢进行了表面强化,结合淬火和回火来调控硬质相的形貌分布特点,提高入土工作部件的耐磨性能。结果表明,淬火态熔敷层中主要析出相包括VC碳化物、晶界富Fe和Cr网状碳化物和Fe₂O₃颗粒。500 ℃高温回火后,微观组织以回火马氏体和碳化物为主。XRD物相分析证明熔敷层中存在VC、MoC、Cr₃C₂等多种碳化物。成分Ⅲ的熔敷层具有最高的硬度值;回火试样的磨损率全部高于淬火试样,且回火态成分Ⅱ的熔敷层的磨损率最低。不同熔敷层的磨损机制包括磨粒磨损和氧化磨损。

45钢和40Cr钢压缩机曲轴表面感应淬火后的梯度组织与性能

聂德福

2023, 48(12): 222-229. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.037

摘要 ( 24 )

PDF (4676KB) ( 32 )

针对实际工程用45钢和40Cr钢大型往复压缩机曲轴,选取表面感应淬火的曲柄销部位,采用光学显微镜和扫描电镜观察了梯度显微组织,并利用维氏硬度计、万能试验机、仪器化压痕仪和高频疲劳试验机测试了硬度、抗拉强度和疲劳性能。结果表明,45钢曲柄销显微组织由表层马氏体逐渐向内部屈氏体+颗粒状铁素体、索氏体+小条状铁素体、珠光体+沿晶块状铁素体过渡;相应地,表层硬度较高,随着距表面距离的增加,45钢硬度呈先快速降低后又缓慢降低。40Cr钢曲柄销显微组织则由表层马氏体逐渐向内部回火索氏体、索氏体+沿晶块状铁素体过渡;高硬度表层更厚,随着距表面距离的增加,硬度曲线出现了陡降、缓升和缓降的变化趋势。曲轴材料的抗拉强度随距表面距离增加而不断降低,并与硬度呈近线性关系变化。45钢和40Cr钢的疲劳曲线均符合经典的Basquin关系,结合曲轴受力分析发现,大型往复压缩机曲柄销表下受感应淬火热影响区域的疲劳失效风险较高,不同区域疲劳寿命可通过外加应力面和疲劳寿命曲面的交线获得。

Er对多向锻造7050铝合金组织性能的影响

王华幸, 荣莉, 黄晖, 魏午, 王泽忠, 周力, 王猛

2023, 48(12): 230-235. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.038

摘要 ( 26 )

PDF (4872KB) ( 28 )

以7050铝合金及含Er7050铝合金(7E50)为研究对象,对两种铝合金自由锻件进行固溶、时效处理后,采用SEM、TEM与室温拉伸等测试手段研究铝合金锻件固溶及时效处理过程中组织和力学性能的演变规律。结果表明,两种合金经470 ℃×1 h固溶后,7050铝合金再结晶组织占比69.45%,而7E50合金再结晶占比仅为62.08%,Er元素的加入可以抑制合金的再结晶行为。最佳的单级时效工艺为120 ℃×24 h,经单级峰时效处理后7E50合金的强度、硬度、伸长率均高于7050合金,由此可见Er元素的加入可以有效提升合金的力学性能。7E50铝合金峰时效态下的析出相主要是η′相、GP区和Al₃(Er, Zr)颗粒。两种合金晶界上析出相都呈链状连续分布,但7E50铝合金晶界析出相尺寸明显小于不含Er的7050合金,这可能是7E50合金伸长率高于7050合金伸长率的原因之一。

NiTi基轴承合金研究进展

官磊, 刘嘉兴, 孙士博, 佟运祥

2023, 48(12): 236-243. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.039

摘要 ( 47 )

PDF (1325KB) ( 32 )

高Ni含量的NiTi基合金凭借其高硬度、低弹性模量、耐蚀性能以及无磁性等特点而成为一类重要的轴承合金。全面阐述了国内外在NiTi基轴承合金研究方面的进展,主要包括微观组织、力学性能、摩擦磨损特性与耐腐蚀特性等,重点介绍了热处理工艺、合金元素对合金性能的影响,探讨了NiTi基轴承合金今后的研究重点。

Mo含量对9Cr18Mo钢组织及耐蚀性的影响

周健, 骈利平, 方峰, 迟宏宵, 马党参

2023, 48(12): 244-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.040

摘要 ( 26 )

PDF (3657KB) ( 26 )

采用显微组织分析、电化学试验以及中性盐雾试验等方法研究了4种不同Mo含量的9Cr18Mo钢显微组织及耐蚀性,探讨了Mo对耐蚀性的影响机理。结果表明,不同Mo含量的9Cr18Mo钢都具有大量的富铬碳化物,碳化物尺寸、数量及硬度随着Mo含量增加而增加;当Mo含量小于0.5%时,腐蚀电位随着Mo含量增加而升高,但当Mo质量达到0.7%时,腐蚀电位下降;经120 h中性盐雾试验,0.5Mo试验钢腐蚀速率较低。含0.7%Mo试样耐点蚀性能的下降与富铬碳化物的形成及碳化物与基体界面附近贫铬区的形成有关。

仿生六边形织构对40Cr钢摩擦学性能的影响

杨洋, 龙伟民, 程战, 伍里峰, 师陆冰, 吴元科

2023, 48(12): 250-254. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.041

摘要 ( 17 )

PDF (2490KB) ( 16 )

采用激光加工技术,在40Cr钢表面加工不同面密度的仿生六边形织构,在油润滑条件下,采用高温摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验。在不同转速和试验载荷条件下,研究不同面密度的仿生六边形织构对40Cr钢摩擦学性能的影响。利用金相显微镜分析试件表面的磨损形貌。结果表明,表面织构化的试件摩擦因数相较未织构试件有不同程度的减小,并随织构面密度的增大先减小后增大,其中织构面密度为10%试件表面的摩擦因数较未织构试件降低9.8%,耐磨性能也得到一定程度的提高。低面密度织构试件的摩擦因数随载荷的增加先增大后减小,高面密度织构试件的摩擦因数随载荷的增加逐渐减小。试样摩擦因数随速度的增大而减小。在油润滑条件下,仿生六边形织构可以有效地改善摩擦副表面的摩擦磨损性能,且合理的织构面密度才能最大发挥仿生织构的减摩效果。

C含量对HT9钢组织和力学性能的影响

谢谱, 赵吉庆, 颜廷亭

2023, 48(12): 255-259. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.042

摘要 ( 26 )

PDF (2962KB) ( 23 )

借助光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及拉伸试验机等设备,研究了碳含量变化对HT9钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,C含量的变化对碳化物含量及性能有着显著的影响。随着C含量的增加,Ni_eq增大,抑制了δ-Fe的析出;C还促进了M₂₃C₆碳化物的析出,阻碍了马氏体板条的迁移,导致板条细化,析出强化和界面强韧化效果增强,提高了钢的强度和硬度,降低了材料的塑韧性。且C含量在0.17%~0.20%范围内,这种变化最为显著,这主要与钢中溶质原子析出,固溶强化效果下降有关。

Cr对管线钢组织演变及耐蚀性能的影响

彭浩平, 苏威, 赵永刚, 李智伟, 苏旭平, 吴长军

2023, 48(12): 260-268. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.043

摘要 ( 18 )

PDF (5703KB) ( 13 )

采用磁控电弧炉的方法制备了Cr含量(质量分数)分别为1%、2%、3%的X80钢样品,通过SEM、DSC、电化学试验、EDS、拉曼表征等手段测试Cr元素对微观组织以及耐蚀性能的影响。结果表明,微观组织中铁素体晶粒大小随着Cr含量的升高而降低,珠光体数量增多,从X80钢到2Cr钢的变化明显。低频0.01 Hz处的阻抗模量的值|Z|_0.01Hz随着Cr含量的增大而增大,随浸泡时间的延长而变小。当在3.5%NaCl溶液中浸泡进行1天时,3Cr试验钢的|Z|_0.01Hz值约为1315 Ω·cm²,X80试验钢的|Z|_0.01Hz值约为910 Ω·cm²;当浸泡到14天时,3Cr试验钢的|Z|_0.01Hz值约为800 Ω·cm²,X80试验钢的|Z|_0.01Hz值约为470 Ω·cm²。腐蚀介质以及腐蚀反应对钢表面的破坏,可以看到明显的点蚀坑。腐蚀产物主要有β-FeOOH、γ-FeOOH、α-FeOOH、Fe₃O₄和Fe₂O₃等组成,Cr含量的升高,钢表面出现更多的Fe₃O₄和α-FeOOH较稳定的物相,有助于增强腐蚀产物膜的稳定性。

气垫炉中铜带材漂浮行为的数值模拟

赵鹏, 李家栋, 李勇

2023, 48(12): 269-276. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.044

摘要 ( 19 )

PDF (5005KB) ( 23 )

基于东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室中试气垫炉的试验数据和几何模型,采用Ansys Fluent软件构建了气垫炉漂浮仿真模拟平台,分析了气垫炉入口风量、带材漂浮高度、流体温度和喷嘴结构对铜带材漂浮行为的影响。结果表明,带材漂浮高度在H=80~180 mm范围内有利于带材稳定漂浮;温度越高,带材所受压力降低,增大入口风量对压力的提升效果减弱;高温条件下,出现风机功率波动时对带材压力影响较小,有利于带材稳定漂浮;狭缝喷嘴倾斜角度由30°优化为60°有利于改善带材压力分布均匀性,但会降低带材所受压力。

轴承套圈贝氏体淬火仿真与试验分析

周瑞虎, 曾志鹏

2023, 48(12): 277-280. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.045

摘要 ( 42 )

PDF (1818KB) ( 28 )

采用有限元仿真和试验方法分析贝氏体等温淬火工艺对GCr15钢轴承套圈畸变和断裂韧性的影响。采用Deform-3D软件对轴承套圈贝氏体淬火工艺进行数值模拟。以圆柱滚子轴承NJ308为研究对象,仿真热处理后最大直径畸变量为0.08 mm,与试验结果对比,仿真误差14%。采用热处理工艺试验,测量贝氏体淬火后轴承直径畸变量为0.07 mm。对比测量分析常规马氏体淬火和贝氏体淬火后的畸变大小,贝氏体热处理后直径畸变极差小,更为均匀,有利于后续的磨削加工。通过断裂试验对比分析,常规的马氏体淬回火工艺断裂强度为113.3 kN,贝氏体等温淬火处理后的断裂强度为152.7 kN,断裂强度显著提升。

超高强度螺栓螺纹局部感应加热有限元分析与实践

孙晓军, 杨晨辉, 贺连栋, 王鑫, 张一帆

2023, 48(12): 281-284. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.046

摘要 ( 23 )

PDF (2088KB) ( 29 )

超高强度螺栓局部感应回火加热速度快、效率高,绿色环保,逐步取代传统的铅浴回火。但其存在线圈设计单一,工艺调节费时费力的现状,故基于COMSOL软件建立了一种螺纹局部回火加热的有限元分析模型,并通过试验结果的对比,验证了分析模型的正确性。同时通过对线圈设计和工艺过程的调整优化,大大减少了螺纹感应加热时的轴向和径向温度的不均匀性,并最终使超高强度螺栓螺纹部分的回火硬度满足回火标准要求。

软带缺陷导致盾构机主推力轴承套圈失效分析

钟云飞, 李天夫, 屈伸, 张哲峰, 黄宏军

2023, 48(12): 285-291. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.047

摘要 ( 45 )

PDF (6431KB) ( 23 )

某型号盾构机用主轴轴承在测试过程中发生失效,拆卸后发现其主推套圈滚道表面局部存在大面积剥落以及一些金属碎块。轴承主推套圈由42CrMo合金钢制成,并采用感应淬火工艺使滚道表面获得硬化层。试验通过宏观检查、成分分析、微观组织观察、硬度分析等,提出了盾构机轴承失效机制。结果表明,盾构机轴承主推套圈的软带区域组织因接触疲劳引起局部高温导致表面形成白色蚀刻层,白色蚀刻层剥落进一步造成滚道严重的磨粒磨损。磨粒随滚动体发生转移,在硬化区域产生密集的压痕坑,部分磨粒嵌入软带区域,滚道表面粗糙度严重增加阻碍轴承正常运行,最终导致失效。

感应加热淬火硬化层起始点调整方法

陈晨杰, 李建华

2023, 48(12): 292-294. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.048

摘要 ( 26 )

PDF (1504KB) ( 27 )

研究开发了一种新的感应加热淬火硬化层起始点调整方法,即利用紫铜材料在交变磁场中产生的涡流形成反向磁场实现对硬化层起始点的调整,新的硬化层起始点调整方法对硬化层起始点的调整幅度大,且调整硬化层起始点的同时,不影响其他热处理考核指标如硬化层深度,可实现硬化层起始点在线调节、操作便捷、调节迅速,具有很高的生产实用价值。

车轴表面裂纹缺陷分析

郑毅, 薛振峰, 赵兴龙, 李树林, 徐俊生, 潘嘉玉

2023, 48(12): 295-298. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.049

摘要 ( 32 )

PDF (4348KB) ( 32 )

针对铁路货车车轴在检修过程中出现的表面磁探裂纹情况,通过ARL4460 火花直读光谱仪、拉伸试验机、扫描电镜、光学显微镜和能谱仪等对车轴化学成分、力学性能、断口形貌、显微组织和显微硬度进行了分析,研究车轴表面裂纹的形成原因及机理。结果表明,火车轴裂纹性质系过渡圆角处组织发生马氏体相变形成的疲劳裂纹,属车轴表面在打磨过程中,由于打磨工艺不当,造成局部烧伤,从而产生裂纹。

基于保证齿轮心部硬度的离心机齿轮选材方法

曾伟传, 彭诗超, 冒浴沂

2023, 48(12): 299-303. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.12.050

摘要 ( 23 )

PDF (2556KB) ( 28 )

通过离心机齿轮选材的实际应用实例,找到一种衡量齿轮心部冷却速度的方法,为选择合适的淬透性材料和可靠保证离心机齿轮心部硬度提供依据。最终以实际的试验数据和实际应用验证确认G20CrNi2MoH钢应用于X和R系列齿轮能够保证实物心部硬度,而K系列齿轮必须采用17CrNiMo6钢,才能够保证实物心部硬度。

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