金属热处理

付志强, 何国爱, 吴赟杰, 贺存孝

2024, 49(2): 1-7. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.001

摘要 ( 139 )

PDF (7060KB) ( 124 )

利用Gleeble-3800热模拟试验机对新型Co-Ni基高温合金进行热压缩试验,研究其在变形温度为950~1100 ℃、应变速率为0.01~10 s^-1、真应变为0.693时的热变形行为和微观组织演变。结果表明,合金流动应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。合金平均晶粒尺寸随变形温度的升高而增加,降低变形温度和提高应变速率可细化动态再结晶晶粒。基于EBSD和TEM分析表明,合金热变形过程中非连续动态再结晶(DDRX)作为主要动态再结晶(DRX)机制,孪晶形核作为辅助形核机制。

304Cu和430Cu抗菌不锈钢中富铜相的演化及其抗菌性能

莫金强, 冯光宏, 徐梅, 张威, 邓帅帅

2024, 49(2): 8-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.002

摘要 ( 51 )

PDF (4517KB) ( 77 )

添加适量的Cu制备了304Cu和430Cu抗菌不锈钢。借助XRD、OM和TEM,研究了不同退火温度对两种含Cu抗菌不锈钢组织及其抗菌性能的影响,并分析了富Cu相随退火温度的演化规律。结果表明,304Cu抗菌不锈钢的显微组织由不规则奥氏体构成,而430Cu抗菌不锈钢的显微组织均由多边形铁素体构成,局部存在异常长大的晶粒。在304Cu抗菌不锈钢中的富铜相呈圆形,且随着退火温度的升高,富铜相数量增加,尺寸增大,但退火温度超过850 ℃后,长大速率变缓。而在430Cu抗菌不锈钢中,富铜相的尺寸随着退火温度的升高而增大,退火温度达900 ℃时,形状由球形或椭球形变为杆状。经过850 ℃退火处理的两种试验钢均具有优异的抗菌性能,能够延缓与之接触的豆制品、大米饭腐败进程,还能在自身周围形成抑菌环境。

淬火工艺对DH350模具钢组织和力学性能的影响

杜昭阳, 赵杰, 陈献刚, 曹铁山

2024, 49(2): 16-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.003

摘要 ( 68 )

PDF (5376KB) ( 64 )

通过光学显微镜、扫描电镜、冲击试验机和硬度计研究了1030 ℃油冷淬火+590 ℃回火+600 ℃回火(工艺Ⅰ)、1030 ℃空冷淬火+590 ℃回火+600 ℃回火(工艺Ⅱ)和1030 ℃油冷淬火+980 ℃油冷淬火+590 ℃回火+600 ℃回火(工艺Ⅲ)处理对DH350钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,3种热处理工艺下试验钢的组织均主要为回火马氏体+回火索氏体+碳化物;不同的是,工艺Ⅰ下组织的板条特征明显,细小碳化物弥散分布,此时硬度和冲击性能都较高,且冲击吸收能量波动较小,综合性能良好;工艺Ⅱ下组织的板条粗化明显,且碳化物沿晶界聚集,使得硬度降低,冲击性能恶化;工艺Ⅲ下组织的晶粒细化显著,但未溶碳化物较多且存在混晶现象,此时冲击吸收能量较高,但波动较大,同时硬度下降明显。因此,DH350模具钢的最佳热处理工艺为1030 ℃油冷淬火+590 ℃回火+600 ℃回火,此时硬度和冲击吸收能量分别为45.1 HRC和22.4 J。

高强韧桥梁钢Q690q的单轴拉伸性能与低周疲劳性能

彭宁琦, 周文浩, 金东浩, 武会宾

2024, 49(2): 25-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.004

摘要 ( 37 )

PDF (3404KB) ( 29 )

针对热机械轧制(TMCP)+回火(T)和调质(QT)两种工艺处理的Q690q桥梁钢板,进行了表面和心部的单轴拉伸和低周疲劳试验,同时利用光学显微镜和扫描电镜对表面和心部的微观组织及原始奥氏体晶粒尺寸进行了观察,并分析了其对拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明,TMCP+T工艺钢板的微观组织主要由板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和少量马奥岛(M/A)组成,表面的LB占大多数,且比心部的组织更加细小,同时原始奥氏体晶粒尺寸较均匀;与心部相比,表面的屈服强度、抗拉强度、屈强比及伸长率均增大,低周疲劳寿命明显提高。而QT工艺钢板的微观组织以回火索氏体(TS)和GB为主,心部的GB占比增加,但比表面的组织反而细小些,同时原始奥氏体晶粒也更为细小均匀;与表面相比,心部的屈服强度、抗拉强度、屈强比及伸长率均减小,但低周疲劳寿命反而提高。两种工艺相比,无论是表面还是心部,TMCP+T工艺钢板的屈服强度较低,抗拉强度较高,屈强比较低,同时伸长率较低。而两种工艺钢板的低周疲劳寿命变化范围极为接近,处理工艺对试验钢的低周疲劳性能影响不大。同时对拉伸性能与低周疲劳性能之间的相关性进行分析,表明疲劳强度系数与抗拉强度呈线性相关,疲劳延性系数与伸长率呈线性相关。

超快冷工艺制备的超高强度马氏体钢的显微组织和性能

刘自权, 栗克建, 张龙柱, 李守华, 冯毅, 曹鹏军

2024, 49(2): 32-39. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.005

摘要 ( 47 )

PDF (6075KB) ( 54 )

利用超快冷工艺制备不同Mn添加量(1.01%、1.41%和1.74%,质量分数)的超高强度马氏体钢,采用XRD、SEM、EBSD、TEM等技术手段对比分析试验钢的原始奥氏体晶粒尺寸、高角度晶界比例、马氏体板条厚度和纳米析出相等显微组织差异,利用TDA技术分析了钢的抗氢脆性能,同时利用第一性原理研究钢中Cu析出相界面处的氢陷阱。结果表明,随着Mn添加量的增加,1500 MPa级马氏体钢的原始奥氏体晶粒尺寸均约为7 μm,但高Mn试样的马氏体板条更细、更密。第一性原理计算证明Cu与马氏体钢基体界面处可以形成良性氢陷阱,马氏体组织中大量的各类界面有助于在钢中形成更加分散的氢陷阱,氢在材料中就不容易局部聚集,从而降低材料氢脆断裂风险。基于超快冷工艺,Mn添加量增加可以实现1500 MPa级马氏体钢获得更多界面组织,微量的Cu析出也可以进一步提升材料的抗氢脆性能。

低温高磁感取向硅钢板坯后续工艺流程中的织构演变

孙文科, 吴忠旺, 任慧平, 张慧敏, 郭欢, 赵小龙, 罗晓阳, 狄彦军

2024, 49(2): 40-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.006

摘要 ( 94 )

PDF (2981KB) ( 50 )

基于采用低温加热工艺制备的高磁感取向硅钢板坯,利用EBSD技术分析了热轧、常化、冷轧和初次再结晶阶段织构的主要组成和Goss织构的分布。结果表明,热轧板的表层是高斯织构的起源,在过渡区{100}、{110}和{111}三种面织构都有一定的占比,中心形变区域占比最多的是{100}＜110＞立方织构。常化板的表层存在较多的{110}＜112＞黄铜织构和{110}＜001＞Goss织构,过渡区和中心形变区都有较多的{114}＜418＞织构,中心形变区占比最多的是{112}＜110＞α线织构。冷轧织构以{112}＜110＞α织构为主,还有较多的{100}＜110＞织构。经过脱碳退火和渗氮工艺后,初次再结晶以{114}＜418＞织构和{111}＜112＞γ线织构为主。

硅对铸态CoCrFeMnNi高熵合金组织及性能的影响

李荣斌, 宗在康, 张志玺, 张如林

2024, 49(2): 45-52. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.007

摘要 ( 43 )

PDF (3928KB) ( 40 )

采用冷坩埚悬浮熔炼法制备了CoCrFeMnNiSi_x(x=0,0.3,0.6,0.9)系列高熵合金。使用X射线衍射仪、扫描电镜及附带的能谱仪分析了硅添加后合金组织结构的变化,并对CoCrFeMnNiSi_x合金硬度、室温摩擦磨损及室温压缩性能进行了一系列测试。结果表明,CoCrFeMnNi合金为单相FCC结构,随着硅含量的增加,FCC基相晶界处Mn、Ni、Si元素富集并且逐渐析出硅化物,产生细晶强化及弥散强化,从而使合金的硬度、耐磨性、压缩强度和压缩屈服强度得到提升,其中,CoCrFeMnNiSi_0.9合金综合性能最佳。

Si对Al-1.5Cu-0.7Mg合金组织和性能的影响

谭鑫禹, 刘静静, 刘东雨

2024, 49(2): 53-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.008

摘要 ( 35 )

PDF (2643KB) ( 47 )

通过力学性能测试、20 ℃电阻率测试及显微组织观察,研究了Si加入量为0.3wt%时对Al-1.5Cu-0.7Mg合金组织和性能的影响。结果表明,当Si加入量为0.3wt%时,Al-1.5Cu-0.7Mg合金时效态的强度明显提高,经473~493 K峰时效后,其20 ℃电阻率为3.638~3.667 μΩ·cm,抗拉强度为370~380 MPa。根据马蒂森定律建立了20 ℃电阻率与时效析出第二相相对体积分数之间的关系式。利用JMA(Johnson-Mehl-Avrami)方程得出Al-1.5Cu-0.7Mg和Al-1.5Cu-0.7Mg-0.3Si合金的时效析出激活能分别为135 kJ/mol和204 kJ/mol,由此可判定,Al-1.5Cu-0.7Mg合金以S″相为主,Al-1.5Cu-0.7Mg-0.3Si合金以S相为主。由JMA方程对其他时效参数下的电阻率进行预测,预测模型的准确性在99%以上。

水电用Q690CFD低合金高强钢SH-CCT曲线测定与分析

曹佳丽, 靳红泽, 李康立, 徐亚鹏, 赵强, 王翠萍, 李梦楠

2024, 49(2): 60-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.009

摘要 ( 24 )

PDF (3174KB) ( 22 )

使用Gleeble-3800热模拟试验机建立了水电用Q690CFD高强钢的SH-CCT曲线,研究了冷却速度对试验钢粗晶区显微组织与硬度的影响。结果表明,在所测试冷却速度下,试验钢热影响区出现了马氏体、马氏体+贝氏体与贝氏体3种转变形式。其中当冷却速度为40 ℃/s时,试验钢热影响区硬度达到最大,为344 HV10,组织为板条马氏体与贝氏体铁素体的混合组织。随着冷却速度的降低,热影响区组织中开始出现粒状贝氏体,基体硬度呈现逐渐减小的趋势,同时贝氏体内部的M-A组元也由颗粒状与短棒状转变为片状。当冷却速度低于5 ℃/s时,热影响区组织全部为粒状贝氏体,且基体硬度出现了低于母材的现象。

珠光体钢轨钢连续冷却转变曲线测定及组织分析

张乐, 蒋宏利, 谢本昌, 王东梅, 岑耀东, 陈林

2024, 49(2): 66-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.010

摘要 ( 65 )

PDF (2954KB) ( 38 )

利用L78淬火膨胀仪绘制了珠光体钢轨钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。结合显微组织分析与硬度试验结果,研究了珠光体钢轨钢在连续冷却过程中的显微组织和力学性能变化。结果表明,试验钢的临界温度是:Ac₁=735.3 ℃,Ac_cm=812.2 ℃,Ar₁=697.9 ℃,Ar_cm=773.8 ℃。将试验钢以10 ℃/s升温至860 ℃保温10 min完成奥氏体化后冷却,当冷速在3 ℃/s及以下时,组织为珠光体与局部铁素体;当冷速在4~8 ℃/s时,组织为珠光体与少许马氏体;当冷速在11 ℃/s及以上时,组织为马氏体与残留奥氏体。且没有发生贝氏体转变。综合分析该钢轨钢的组织转变及硬度变化,应选择4~8 ℃/s之间的冷却速率,以形成细化的珠光体组织及少量马氏体组织。

La含量对GH5188合金凝固过程及铸态组织的影响

蒋世川, 王小川, 唐平梅, 李靖, 周扬

2024, 49(2): 71-76. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.011

摘要 ( 37 )

PDF (3687KB) ( 29 )

利用高温共聚焦激光扫描显微镜对不同La含量的GH5188合金在冷速为10 ℃/min条件下的凝固过程进行动态原位观察,并研究了La含量对GH5188合金凝固过程、铸态组织及析出相的影响。结果表明,当La含量为0.03%、0.07%、0.10%和0.40%时,随着La含量的增加,GH5188合金的初凝温度越高,固-液两相区区间越大;凝固过程为缓慢凝固-快速凝固-缓慢凝固过程,La含量越高,峰值凝固速度越小;La含量的增加使合金铸态组织由树枝晶转变为等轴晶,析出相尺寸增大,当La含量达到0.40%时,析出相由M₆C+M₂₃C₆转变为(Ni,Co)_xLa+M₂₃C₆,且形成的含La金属间化合物在凝固过程中容易开裂。

Q&P工艺对38MnB5Nb超高强钢力学性能与微观组织的影响

杨杰, 王德成, 李贤君, 巫小林, 侯俊卿, 杨涛, 张赛

2024, 49(2): 77-83. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.012

摘要 ( 36 )

PDF (8865KB) ( 48 )

为了提高先进高强钢强塑积,满足汽车轻量化发展要求,以先进高强钢38MnB5Nb为研究对象,讨论其在不同配分温度和配分时间的Q&P工艺下力学性能与微观组织的变化特征,并确定该钢种较优的Q&P工艺参数窗口。结果表明,Ms~Mf之间采用低温长时配分和高温短时配分工艺时,38MnB5Nb钢可以获得较好的强塑性匹配。其中,220 ℃配分90 s和280 ℃配分60 s条件下试样强塑积均超过30 GPa·%,分别为35.09 GPa·%和33.23 GPa·%。微观组织方面,相同配分时间随着配分温度的升高板条马氏体逐渐发生粗化现象,相同配分温度随着配分时间的增加马氏体回火现象愈发明显,且伴随碳化物的析出。

低碳汽车齿轮钢20CrMnTi伪渗碳过程晶粒粗化行为

伍伟, 袁清, 莫家璇, 任杰, 张志成, 徐光

2024, 49(2): 84-90. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.013

摘要 ( 46 )

PDF (5281KB) ( 50 )

设计了一种不含Nb元素的20CrMnTi齿轮钢,通过母相奥氏体晶粒尺寸统计、析出物分布规律分析,最终探明了伪渗碳温度对齿轮钢母相奥氏体晶粒尺寸的影响规律和机理。结果表明,不含Nb元素的20CrMnTi齿轮钢最高伪渗碳温度为970 ℃。相比于热轧态,经过伪渗碳处理后,(Ti, Mo)(C, N)颗粒中C含量减少,N含量增加,证实了第二相(Ti, Mo)(C, N)颗粒发生回溶、熟化,渗碳温度较高时(980 ℃),细小弥散颗粒的回溶和熟化更为明显。其次,伪渗碳温度为980 ℃时,细小弥散的第二相(Ti, Mo)(C, N)颗粒体积分数急剧下降,大尺寸第二相(Ti, Mo)(C, N)颗粒增多,减弱了对母相奥氏体晶粒的钉扎作用,导致晶粒发生异常长大。

退火工艺对Fe-30Mn-10Al-1C低密度钢组织与性能的影响

胡启文, 李天怡, 耿笑笑, 成卓, 刘文月, 吴桂林

2024, 49(2): 91-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.014

摘要 ( 40 )

PDF (4152KB) ( 41 )

针对Fe-30Mn-10Al-1C低密度钢,系统研究了不同退火工艺对其组织及力学性能的影响,分析了该材料的韧性转变机制。结果表明,Fe-30Mn-10Al-1C在800 ℃退火析出κ碳化物和铁素体,抗拉强度>1100 MPa,但-40 ℃冲击性能较差;850 ℃退火后κ碳化物消失,试验钢的强塑积提升,韧性增加;900 ℃退火得到奥氏体单相组织,获得良好的强塑性和强韧性匹配。Fe-30Mn-10Al-1C钢的韧性与κ碳化物、铁素体和奥氏体晶粒尺寸有关,并且与奥氏体晶粒尺寸存在反尺寸关系。

不同热处理工艺对9Ni低温容器用钢组织与性能的影响

李铖, 彭其春, 童志博, 梁亮, 齐江华, 肖爱达, 董常福

2024, 49(2): 98-103. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.015

摘要 ( 78 )

PDF (2796KB) ( 42 )

研究了QT和QLT两种热处理工艺对9Ni钢力学性能的影响规律,并探讨了其韧化机理。结果表明,QT和QLT处理对9Ni钢的力学性能影响明显,并且对比QT处理试样,QLT处理试样的抗拉强度和屈服强度有所下降,伸长率小幅度提高,但其低温冲击性能增加显著,增加了近40 J。QT处理试样具有典型韧性断裂特征,其冲击断口附近,存在较粗大马氏体组织,偏聚带主要为板条状马氏体,且板条之间呈现出多边化的趋势,组织中存在一定量的亮衬区域,主要为回火过程中形成的逆转变奥氏体,能明显改善9Ni钢的低温韧性。而QLT处理试样板条状马氏体更为细小和均匀,在板条间隙亮衬区域分布更为广泛,其低温冲击后试样存在更多尺寸较小且分布均匀的韧窝。低温冲击试验后QT和QLT处理试样的逆转变奥氏体体积分数分别为0.88%和6.60%,因此QLT处理试样的低温韧性较好,而逆转变奥氏体吸收了基体中固溶强化元素后,导致屈服强度降低。

塑性变形对2219铝合金扩散连接的影响

陈曦, 孟令刚, 徐大召, 周秉文, 亚斌, 张兴国

2024, 49(2): 104-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.016

摘要 ( 76 )

PDF (8501KB) ( 33 )

采用扩散连接的方法研究保温时施加塑性变形对2219铝合金界面愈合的影响机理。在扩散温度545 ℃,保温时间4 h,压力10 MPa,选取塑性变形量为0%、10%、30%、50%进行扩散连接试验。结果表明,随着塑性变形量增大,界面处于高能量状态,溶质原子在界面处通过扩散析出Al₂Cu相,包裹原始的界面氧化物并在保温与变形过程中发生冶金反应,氧化物分解并向基体扩散直至消失,实现界面愈合;结合强度在塑性变形量为50%时最高,达到116 MPa,为基体材料的90.6%。

热处理对热轧态4343/3003/4343铝合金复合板材微观组织的影响

张伟, 陈子健, 蔺永诚

2024, 49(2): 113-119. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.017

摘要 ( 28 )

PDF (5921KB) ( 25 )

4343/3003/4343铝合金复合板材是一种广泛应用于热传输的复合板材,一般通过热轧进行复合成形制造。然而,热轧后的合金组织均匀性不理想,严重影响后续的冷轧质量,因此,必须建立合理的热处理工艺对热轧态复合板材进行处理。利用光学显微镜和扫描电镜,研究了热处理工艺对热轧态4343/3003/4343铝合金复合板材微观组织的影响规律及机理。结果表明,退火温度、退火时间,以及热轧后冷却速度对复合板材的微观组织存在显著影响。提高退火温度、延长退火时间、减缓热轧后的冷却速度会加速复合板材中析出相的聚合粗化,但是较长时间的退火会导致析出相回溶,不利于后续的冷轧加工。通过试验研究与理论分析,较优的热处理工艺为:退火温度约为500 ℃,退火时间约为4 h,热轧后水冷为较优的冷却方式。

不同冷轧压下率对因瓦合金组织与性能的影响

何承渝, 蔡晨, 谷宇, 李静媛

2024, 49(2): 120-127. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.018

摘要 ( 49 )

PDF (5739KB) ( 38 )

通过背散射电子衍射(EBSD)、XRD、拉伸试验、硬度测试、热膨胀测试、磁性能测试等研究了20%~90%不同冷轧压下率对因瓦合金显微组织、力学性能、热膨胀性能、饱和磁化强度和织构演变的影响。结果表明,随着冷轧压下率的增加,固溶态等轴晶粒通过位错滑移发生变形,合金被逐渐压扁拉长形成了特定的取向,导致合金的强度和硬度提高,而塑性快速下降,90%压下率时合金抗拉强度为777 MPa,而伸长率则只有5%。当冷轧压下率未超过80%时,合金的在20~100 ℃的平均线膨胀系数和饱和磁化强度呈现先减小后增大趋势,在60%压下率时取得最小值。合金中{110}<112>黄铜织构,{112}<111}铜型织构,{136}<634>S型织构强度随变形程度的提高而增大,当冷轧压下率达到80%时合金中形成了强烈的织构。

变形量对EH47止裂钢组织和显微硬度的影响

张九鑫, 任潇健, 金东正, 田勇

2024, 49(2): 128-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.019

摘要 ( 28 )

PDF (5855KB) ( 20 )

利用MMS-200热模拟机试验进行单道次压缩试验,研究了奥氏体未再结晶区变形量对EH47止裂钢组织演化及显微硬度的影响。结果表明,变形量从15%增大到60%时,原奥氏体晶粒长宽比从1.2±1.4增加至2.7±2.3;显微组织形态由粗化的贝氏体向细化的铁素体贝氏体转变;大角度晶界比例(HAGB)由34.6%升高至61.7%,有效晶粒尺寸从4.5±5.9 μm减小至3.4±4.2 μm;硬度从230 HV50降低至211 HV50。变形60%试样的奥氏体晶粒在相变前具有106.7 mm^-1的单位体积有效界面积,是其显微组织细化、均匀化的根本原因。在原奥氏体晶粒边界形核、长大并相互接触的铁素体晶粒,提高了20°~47°取向差范围内的HAGB比例(21.5%),是其具有61.7%HAGB的关键。高含量的铁素体、位错密度的降低、再结晶晶粒比例的增加是显微硬度降低的主要原因。

调质工艺对Cr-Ni-Mo-V超高强韧钢组织和力学性能的影响

周琮, 陈献刚, 曹铁山, 赵杰

2024, 49(2): 135-141. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.020

摘要 ( 36 )

PDF (4643KB) ( 27 )

利用扫描电镜、金相显微镜、冲击试验机结合维氏硬度计研究了780、830和880 ℃淬火+500~580 ℃高温回火处理对Cr-Ni-Mo-V超高强韧钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随回火温度的升高,尺寸较大碳化物会发生溶解转变,合金碳化物由基体中不断弥散析出。硬度和冲击性能均随回火温度升高呈现先增大后降低的趋势,与碳化物弥散析出形貌和残留奥氏体分解转变有关;3种温度淬火试验钢均在540 ℃回火时出现二次硬化峰值,最高值分别为488、517、532 HV20,在540~560 ℃回火出现最大冲击吸收能量,分别为49.7、58.5、51.0 J。为充分保证钢的强韧性,最佳热处理工艺为830 ℃亚温临界淬火+560 ℃回火。

固溶温度及冷却方式对00Cr40Ni55Al3Ti合金组织性能的影响

崔毅, 曹文全, 王艳, 崔继红, 马超, 田仲杰, 张雲飞

2024, 49(2): 142-148. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.021

摘要 ( 36 )

PDF (3797KB) ( 21 )

以热轧态00Cr40Ni55Al3Ti合金为研究对象,采取1150~1250 ℃固溶+水冷/空冷的试验方案,探究了固溶温度及冷却方式对显微组织与力学性能的影响规律。研究结果表明,在1150~1250 ℃范围内,合金晶粒及α-Cr相的尺寸随固溶温度升高而增加,超过1150 ℃后晶粒急剧长大,超过1200 ℃固溶并空冷后,α-Cr相在晶界片层状析出。合金的显微硬度随固溶温度的升高而下降,冲击吸收能量在1200 ℃达到峰值;水冷条件下α-Cr相和纳米级γ′相析出受到抑制,与空冷条件相比,硬度、冲击吸收能量分别降低和升高;拉伸性能受冷却方式的影响显著,空冷条件抗拉强度相对较高,1250 ℃固溶后空冷引起混晶及晶界粗大片层组织出现,导致伸长率与水冷相比下降了26.5%。

双级时效对ZL205A合金力学性能的影响

杨泾萍, 周文凤, 闻福林, 刘建辉

2024, 49(2): 149-152. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.022

摘要 ( 35 )

PDF (2243KB) ( 19 )

对ZL205A合金试验件进行双级时效处理,探究了双级时效对其组织及力学性能的影响。结果表明,双级时效能调控显微组织,提高综合力学性能,特别是伸长率。500 ℃×30 min+535 ℃×60 min+540 ℃×720 min分级固溶处理、150 ℃×540 min+210 ℃×300 min时效后ZL205A合金的抗拉强度最高为428.5 MPa,硬度最高为126 HBW,伸长率最高为9.3%。该热处理工艺方法能够针对不同批次材料稳定铸件组织,得到良好的综合力学性能。

人工时效对7075铝合金微观腐蚀行为的影响

汤慧珍, 王帅, 燕丽娟, 张永超, 沈俊, 葛炳辉

2024, 49(2): 153-158. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.023

摘要 ( 60 )

PDF (4055KB) ( 28 )

通过腐蚀电化学测量、扫描电镜、透射电镜和EDS元素分析,研究了时效时间对7075铝合金腐蚀行为的影响。结果表明,在120 ℃下时效6 h的合金试样较时效2、12、24 h的合金试样自腐蚀电位更正,腐蚀驱动力更小,合金更不易发生腐蚀。随着时效时间的增加,合金整体腐蚀形貌由晶间腐蚀转变为点蚀。利用透射电镜观察合金基体早期腐蚀形貌发现,时效6 h的合金表面呈现均匀分布的腐蚀浅坑,而时效24 h试样则呈现小而深的点蚀,基体溶质元素分布均匀程度对合金腐蚀行为有较大影响。

热处理工艺对7075铝合金组织及晶间腐蚀性能的影响

高雪鹏, 孙有政, 曹善鹏, 牛博雅, 李宾良, 王萍

2024, 49(2): 159-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.024

摘要 ( 71 )

PDF (4748KB) ( 36 )

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等探究了Al-Zn-Mg-Cu系7075铝合金经一次固溶处理、二次固溶处理及分别峰值时效后的显微组织变化,并分析了显微组织差异对晶间腐蚀敏感性的影响。结果表明,7075铝合金经474 ℃二次固溶处理后与一次固溶相比,合金成分均匀性提高,晶间腐蚀敏感性显著降低。峰值时效后,晶界析出相呈链条状,两侧出现无沉淀析出带,阻碍了连续腐蚀通道的形成;晶界形成Cu元素富集的Mg(Zn, Cu)₂析出相,与铝基体的腐蚀电位差缩小,提高了材料的耐蚀性。二次固溶处理的合金过饱和固溶程度增大,促进了时效析出行为,峰值时效后析出相尺寸、数量均有所增加,晶界第二相间距增大,合金表现出更好的抗晶间腐蚀性能。

水热环境下Al-9.2Zn-2.4Mg-1.5Cu铝合金挤压板的固溶时效行为

刘阳, 亓海全, 秦翔智, 韩向楠, 李天然

2024, 49(2): 166-171. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.025

摘要 ( 26 )

PDF (3296KB) ( 21 )

对挤压后的Al-9.2Zn-2.4Mg-1.5Cu合金进行固溶时效处理,其中时效处理在水热环境下完成。采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和万能材料试验机等研究了各状态下合金的微观组织和力学性能。结果表明,Al-9.2Zn-2.4Mg-1.5Cu铝合金挤压板经固溶后合金未发生再结晶,晶粒仍呈纤维状,但晶内出现大量亚晶结构,且随着固溶温度的升高,亚晶结构数量也在增加。其次,由于合金Zn含量较高,均匀化后仍残留较多低熔点T相,挤压后低熔点T相沿挤压方向呈链状分布,固溶后部分低熔点T相回溶。当合金固溶温度为475 ℃时,水热环境下随着时效时间的增加,合金的抗拉强度先增加随后减小,水热时效时间10 h时达到峰值,其抗拉强度为733.53 MPa,屈服强度为694.83 MPa,伸长率为13.00%。

淬火低合金中碳钢的力学性能

靳东亮, 王高峰, 马喜强, 于伟涛, 狄正贤, 魏世忠

2024, 49(2): 172-178. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.026

摘要 ( 44 )

PDF (5640KB) ( 43 )

通过降低合金元素的含量设计一种低成本低合金中碳钢,研究了不同热处理工艺下的力学性能。通过控制总应变幅,对中碳钢的低周疲劳行为进行了探究。结果表明,在302 ℃盐浴淬火保温2 h后试验钢具有相对较高的抗拉强度,为957 MPa。随着盐浴淬火温度升高至312 ℃,抗拉强度下降,U型缺口冲击性能增加;再继续升高盐浴温度,冲击性能下降。随着盐浴保温时间的增加,试验钢的硬度呈下降趋势。高应变幅(0.80%)条件下,312 ℃盐浴淬火试验钢的初始硬化率较低;而302 ℃盐浴淬火具有较高强度马氏体的试验钢具有更高的低周抗疲劳强度和疲劳寿命。

焊后热处理对TA15钛合金中厚板焊接接头弯曲性能的影响

祝鹤, 刘艳梅, 赵栋, 杨立新, 卢影峰, 赵泓博

2024, 49(2): 179-182. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.027

摘要 ( 29 )

PDF (3121KB) ( 23 )

研究了不同退火制度对TA15钛合金板材焊接接头处弯曲性能的影响。通过显微组织分析,探究了焊接接头组织随加热温度和保温时间变化的转变过程,通过极限弯曲试验验证组织变化对焊接接头弯曲性能的影响,最终确定最佳退火工艺。结果表明,TA15钛合金板材焊接接头处为典型的柱状晶组织,针状α相沿不同方向分布,焊接接头塑性较差,弯曲性能较差。采用一般的焊后稳定化退火处理(750 ℃×90 min和750 ℃×120 min)可以起到消除焊接应力的作用,但焊接接头处组织性能没有明显改善,未能使弯曲性能得到有效提升。经850 ℃×120 min退火,炉冷处理后,焊接接头组织得到明显改善,同时弯曲性能得到提升。

热处理对L-PBF成形Ti-6Al-4V钛合金显微组织和力学性能的影响

蔡小叶, 程宗辉, 董定平, 白兵, 谢隋杰

2024, 49(2): 183-189. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.028

摘要 ( 33 )

PDF (5342KB) ( 22 )

对L-PBF成形(激光粉末床熔融)的Ti-6Al-4V钛合金试样分别进行不同温度热处理,采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机对热处理试样进行微观组织观察和力学性能测试。结果表明,在600~800 ℃时,随着温度的升高,细针状α′马氏体分解为α+β相,组织呈现出与沉积态试样类似的分级结构,彼此交错,显示出了较多的取向。800 ℃热处理试样获得了优异的综合力学性能,其抗拉强度达到1019 MPa、伸长率为14.5%、冲击吸收能量达到49 J,可以作为L-PBF成形的Ti-6Al-4V钛合金的常规热处理工艺。在β相变温度以上1000 ℃进行热处理后,初生β柱状晶逐步消失,出现了等轴β晶粒,β晶粒内部出现相互平行的片状α形成的相互平行的α集束,试样强度和塑性差,应当避免。

时效温度对TB18钛合金组织和力学性能的影响

胡生双, 陈素明, 颜家维, 岳珊, 高晓颖, 欧阳德来

2024, 49(2): 190-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.029

摘要 ( 44 )

PDF (3283KB) ( 31 )

利用拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜等手段研究了不同时效温度对TB18钛合金力学性能和组织的影响。结果表明,随着时效温度升高,TB18钛合金抗拉强度和屈服强度不断降低,伸长率和断面收缩率提高。从强度和塑性综合考虑,当时效温度为530 ℃时,TB18钛合金的综合力学性能最好。此时抗拉强度为1285.5 MPa,屈服强度为1206 MPa,伸长率为7.8%,断面收缩率为16%。TB18钛合金锻态是典型的等轴组织,经870 ℃×2 h,空冷固溶处理后为等轴β晶粒,晶粒尺寸为200~250 μm。TB18钛合金经不同温度时效后,次生α相的微观形貌相似,均为片层状。随着时效温度的升高,合金内部析出的次生α相片层尺寸呈增大趋势。

热处理温度对TA15钛合金管材组织及性能的影响

张智, 罗登超, 李旭升, 李倩, 梁佳威, 苏松林, 任伟宁, 王莎

2024, 49(2): 195-198. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.030

摘要 ( 34 )

PDF (2851KB) ( 28 )

对TA15钛合金管材试样在750~1050 ℃范围内进行保温1 h后空冷的热处理,利用光学显微镜、电子万能试验机及摆锤式冲击试验机,研究不同热处理温度对TA15钛合金管材组织及力学性能的影响。当热处理温度由750 ℃升至850 ℃时,α_p未发生明显变化而次生α相片层发生了明显的粗化;随热处理温度进一步升高至950 ℃,α_p数量减少,等轴化的程度升高,次生α相至950 ℃完全转变为高温β相并在进一步冷却过程中重新析出β转变体;当热处理温度进一步提高至1000 ℃以上时,显微组织转变为典型魏氏组织。相变点以下热处理时(<1000 ℃),强度塑性匹配较好,随着热处理温度的升高,强度降低,塑性提高,850 ℃时达到强塑性的最佳匹配。随着热处理温度的升高,冲击性能呈现先升高后降低的趋势,其中900 ℃热处理后冲击性能最优。

Al-Si-Mg-B-Sr合金的均匀化退火工艺

李东阳, 李艳霞

2024, 49(2): 199-202. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.031

摘要 ( 35 )

PDF (2454KB) ( 18 )

对铸态Al-Si-Mg-B-Sr合金进行了不同温度和不同保温时间的均匀化退火处理,采用显微组织观察、硬度测试、导电率测试等手段研究了不同均匀化退火工艺对Al-Si-Mg-B-Sr合金组织、硬度与导电率的影响。结果表明,铸态合金组织存在一定偏析现象。经过550 ℃×9 h均匀化退火的合金组织均匀,偏析基本消除。随着均匀化退火时间的延长,合金的硬度先升高后降低,导电率逐渐升高。550 ℃×9 h均匀化退火的Al-Si-Mg-B-Sr合金的硬度最高,为74.5 HV0.5;550 ℃×15 h均匀化退火的合金的导电率最高,达到55.9%IACS。

脉冲磁场对TC18钛合金时效过程中组织和性能的影响

贺骁勇, 邢淑清, 郎瑞卿, 刘永珍, 陈重毅, 麻永林

2024, 49(2): 203-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.032

摘要 ( 46 )

PDF (1756KB) ( 20 )

在TC18钛合金的时效阶段施加脉冲磁场,并通过观察和分析形核和长大过程,研究脉冲磁场对TC18钛合金析出行为的影响。采用扫描电镜和拉伸试验机来研究脉冲磁场对TC18钛合金在时效过程中微观组织、强度和塑性的影响。结果表明,施加脉冲磁场可以显著提高TC18钛合金的析出速度,从而缩短了时效所需的时间,且力学性能有所提高。相较于未施加脉冲磁场时效处理4 h,施加脉冲磁场时效处理1 h可以使TC18钛合金的伸长率提高15％,同时抗拉强度也有所提高。通过脉冲磁场的作用,加速了TC18钛合金的时效进程,使其提前3 h进入过时效阶段。在TC18钛合金的时效过程中,脉冲磁场通过提高原子的扩散系数,促进了次生相的析出和生长。

回火时间对Cr-Ni-Cu系舰船用高强钢组织及力学性能的影响

董欣欣, 吴静, 李梦欢, 田亚强, 唐勤

2024, 49(2): 208-214. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.033

摘要 ( 33 )

PDF (5547KB) ( 18 )

采用SEM、EDS、拉伸及低温冲击等试验手段深入探究了淬、回火处理对Cr-Ni-Cu系舰船用低合金高强钢组织演变特征及力学行为影响规律。结果表明,试验钢经热轧后直接淬火及900 ℃×30 min水冷淬火后,显微组织均为板条马氏体和残留奥氏体,但后者较前者的-20 ℃低温冲击吸收能量高(分别为56 J和64 J),其主要是由于前者具有较大的马氏体板条间距。而经500 ℃不同时间回火后(30、60、120、240和480 min),其屈服强度、抗拉强度和低温冲击吸收能量均呈现先升高后降低趋势,其中最大抗拉强度为1021 MPa,最大屈服强度为998 MPa,最大低温冲击吸收能量为86 J。

冷却方式对45CrNiMoVA高强钢显微组织和力学性能的影响

李家辉, 王富雪, 方晓英, 王洪涛

2024, 49(2): 215-219. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.034

摘要 ( 35 )

PDF (3466KB) ( 27 )

充分奥氏体化后采用炉冷、空冷、风冷、雾冷、水冷5种冷却方式以及回火处理,对45CrNiMoVA高强钢的微观组织和力学性能开展了研究。用光学显微镜观察高强钢的显微组织,通过MTS E45.105型万能试验机测量其拉伸性能,同时使用HXD-1000TM型数显维氏硬度计测量维氏硬度。结果表明,在炉冷条件下,试样的显微组织由珠光体+等轴状铁素体组成;在空冷条件下,冷却速率提高,试样的显微组织转变为以贝氏体为主的贝氏体+马氏体混合组织;随着冷却速率进一步提高,在风冷、雾冷条件下,试样的显微组织中贝氏体的含量减少,马氏体的含量增多;在水冷条件下,试样的显微组织完全为马氏体。炉冷的高强钢硬度和抗拉强度最低,为446.88 HV0.1和1430 MPa,水冷的显微硬度和抗拉强度最高,为815.66 HV0.1和2430 MPa。回火处理后,试样显微硬度降低,抗拉强度降低,但断裂总延伸率提高,展示出优秀的综合力学性能。

热处理对高压气瓶封头显微组织和力学性能的影响

魏巍, 罗雄, 范俊明, 陈刘斌, 吴明霞

2024, 49(2): 220-223. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.035

摘要 ( 32 )

PDF (3114KB) ( 23 )

对34CrMo4无缝钢管翻板旋压成形的高压气瓶进行了淬火+亚温淬火+回火的热处理,然后采用金相观察以及拉伸试验等方法对比研究了热处理前后气瓶封头的显微组织和力学性能。研究发现,热处理可使材料的晶粒明显细化,并使气瓶封头部位较为粗大的铁素体+索氏体组织转变为细小的回火索氏体组织;热处理后气瓶封头位置的抗拉强度和屈服强度均有所提高,屈强比降低,且气瓶的塑性有所提升。结果表明,淬火+亚温淬火+回火的热处理工艺有利于优化34CrMo4钢高压气瓶的显微组织并提升其力学性能。

热处理对金属材料剩余电阻率的影响

兰贤辉, 刘伟, 李超, 周涛, 马鹏, 葛正福

2024, 49(2): 224-226. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.036

摘要 ( 69 )

PDF (892KB) ( 27 )

介绍了剩余电阻率(RRR)的定义,分析了剩余电阻率对于低温超导金属材料的应用意义。制定了纯铜和高纯铝的热处理方案,参照GB/T 25897—2020/IEC 61788-4:2020《剩余电阻比测量铌-钛(Nb-Ti)和铌三锡(Nb₃Sn)复合超导体剩余电阻比测量》测量了纯铜和高纯铝热处理前后的剩余电阻率。测试结果表明,热处理可有效提高纯铜和高纯铝的剩余电阻率RRR,真空热处理比普通的大气热处理效果更好;热处理前的加工状态和材料来源不同,尽管热处理前的剩余电阻率差异较小,但是热处理后往往会有较大的差异,建议低温导冷结构设计选材时需参考热处理后的RRR值。

H11钢大型压铸模块真空气淬的数值模拟与试验

陈浩, 涂宇杰, 蒋志鹏, 吴晓春

2024, 49(2): 227-235. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.037

摘要 ( 42 )

PDF (5757KB) ( 36 )

采用数值模拟与试验相结合的方法研究了淬火压力对H11钢大模块(500 mm×500 mm×500 mm)真空气淬过程中的温度场、组织场和应力场的影响。结果表明,更大的淬火压力具有更好的冷却效果,但与此同时也会造成更大的淬火应力从而增加模块开裂的风险。模块整体的冷速随着淬火压力的增加而加快,在高温相变区(600~800 ℃),8 bar淬火压力模块心部的最大冷速为0.20 ℃/s,比4 bar淬火压力高0.06 ℃/s。8 bar和4 bar淬火压力下模块的最大应力分别为655 MPa和437 MPa。通过试验验证得知,4 bar淬火压力下模块心部出现了沿晶碳化物,故H11钢大模块真空气淬的过程中在600~800 ℃其心部冷速至少要≥0.16 ℃/s。

不同层间冷却时间下H13钢电弧增材制造热力场数值模拟及强化效果

朱禹, 陈菊芳, 陈蒙恩, 李小平, 彭天豪

2024, 49(2): 236-243. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.038

摘要 ( 30 )

PDF (5267KB) ( 41 )

采用SYSWELD软件建立了单道多层H13钢电弧增材制造的有限元模型,通过试验对该模型进行验证,模拟分析了不同层间冷却时间(60、90、150、300 s)下单道多层成形过程中的温度场、应力场及畸变量。结果表明,模拟得到的热循环曲线和应力分布曲线与实测结果相吻合,验证了有限元模型的可靠性;随着层间冷却时间的延长,成形件的散热条件变强,熔覆层中热量累积减弱,焊道重熔的次数减少,最大等效应力由434 MPa降低到403 MPa,畸变量由4.69 mm降低到3.15 mm。在层间冷却时间为300 s时,电弧增材成形件的熔覆区的平均硬度为512 HV0.2,为退火态基板平均硬度(215 HV0.2)的2.38倍,耐磨性比退火态基板提高了近6倍。

7000系铝合金固溶时效过程中微观组织变化的研究进展

祁清文, 卜恒勇, 黎芩

2024, 49(2): 244-251. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.039

摘要 ( 26 )

PDF (3238KB) ( 25 )

7000系铝合金因其密度低、强度高、加工性能好等特点被广泛应用于航空航天和交通运输等领域。作为高强度可热处理型铝合金,固溶和时效是铝合金热加工过程中的重要步骤,热处理引起的微观组织变化对合金性能有较大影响。综述了近年来7000系铝合金固溶时效过程中微观组织变化的研究现状,阐述了热处理的目的、热处理影响因素、微观组织的演变和典型析出相对铝合金性能的影响,最后对7000系铝合金微观组织相关研究方向进行了展望。

稀土对复合涂层微观组织与耐蚀性影响研究进展

许可, 杨贵荣, 宋文明, 马颖

2024, 49(2): 252-258. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.040

摘要 ( 25 )

PDF (1512KB) ( 24 )

随着对材料服役过程中吸附、粘结等表面现象的研究,表面新型复合涂层材料的研究快速发展并开始逐渐取代传统材料。利用表面工程技术制备出各种不同类型的涂层材料以满足耐蚀、耐磨、耐高温等性能要求,目前获得的涂层,仍然存在内部孔隙率高、粘结强度低、断裂韧度差等缺陷。大量研究表明稀土元素及其氧化物对于改善涂层组织及性能具有重要作用。讨论了稀土或其氧化物对涂层的影响,重点综述了稀土对涂层微观组织细化方面的作用,稀土改性涂层在耐蚀性方面的主要研究结果,并分析了稀土影响作用机制。在此基础上,还探讨了稀土改性涂层的未来研究前景。

金属钽表面处理工艺进展

王哲昊

2024, 49(2): 259-264. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.041

摘要 ( 41 )

PDF (1461KB) ( 28 )

总结归纳了利用渗层、微弧氧化、化学气相沉积、热喷涂等表面处理技术提高金属钽综合性能、减少钽材料失效行为、提升钽设备服役寿命等方面的研究成果和应用实例,最后对钽材料表面增强处理的发展方向进行了展望。

感应熔覆技术的发展现状与展望

王浩, 席艳君, 马明星, 关晓艳, 张瑞杰, 刘英

2024, 49(2): 265-273. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.042

摘要 ( 73 )

PDF (1906KB) ( 20 )

随着工业化生产的高速发展,传统表面改性技术已不能满足工业需求,并出现明显短板,因此耐磨、耐蚀、抗高温氧化性等高性能的涂层成为表面改性技术研究的热点。现代熔覆技术以稳定、高效、便于自动化的特点,已经在表面改性技术领域取得成就,并在工业上得到了广泛应用。主要回顾了感应熔覆技术的发展历程,分别从工艺参数、多热源复合熔覆技术、辅助技术等方面进行总结,介绍了感应熔覆能量场模拟研究,系统分析了感应熔覆技术缺陷的形成原因,指出了感应熔覆在技术工艺及模拟研究中存在的问题。根据感应熔覆原理重点讲述了感应熔覆辅助技术,提出了现阶段感应熔覆技术各研究方向的不足和解决办法。最后,鉴于在极端环境下稳定服役的高性能综合型涂层材料的需求,对以复合技术为代表的感应熔覆涂层工艺和技术发展进行了展望。

表面机械滚压处理对退火TWIP钢组织和力学性能的影响

王富雪, 李家辉, 王强, 王洪涛

2024, 49(2): 274-280. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.043

摘要 ( 19 )

PDF (4355KB) ( 17 )

孪晶诱发塑性变形(Twinning-induced-plasticity, TWIP)钢具有低屈服高塑性的特点,不利于其推广应用。为改善TWIP钢的综合力学性能,本文使用表面机械滚压处理(Surface mechanical rolling treatment,SMRT)在退火态的低层错能单相奥氏体结构TWIP钢表层引入一定厚度的强化层,通过激光共聚焦显微镜、光学显微镜和场发射扫描电镜对表面形貌,内部显微组织和断口形貌进行了对比分析,使用维氏硬度计和MTS万能试验机对样品的显微硬度分布和拉伸性能进行了对比测试。结果表明,经表面机械滚压处理后TWIP钢表层形成约1.4 mm厚的强化层,TWIP钢表面完整性较好。显微组织分析发现,表面强化层晶粒细化,位错和变形孪晶密度升高;力学性能测试发现,TWIP钢滚压后表层硬度达到647.5 HV0.1,相比退火态硬度提升了2倍左右,且硬度由表层逐渐递减至退火态的230 HV0.1。退火态TWIP钢屈服强度为270 MPa,抗拉强度为878 MPa,断裂总延伸率约为73%;经过滚压处理后,TWIP钢屈服强度提升至1008 MPa,提高至退火态的3.7倍左右,抗拉强度提升至1142 MPa,断裂总延伸率约为20.5%,表现出优异的综合力学性能。

载气流量对激光熔覆添加Y₂O₃的镍基涂层组织和耐腐蚀性的影响

李云峰, 王嘉圣, 石岩, 姜广君, 唐术锋, 何晓东

2024, 49(2): 281-290. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.044

摘要 ( 27 )

PDF (9168KB) ( 17 )

采用5 kW二氧化碳激光,在42CrMoA钢基体上制备纯Ni45合金涂层和Ni45+0.4wt%Y₂O₃涂层。用FLUENT软件对载气流量进行了数值模拟。采用光学显微镜、扫描电镜和XRD测试仪对两种涂层的宏观形态和微观结构进行了表征。结果表明,当载气流量从500 L/h提高到700 L/h时,粉末收敛点的浓度先增大后降低;两种涂层凝固类型由平面晶、胞状晶、柱状枝晶和等轴晶组成;两种涂层由γ-Ni、M₂₃C₆和Ni₃B组成;采用600 L/h载气流量涂层的微观结构细化程度最好。耐腐蚀性随载气流量的增加而增加,随后又降低,采用600 L/h载气流量的涂层耐腐蚀性最好。

超级双相不锈钢S32750轧制开裂原因分析和解决措施

王海瑞, 王锦永, 刘富强, 齐希伦, 高正磊

2024, 49(2): 291-296. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.045

摘要 ( 34 )

PDF (2323KB) ( 40 )

S32750钢属于耐腐蚀超级双相不锈钢,某批次的管材轧制过程中出现严重的开裂。运用光谱仪、光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机等设备,结合轧制工艺和热挤压工艺,对材料的化学成分、非金属夹杂物、显微组织和力学性能进行了分析。结果显示,轧制前组织中存在大量Fe-Cr-Mo聚集的σ金属间相,脆性大,导致锻轧钢管开裂;锻轧前采用1100 ℃×60 min固溶处理后,σ金属间相充分溶解,强度、硬度降低,塑韧性提高,可解决锻轧开裂问题。

18CrNiMo7-6钢齿轮轴开裂失效分析

张兵, 毛艺蒙, 姜涛, 刘鑫

2024, 49(2): 297-300. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.046

摘要 ( 38 )

PDF (3187KB) ( 49 )

某齿轮轴渗碳+淬火+回火热处理后在静置期间发生开裂。为了明确齿轮轴的失效性质和原因,对断口进行了宏、微观形貌观察和能谱成分分析,对断口附近材料微观组织进行了检查,并且测试了材料的硬度和氢含量。结果表明,齿轮轴开裂性质为氢致延迟脆性开裂。裂纹从齿轮轴内部起源,源区存在大尺度条状非金属夹杂,导致较大应力集中,是其发生氢脆开裂的主要原因。因此,应严格控制齿轮轴的材质。此外,可以采用无损检测方法对齿轮轴内部的大尺度非金属夹杂进行检测,以防止同类故障的发生。

40CrNiMoA钢上接头失效分析及热处理工艺改进

柳锦红, 刘剑, 刘树恒, 姚明锋, 陈杰

2024, 49(2): 301-306. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.02.047

摘要 ( 36 )

PDF (4863KB) ( 55 )

为解决40CrNiMoA钢上接头断裂问题,经过对工件断口进行化学成分分析、金相分析及力学性能测试,发现变径R半径过小造成应力集中、材料热处理硬度过高、断后伸长率不足是造成断裂的主要原因。通过优化结构设计和热处理工艺改进来降低产品热处理和使用中的断裂风险,结果表明,将工件变径圆角加大到R20;对材料采用淬火中间保温,控制升温速度至淬火加热温度810 ℃,慢油淬火,且控制升温速度加热至回火温度570 ℃,慢油冷却以防止回火脆性后,材料力学性能满足产品设计和使用要求。经实际工况中使用测试,在产品寿命周期内未发生断裂事故。

本期目录