金属热处理

杨红兵, 邵子恒, 颜莹, 谷金波, 迟宏宵, 王斌, 张鹏, 张哲峰

2025, 50(12): 1-9. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.001

摘要 ( 3 )

PDF (7566KB) ( 3 )

通过对一种低碳高合金轴承钢进行两种不同时间的渗碳处理,研究了渗碳处理后轴承钢的显微组织、硬度、残余应力梯度及滚动接触疲劳行为。结果表明:该轴承钢经过不同时间渗碳处理后,渗碳层组织均为高碳马氏体+碳化物,碳化物类型主要是M₂₃C₆、M₆C和M₇C₃;心部组织均为回火索氏体+少量残留奥氏体;两种不同时间渗碳处理轴承钢的表层及次表层残余应力与显微硬度差异并不大。与较短时间渗碳处理轴承钢相比,较长时间渗碳处理轴承钢渗碳层中的碳化物含量较多、尺寸较细,碳化物倾向于椭圆状。渗碳层深度从980 μm增加到1184 μm时,滚动接触疲劳额定寿命L₁₀提高了约192%,中值寿命L₅₀提高了约95%。较长时间渗碳处理轴承钢具有相对较高的滚动接触疲劳寿命,这主要是因为在其渗碳层内具有尺寸相对细小的椭圆状M₆C型碳化物和M₂₃C₆ 型碳化物,在相同循环载荷作用下碳化物附近产生的最大剪切应力和最大剪切应变较小,不易萌生裂纹。

高速铁路扣件用弹条原奥氏体晶粒度的测定及对疲劳性能的影响

张晨旭, 王亚洲, 张远庆, 刘瑞德, 汝继来

2025, 50(12): 10-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.002

摘要 ( 2 )

PDF (5517KB) ( 1 )

采用母相晶粒取向重构方法,测量了60Si2Mn弹簧钢原料及弹条成品原奥氏体晶粒度,并分析了不同热处理工艺对弹条奥氏体晶粒及其疲劳性能的影响。结果表明,EBSD与母相重构相结合的方法能够获得更加清晰的晶粒图像。相比于传统的弹条检验方法,该技术可以有效识别热成形工艺不当引起的晶粒异常长大问题,从而提升产品检测精度,增强高速铁路轨道的整体安全性。

镍基单晶高温合金小角度晶界组织特征

李丞, 曹敏, 李亚峰, 顾建宏, 吕斌, 陈信锗, 苏振华, 陈贤

2025, 50(12): 16-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.003

摘要 ( 2 )

PDF (5304KB) ( 3 )

采用双籽晶定向凝固法制备了含10°小角度晶界的镍基单晶高温合金试样,表征铸态和热处理态下小角度晶界处的显微组织。结果表明,铸态下小角度晶界存在共晶、初生和竞争3种晶界类型。其中,共晶类型晶界的比例最高,分布着大量的不规则共晶和少量粗大的γ′相以及碳化物;初生类型晶界表现为尺寸较大的γ相和γ′相以及一层狭长的γ′相;竞争类型晶界主要是规则的马赛克共晶或者较大的γ′相与γ相。经热处理后,小角度晶界上主要为薄的γ相,其中共晶类型晶界中仍有少量残留共晶和碳化物,而初生类型晶界的两侧则存在不完整γ′相,其晶界上还有块状γ相和富Re、W颗粒;竞争类型晶界两侧保留较完整的γ′相,且无析出物存在。

两相区锻造TC11钛合金显微组织参数与拉伸性能的定量关系

王伟, 刘显昊, 罗炽铖, 侯妍, 王成, 丁士杰, 宫鹏辉, 孙壮

2025, 50(12): 23-28. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.004

摘要 ( 3 )

PDF (3208KB) ( 4 )

采用ImageJ软件,定量表征了在不同两相区锻造温度下TC11钛合金的初生α相含量、尺寸以及次生α相宽度、长宽比,然后结合室温拉伸性能建立了二者的定量关系。结果显示,锻造温度每升高20 ℃,初生α相平均含量降低约2.4%,初生α相平均晶粒尺寸降低0.36 μm,次生α相宽度平均增加0.0525 μm,次生α相长宽比增加2.635。借助 IBM SPSS Statistics 软件构建了显微组织参数和室温拉伸性能的多元非线性回归模型,表明两相区锻造TC11钛合金显微组织参数和室温拉伸性能之间符合多元非线性回归关系。

丝杠和导轨用中碳合金钢与GCr15钢的淬透性和耐磨性

李檀, 那艳会, 冯桂萍, 王存宇

2025, 50(12): 29-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.005

摘要 ( 2 )

PDF (3754KB) ( 2 )

采用端淬试验机和OAT-U-HT2环块磨损试验机对比研究了丝杠和导轨用GCr15、50CrMo和55MnCr钢的淬透性和耐磨性。结果表明,GCr15钢末端淬火硬度最高而淬硬层深度最小,50CrMo末端淬火硬度最小而淬硬层深度最大,55MnCr钢介于两者之间。相对较高含C量使GCr15钢具有最高的淬火硬度,而相对较高的Cr、Mo合金元素使50CrMo钢具有最高的淬硬层深度。环块磨损条件下,GCr15钢的微观组织(马氏体基体+碳化物)使其耐磨性最好,磨损体积约为50CrMo钢的60%;虽然50CrMo钢和55MnCr钢的微观组织都为板条马氏体与片状马氏体的混合组织,但55MnCr钢的C含量相对较高,其磨损质量损失略低于50CrMo钢。若需要高淬硬层深度适合采用50CrMo钢,若需要获得高硬度和高耐磨性适合采用GCr15钢。

不同球化级别1.25Cr0.5Mo钢的组织与性能

陈彩霞, 周云, 赵青, 吴胜平, 姜勇

2025, 50(12): 34-40. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.006

摘要 ( 3 )

PDF (3891KB) ( 3 )

通过时效处理对1.25Cr0.5Mo(ASTM SA387 Grade11 CL2)钢进行1~5级球化,采用微观组织观察、能谱分析,室温和高温拉伸、室温冲击及纳米压痕试验,研究了不同球化级别1.25Cr0.5Mo钢的组织与性能,并对性能变化的原因进行分析。结果表明,在1.25Cr0.5Mo钢的球化初期(2级球化),球化速率较快,而随着球化程度的加剧,球化速率逐渐降低。在2级球化阶段,室温和高温拉伸强度以及室温冲击性能显著降低,这主要是因为球化后Cr、Mo等元素逐渐转移至碳化物中,导致试验钢的固溶强化作用大幅减弱; 3级到5级球化阶段,强度和冲击性能的变化幅度明显减小,这是由于在3到5级球化过程中,固溶强化作用已基本消失,因此性能不再显著变化。

通过细化初始组织提高汽车用双相钢的强塑性

万娜娜, 周细林

2025, 50(12): 41-47. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.007

摘要 ( 3 )

PDF (3166KB) ( 0 )

设计了具有高淬透性的低碳DP钢,在热轧和冷轧后获得了初始组织为全贝氏体的DP钢(B-DP),对比分析了其与初始组织为铁素体+贝氏体的DP钢(FB-DP)在临界区淬火后的组织与力学性能。结果表明,B-DP钢比FB-DP钢的晶粒更细,铁素体和马氏体的平均晶粒尺寸分别为2.1和1.9 μm,这使得B-DP钢相比FB-DP钢具有更高的屈服强度、抗拉强度、断裂总延伸率和断裂应变,分别为677 MPa、984 MPa、17.7%和0.46。细晶强化和高加工硬化能力是B-DP钢高抗拉强度的主要原因。此外,细化晶粒不仅提高均匀延伸率,还抑制了两相界面开裂和马氏体断裂,有利于B-DP钢获得优异的断裂总延伸率和断裂应变。

Ti-22Al-25Nb合金的热压缩行为及织构演变

韩潮雨, 顾新福, 张建伟, 马雄, 赵洪泽, 梁晓波, 贾云柯

2025, 50(12): 48-54. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.008

摘要 ( 2 )

PDF (5126KB) ( 1 )

结合EBSD和SEM分析,研究了Ti-22Al-25Nb合金在不同热压缩条件下(温度940~1040 ℃、应变速率0.01~1 s^-1、压下量20%~60%)的流变行为、微观组织演化及织构形成规律。结果表明,其流变应力主要受温度与应变速率的协同调控,热压缩温度升高使峰值应力降低;随着应变速率增加,主导软化机制由动态回复转变为动态再结晶,并在高应变速率下(1 s^-1)观测到再结晶晶粒沿晶界形成。微观组织分析表明,热压缩后组织以B2相为主,O相在940 ℃和970 ℃时沿晶界微量析出。织构演化研究揭示,变形后主要形成{100}//RD和{111}//RD面织构,其相对强度受温度、压下量及应变速率的协同调控。{111}面织构比例随温度降低、压下量减小及应变速率提高而增强。

建筑结构用Q460钢冲击吸收能量单值波动原因分析

黄知洋, 袁清, 梁文, 包琳琳, 熊乐

2025, 50(12): 55-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.009

摘要 ( 2 )

PDF (6654KB) ( 1 )

高强钢冲击吸收能量“两高一低”单值波动现象频出,且常见于中厚板。针对此现象,从微观组织、夹杂物分布规律以及第二相颗粒析出分布3个角度,对Q460钢板相邻位置的高冲击吸收能量试样和低冲击吸收能量试样进行综合对比分析,分析其单值波动原因。结果表明,低冲击吸收能量试样贝氏体体积分数为16.71%,平均晶粒尺寸为25.1 μm,大尺寸方形Ti(C, N)颗粒平均尺寸为131.03 nm,且尺寸大于100 nm颗粒体积分数为65.12%。相较高冲击吸收能量试样,低冲击吸收能量试样的贝氏体含量较低、晶粒尺寸较大以及大尺寸方形析出相颗粒更多,显著促进裂纹萌生与扩展。另外,两试样的夹杂物数量和尺寸无明显差异,多为椭球形Al₂O₃和CaS-MnS复合夹杂,以Al₂O₃颗粒为异质形核点,对其冲击吸收能量无明显影响。

长时服役后P92钢的显微组织与力学性能

李勇, 王家庆, 方文, 王万里

2025, 50(12): 63-69. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.010

摘要 ( 2 )

PDF (6492KB) ( 2 )

对经70 000 h长时服役的P92钢管道进行微观组织表征和力学性能测试,并与1060 ℃×2 h正火+770 ℃×2 h回火态P92钢进行对比,研究P92钢长时服役后的显微组织演变与力学性能变化。结果表明:长时服役后组织中马氏体发生回复,晶内位错密度下降,Laves相在晶界或板条界析出并长大、粗化,部分晶界或相界出现蠕变孔洞;相比于正火+回火态,长时服役后的P92钢硬度、强度和塑、韧性均下降,其中冲击吸收能量、高温抗拉强度、屈服强度及伸长率等指标低于相应标准要求的下限值;持久强度显著降低,较标准推荐的600 ℃持久强度平均值下降约13%。此外,结果表明,长时服役后的P92钢经过重新热处理后,可以部分恢复组织特征、硬度、冲击性能及室温拉伸性能;但无法完全恢复其高温性能,这与服役态P92钢中存在的蠕变损伤(孔洞)无法通过热处理消除有关。

显微组织对大厚度X65抗酸管线钢板低温落锤性能的影响

王晓东, 张继明, 朱延山, 胡显军

2025, 50(12): 70-76. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.011

摘要 ( 1 )

PDF (7516KB) ( 1 )

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射衍射(EBSD)和落锤撕裂试验(DWTT)等技术,对X65抗酸管线钢板沿轧制方向头部、中部和尾部的组织变化规律及其对DWTT性能影响进行了研究。结果表明,－45 ℃条件下,X65抗酸管线钢板可满足DWTT剪切面积比例≥85%的要求。但－50 ℃条件下,头部、中部和尾部的DWTT剪切面积分别为77%、21%和85%,表明X65抗酸管线钢板尾部韧性最好,头部次之,中部最差。钢板头部显微组织主要为针状铁素体,多边形铁素体较少;中部不同组织占比较为接近,还存在少量珠光体;尾部主要为粒状贝氏体,其他组织占比较少。钢板的头部至尾部,平均有效晶粒尺寸逐渐增大,小角度晶界占比和变形回复晶粒数量先上升后下降。高比例的针状铁素体与粒状贝氏体,以及细小的晶粒尺寸均有利于阻碍裂纹扩展,提高DWTT性能。

服役20Cr1Mo1V(Nb)TiB钢螺栓异常粗晶组织恢复热处理

闫敬明, 张骏, 周宁, 李俊杰, 张建伟, 何华

2025, 50(12): 77-82. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.012

摘要 ( 1 )

PDF (5078KB) ( 1 )

针对服役争气系列20Cr1Mo1V(Nb)TiB钢螺栓异常粗晶组织的问题,选取微观粗晶(3级)争气1号钢螺栓进行不同工艺的恢复热处理,另选取宏观粗晶(2级)争气1号钢螺栓和宏观晶粒粗大(1级)争气2号钢螺栓,对“组织遗传性”进行了验证。结果表明,通过淬火+回火处理,可使微观粗晶(3级)螺栓恢复至微观细晶(5级),且硬度和室温冲击性能满足标准要求。3种组织状态的服役螺栓经热处理后,均未发现“组织遗传性”,推测螺栓在高温服役过程中“组织遗传性”得到消除。

齿轮深层渗碳淬火过程晶界氧化机理及工艺改进

邓春燕, 王力, 胡昭南, 安康

2025, 50(12): 83-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.013

摘要 ( 1 )

PDF (1663KB) ( 1 )

针对齿轮深层渗碳淬火过程中晶界氧化深度超深的问题,通过理论与试验相结合的方法,分析了晶界氧化(IGO)机理,并对渗碳淬火工艺进行了改进。结果表明,渗碳温度、渗碳时间、碳势及材料合金元素种类均对晶界氧化有较大影响。晶界氧化主要形成时间在强渗阶段,当强渗时间超过80 h后,IGO深度基本不再增加。淬火过程对IGO深度有减小的作用。提高渗碳温度和碳势以及采用冷速更高的淬火介质,可有效降低深层齿轮渗碳淬火过程的IGO深度。硬化层深度e＞5.0 mm的齿轮采用渗碳温度930 ℃、碳势1.25% 以及硝盐淬火工艺处理后,IGO深度由改进前的48.0 μm降低至34.5 μm,下降了39.1%。移动极差平均值从改进前的26.7 下降至6.0。

退火温度对含铜TWIP钢微观组织与力学性能的影响

郭振龙, 白玉, 丁震, 韩毓瑶, 于巍, 郝海

2025, 50(12): 89-95. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.014

摘要 ( 1 )

PDF (5034KB) ( 0 )

采用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及力学性能测试等手段,研究了退火温度对含铜TWIP钢微观组织与力学性能的影响。通过热力学模型的计算,Fe-22Mn-0.6C-3Cu TWIP钢在室温下的层错能为27.95 mJ/m²,其变形机制以孪生为主。结果显示,随着退火温度的降低,含Cu TWIP钢的微观组织从均匀粗大的等轴晶逐渐向细晶和超细晶混合组织转变,屈服强度和抗拉强度升高,断后伸长率下降;随着平均晶粒尺寸的减小,动态应变时效现象会推迟发生。通过多道次冷轧和低温短时退火(650 ℃×5 min)制备的超细晶(Ultrafine grain,UFG)含Cu TWIP钢表现出最优的力学性能,其屈服强度为643 MPa,抗拉强度为1104 MPa,伸长率为78.5%,强塑积为86.4 GPa·%。

回火对NiCrAlFe合金组织与性能的影响

李亚敏, 刘文涛, 李智德, 范树通, 刘洪军

2025, 50(12): 96-103. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.015

摘要 ( 3 )

PDF (4555KB) ( 1 )

NiCrAlFe精密电阻合金的性能对回火工艺十分敏感,回火过程中形成的K状态直接影响合金电气性能的优劣。通过X射线衍射、透射电镜等表征手段以及电阻率、显微硬度等测试方法研究了回火工艺对合金组织-性能-结构的影响。结果表明,回火保温过程合金中形成了K状态,此时合金中析出了大量尺寸仅为几个纳米且与基体共格的L1₂短程有序结构,同时(111)晶面间距减小;K状态形成过程中固溶体进行了调幅分解,K状态形成的越充分,X射线衍射峰半峰全宽的值越小;L1₂短程有序结构的析出驱动力与温度不是正相关;L1₂短程有序结构的形成显著提升了合金的电阻率及显微硬度;当化学成分和前期加工工艺确定后,K状态形成对应的最佳回火温度和保温时长区间范围很窄。

循环淬火回火对渗碳齿轮钢组织与力学性能的影响

刘鑫, 车翰林, 尉文超, 杨昊, 何肖飞, 朱嘉, 张弛, 王毛球

2025, 50(12): 104-110. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.016

摘要 ( 2 )

PDF (5046KB) ( 3 )

通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、硬度、室温拉伸试验等研究了循环淬火回火对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢显微组织与力学性能的影响规律。结果表明,经过3次淬火回火循环后,渗层奥氏体晶粒尺寸由原始状态的31.3 μm细化至7.6 μm,心部奥氏体晶粒尺寸由27.9 μm细化至8.4 μm,且晶粒均匀性显著改善。循环过程中,马氏体向奥氏体转变产生的相变储能提供了晶粒细化驱动力,而多次循环后残余应力及位错的逐步消除限制了再结晶大幅细化效果。循环后渗层表面硬度维持在约700 HV,高于原始状态,而心部硬度变化不明显。抗拉强度和屈服强度均随循环次数增加而提高,其中抗拉强度在3次循环后达到峰值2066 MPa,屈服强度在2次循环后达到峰值1452 MPa。强度的提升主要归因于位错强化、细晶强化及析出强化的协同作用。

GH4169合金固溶时效行为及工艺参数优化

李震龙, 朱雪彤, 徐渊斐, 董国磊, 焦永星, 陈慧琴, 李荣斌

2025, 50(12): 111-116. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.017

摘要 ( 1 )

PDF (3101KB) ( 0 )

为研究GH4169合金的固溶时效行为并优化其工艺参数,研究了GH4169合金在950~1050 ℃高温60~120 min长时间固溶及在720~810 ℃高温3~9 h长时间时效后的微观组织,并确定其合适的固溶时效工艺参数。结果表明,随固溶温度的增加与保温时间的延长,晶粒尺寸增加且第二相的溶解程度也随之增加。1000 ℃保温90 min的固溶条件下,GH4169合金的晶粒尺寸均匀,析出相基本溶解于基体达到饱和固溶状态。时效温度和保温时间对晶粒尺寸影响不大,但对第二相的析出有较大影响,当750 ℃保温7 h 后,析出相以颗粒状弥散分布于晶内,为较佳的时效工艺。

再生5052铝合金的热变形行为及组织与性能

唐义豪, 何向问, 田保红, 何磊, 景柯, 周孟

2025, 50(12): 117-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.018

摘要 ( 2 )

PDF (7135KB) ( 0 )

利用Thermecmastor 100 kN热模拟试验机对退火后再生5052铝合金进行等温热压缩试验,研究该合金在不同变形条件下的流变力学行为,变形温度范围为200~500 ℃,应变速率为0.001~10 s^-1。基于双曲正弦模型构建了本构方程,并绘制出不同条件下的热加工图以确定最优热加工参数。通过万能试验机、OM、SEM和EBSD等表征手段对退火前后合金的拉伸性能和显微组织进行了系统的分析。结果表明,退火后的再生5052铝合金的最佳热加工参数为:应变0.3下,变形温度为380~500 ℃、应变速率为0.001~0.05 s^-1;应变0.5下,变形温度为360~500 ℃、应变速率为0.001~0.05 s^-1;应变0.7下,变形温度为360~500 ℃、应变速率为0.002~0.05 s^-1。退火后再生5052铝合金板材不适宜在300 ℃以下进行热加工生产。经500 ℃退火处理后,合金板材的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为190 MPa、86 MPa和40.8%,均高于GB/T 3880.2—2024中规定的5052合金退火态要求。热轧态下合金板以Copper织构和Cube织构为主,退火后合金发生再结晶,晶粒呈现为沿轧向的等轴晶,织构以再结晶Cube织构为主。

回火温度对35CrMnSi钢微观组织与力学性能的影响

李延斌, 金圣, 于兴福, 苏勇, 郑冬月

2025, 50(12): 126-133. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.019

摘要 ( 1 )

PDF (5548KB) ( 1 )

对35CrMnSi钢进行890 ℃奥氏体化+230 ℃等温淬火+不同温度(230~650 ℃)的回火处理,研究回火温度对35CrMnSi钢组织与力学性能的影响。结果表明,在230~650 ℃范围内,随着回火温度的升高,35CrMnSi钢中C元素扩散加快,基体中C含量降低,析出碳化物形核率降低,碳化物尺寸明显增大。随着回火温度的升高,硬度先基本不变再下降,耐磨性先上升后下降,抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,伸长率先下降后升高。回火温度在230 ℃时,组织中的C原子析出量较少,马氏体板条形状分明,组织均匀;回火温度在360 ℃时,组织中析出细小且弥散的碳化物,提高了钢的耐磨性,磨损量最低,为3.4 mg;回火温度在400~600 ℃时,组织中析出的碳化物尺寸和数量逐渐增大,马氏体逐渐分解;回火温度在650 ℃时,析出的碳化物尺寸和数量进一步提高,组织转变为回火索氏体,伸长率提高到23.97%。

时效对6056铝合金性能与微观结构的影响

杨振兴, 韦祖祥, 谢飞, 林清泉, 黄程毅, 徐燕萍

2025, 50(12): 134-138. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.020

摘要 ( 3 )

PDF (2321KB) ( 1 )

采用力学性能测试、热分析DSC测试、导电率测试、腐蚀试验以及SEM分析等手段,研究了2%预拉伸后分别进行170、185和225 ℃人工时效处理对6056铝合金性能与微观结构的影响。结果发现,人工时效前对合金进行2%预拉伸可有效促进基体中β″相形成,合金强度更高。185 ℃×120 min人工时效后,合金达到峰时效(PA)状态,屈服强度为364 MPa,抗拉强度为393 MPa;时效温度越高,硬化速率越快,达到PA强度所需时间越短,时效温度为225 ℃时,合金达到PA强度仅需20 min。研究还发现,相比时效时间,导电率对时效温度的敏感性更强,合金在更高的时效温度下可获得更高的导电率。合金在PA状态,晶间腐蚀最严重,在欠时效(UA)阶段,晶间腐蚀有所下降,时效600 min后,最大腐蚀深度下降至98.6 μm,这是由于过时效(OA)阶段,晶界处断续分布的Q相不能与PFZ构成连续分布的微观腐蚀电池,使得晶间腐蚀驱动力降低,晶间腐蚀减弱。

冷却速率对非调质钢高温性能的影响

王超, 邹雷雷, 李明, 陈军

2025, 50(12): 139-144. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.021

摘要 ( 1 )

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为探究冷却速率对非调质钢高温性能的影响,运用Gleeble-1500高温拉伸试验机研究了不同冷却速率(0.1~3.0 ℃/s)以及复合冷却模式对其高温力学性能的影响,并且采用热膨胀仪研究了冷却速率对非调质钢固态相变行为的影响。结果表明:采用“先强后弱”冷却模式(3.0 ℃/s+0.5 ℃/s)较强冷(3.0 ℃/s)模式,钢的热塑性整体得到提升,甚至无明显塑性凹槽;而采用“先弱后强”冷却模式(0.5 ℃/s+3.0 ℃/s)较单一弱冷(0.5 ℃/s)模式在奥氏体区钢的热塑性略有降低。冷却速率增大后,奥氏体转变的热膨胀速率由0.1 ℃/s时的0.8×10^-5 s^-1增大至1.0 ℃/s时的4.6×10^-5 s^-1,而线性膨胀系数α_line峰值从5.70×10^-5℃^-1降低至3.25×10^-5℃^-1。

中温锻造对SiC/Al-Cu复合材料组织与性能的影响

马志锋, 陈宗强, 程利强, 范宗荣, 付祎磊, 刘惠

2025, 50(12): 145-154. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.022

摘要 ( 2 )

PDF (10632KB) ( 1 )

采用超音速雾化制粉、球磨混粉、冷压烧结、挤压及中温锻造等工艺制备了不同变形量的SiC/Al-Cu复合材料,并对其进行热处理。结合微观组织表征与拉伸性能测试,系统研究了不同中温锻造变形量(0%、15%、20%和30%)对SiC/Al-Cu复合材料微观组织与力学性能的影响。结果表明,SiC/Al-Cu复合材料挤压棒中SiC颗粒分布均匀;随中温锻造变形量增加,动态再结晶程度提高,位错密度显著上升。经热处理后,材料发生明显再结晶和晶粒长大,几何必需位错密度显著降低,内应力得到释放,有助于塑性的改善。当变形量为20%时,热处理后材料表现出最优的综合性能:抗拉强度达524 MPa,伸长率为9.7%,强塑积(UTS×EL)为5082.8 MPa·%,性能较未锻造试样有显著提升。

固溶温度对冷轧HRX19奥氏体不锈钢组织与力学性能的影响

张继舜, 赵吉庆, 王建强, 王利伟, 周华贸, 杨钢

2025, 50(12): 155-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.023

摘要 ( 1 )

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通过OM、SEM、TEM等显微表征手段以及拉伸、冲击试验等性能测试对1050~1150 ℃×1 h固溶处理后的冷轧HRX19奥氏体不锈钢的组织与力学性能进行了研究。结果表明,冷轧HRX19奥氏体不锈钢的力学性能主要受晶粒尺寸与Z相含量的影响。当固溶温度低于1100 ℃时,不锈钢的组织与力学性能均变化较小,仅表现出强度略有降低;当固溶温度达到1100 ℃时, Z相含量开始明显减少,导致硬度下降,韧性显著提升;进一步提升固溶温度至1150 ℃,Z相含量持续减少,同时晶粒尺寸显著增大,强度与硬度随之降低。1100 ℃固溶处理后,冷轧HRX19奥氏体不锈钢可获得较好的强韧性匹配。

等温处理时间对9%~12%Cr耐热钢组织遗传消除的影响

孙颖

2025, 50(12): 161-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.024

摘要 ( 1 )

PDF (3709KB) ( 2 )

采用平衡转变和模拟调质处理的方式,研究了10.5%Cr马氏体耐热钢经720 ℃等温处理不同时间(30~300 h)后组织遗传的消除规律,采用金相显微镜和扫描电镜对组织及晶粒度进行观察。结果表明,该试验钢平衡组织的转变量对组织遗传的消除有重要影响,等温处理足够长时间(120 h及以上)完全获得平衡组织(等轴铁素体+碳化物)后才能充分消除组织遗传。此外,应确保足够长的等温时间(270 h及以上),以降低平衡组织中碳化物的密集程度差距,使晶界钉扎效果更为均匀,从而实现晶粒的细化和均匀化。

正火对16Cr3NiWMoVNbE钢棒材边缘处粗晶的影响

孙勇, 庞学东, 翟羽佳, 温博, 信振飞, 梁晓东, 郭子鹤

2025, 50(12): 166-170. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.025

摘要 ( 1 )

PDF (3636KB) ( 0 )

采用OM、SEM等研究了正火处理(940/1000 ℃×120 min空冷)对高强度16Cr3NiWMoVNbE钢棒材边缘处粗晶的影响。结果表明,1000 ℃正火处理对棒材边缘粗晶有显著的晶粒细化作用,晶粒细化到7级;940 ℃正火处理对棒材边缘粗晶有一定的改善作用,但粗晶区域未能完全消除,原因在于原奥氏体晶界附近及基体大量M(C, N)类碳化物未能完全溶解,阻碍了静态再结晶。此外,粗晶产生的原因为锻造末火次成材时棒材的表面层降温较快,热力学上不能满足晶粒迁移及长大,影响再结晶过程,钢棒边缘处于两相区热变形临界条件,导致少量铁素体沿晶界形成块状组织,进而在检验试片上检验显示粗晶。

退火工艺对B430LNT铁素体不锈钢织构及成形性能的影响

李鸿煊, 王宇阔, 罗亚龙, 苗露阳, 张驰

2025, 50(12): 171-175. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.026

摘要 ( 1 )

PDF (3168KB) ( 1 )

以B430LNT铁素体不锈钢为研究对象,用电子背散射衍射技术(EBSD)、万能拉伸试验机、粗糙度形貌仪等设备测量并分析退火工艺对B430LNT铁素体不锈钢织构及成形性能的影响。结果表明,随着退火温度从900 ℃升高至1000 ℃,成品板晶粒尺寸不断增大,γ-取向织构强度先增大后减小;随着保温时间从5 min延长到15 min,晶粒不断长大,织构取向越偏离γ-取向,成形性能和抗起皱性越差。当950 ℃退火5 min时,晶粒尺寸均匀,γ-取向织构强度高,有良好的成形性能和抗起皱性。

等离子弧焊接工艺对TC4钛合金板材组织及织构的影响

王俊刁, 柳月, 鲍珂, 杨征葳, 王秋芳

2025, 50(12): 176-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.027

摘要 ( 1 )

PDF (10248KB) ( 0 )

对厚度为20 mm的TC4钛合金板进行等离子弧焊接,并利用SEM和EBSD技术对母材、热影响区和焊缝区的微观结构和取向特征进行了深入分析。结果表明,等离子弧焊接过程中TC4合金板焊接接头焊缝区和热影响区的微观结构和取向特征主要受焊接热输入的影响。随着热输入的增加,焊缝区和热影响区中原始β相尺寸增大,α相片层厚度增加。当焊接电流和焊接速度均减小时,焊缝区和热影响区更容易形成大尺寸的原始β相晶粒,从而导致α相的强变体选择。在焊缝区和热影响区中,原始β相晶粒主要呈现<001>织构取向。

轧后控冷工艺对高硅石墨钢组织及石墨粒子析出行为的影响

唐庆, 苏博扬, 侯建伟, 万勇, 亓奉友, 温永红, 张行利, 左锦中

2025, 50(12): 184-190. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.028

摘要 ( 1 )

PDF (5946KB) ( 0 )

通过热处理、热模拟试验及金相显微镜、扫描电镜和拉力试验机等研究了3种轧后控冷工艺(工艺A、B、C对应的平均冷速分别为3.34、8.83和9.57 ℃/s)对高硅石墨钢热轧、回火盘条的组织、力学性能及回火盘条石墨粒子析出行为的影响。结果表明,3种控冷工艺下,热轧盘条边部、心部组织存在明显差异,边部组织为索氏体+少量铁素体,心部组织为珠光体+少量铁素体。经680 ℃回火8 h后,盘条组织转变为铁素体+石墨+Fe₃C粒子,其中石墨粒子主要沿铁素体晶界析出,呈不规则形状,尺寸从1 μm至7 μm不等。随着轧后冷速的增加(工艺A→工艺B→工艺C),热轧、回火盘条的屈服强度、抗拉强度、断面收缩率和硬度均呈缓慢升高趋势。低冷却速度有利于促进热轧盘条回火过程石墨粒子的长大,高冷却速度有利于促进回火过程石墨粒子的形核和细化。

超低碳烘烤硬化钢板H180BD表面波纹度影响因素分析

吴庆美, 卜凡征, 郭强, 肖景江, 郑连辉

2025, 50(12): 191-194. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.029

摘要 ( 1 )

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以超低碳烘烤硬化钢板H180BD为研究对象,研究了热镀锌前的退火温度(800、820和830 ℃)及光整辊粗糙度(1.4、1.8和2.2 μm)对热镀锌板表面波纹度W_sa的影响。利用光学显微镜、扫描电镜观察晶粒尺寸、表面形貌,采用T8000设备测试表面波纹度。结果表明,晶粒尺寸越小,W_sa值越低。控制合理的退火温度,可得到尺寸均匀、细小的组织。光整辊粗糙度越低,钢板W_sa值越小。在最佳退火温度820 ℃、光整辊粗糙度1.4 μm下,所得钢板W_sa值为0.28 μm,有利于后续喷漆处理。

热处理工艺对40CrMnMo钢钻杆组织与性能的影响

钟彬, 陈义庆, 孟凡磊, 邸军, 李琳, 高鹏, 艾芳芳, 伞宏宇

2025, 50(12): 195-198. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.030

摘要 ( 1 )

PDF (1991KB) ( 0 )

对40CrMnMo钢钻杆进行不同淬火方式的调质处理(870 ℃×40 min,水冷/油冷+600 ℃×80 min,空冷)和正火处理(870 ℃×40 min,空冷),利用金相显微镜、残余应力测试仪、拉伸试验机和冲击试验机对其组织和性能进行了观察和测试。结果表明,淬火冷却介质对钻杆的组织、残余应力和表面质量影响显著。钻杆的应变量和表面残余应力与介质的冷却能力分别呈负相关和正相关关系。调质处理钻杆的拉伸性能、屈强比和冲击性能都优于正火处理。与油淬处理相比,水淬冷却速度更快,马氏体板条间距更小,但表面残余应力较大,表面质量稍差,存在裂纹。采用油淬+高温回火处理钻杆试样的表面质量较好,无宏观裂纹,板条束相对细小,微观组织均匀,综合力学性能优良,屈强比高,冲击性能好。

回火工艺对井控装备用F22钢组织与性能的影响

许津津, 屈志明, 周东亮, 雷强伟

2025, 50(12): 199-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.031

摘要 ( 1 )

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对淬火后F22钢进行不同温度(640、670 ℃)和保温时间(6、12、18、24、30、40 h)的回火处理,研究了回火工艺对其组织和性能的影响。结果表明,回火温度越高、保温时间越长,F22钢的硬度、强度下降,塑性指标上升。回火时间低于18 h时,回火温度越高、保温时间越长,则冲击性能越好。回火时间高于18 h时,回火温度越高、保温时间越长,则冲击性能越差。回火温度越高,碳更容易从α-Fe固溶体析出,且随回火时间延长,马氏体板条结构逐渐分解,碳化物析出长大趋于均匀化,但回火时间超过18 h后,碳化物会向晶界聚集,导致冲击性能下降。经640 ℃×18 h回火后,F22钢综合力学性能最佳,硬度满足≤22 HRC要求,屈服强度达到最大630 MPa,且伸长率、断面收缩率和-59 ℃冲击吸收能量较高,分别为25%、65%和268 J。对回火温度和保温时间进行综合调控,可使F22钢达到相近的组织和性能,考虑生产效率可以采用高温短时回火,考虑综合性能稳定性可在较低温长时回火。

基于JMatPro对不同V含量超高强钢的析出行为预测

刘悦, 任昭阳, 万雪丽, 郑晓明, 冯晓勇

2025, 50(12): 204-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.032

摘要 ( 1 )

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基于热力学模拟软件JMatPro对不同V含量超高强贝氏体钢的平衡相析出行为进行仿真模拟研究,并对两种试验钢的Jominy淬透性进行模拟计算。结果表明:0.17V钢与0.44V钢中都含有M(C, N)和M₇C₃。V的增加抑制了亚稳相M₂₃C₆的析出,对M(C, N) 和M₇C₃析出具有较强的促进作用。同时,V元素含量的增加有效降低了第二相的析出温度和析出含量,促进VC、CrC、V₇C₃和Cr₇C₃碳化物的析出,阻碍MoC、NbC、Mo₇C₃和Fe₇C₃碳化物析出。通过调节V含量得到的高强度钢抗拉强度达1572.5 MPa,屈服强度为1330.7 MPa,硬度为49.4 HRC。经过端淬试验后,距离端面4 cm之内钢的强度和硬度均保持稳定,距离端面10 cm时,强度下降幅度小于25 MPa、硬度降低幅度小于1 HRC。

自由面状态对铁基非晶合金结构和性能的影响

闫胜男, 廉洁, 黎文强, 王登峰, 张锁, 王坦

2025, 50(12): 211-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.033

摘要 ( 1 )

PDF (3263KB) ( 0 )

选取临界形成能的Fe_82+xSi₁B₁₂C_5-x (x=0,1)合金,采用单辊熔融纺丝法,通过调整辊速(20 m/s和40 m/s)制备了不同自由面状态的非晶带材,并对其进行不同温度的去应力退火处理。利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、透射电镜及直流软磁测量装置对非晶带材的微观结构、热稳定性和磁性能进行了分析。结果表明,提高辊速,带材非晶化程度增加,且铁含量越高,非晶合金的晶化焓越高。在辊速为40 m/s下获得的铸态x=0带材为非晶结构,x=1非晶带材自由面出现晶化。经340 ℃退火处理后,x=1非晶带材表面形成单层晶化结构,该结构降低x=1非晶带材的钉扎场,使x=1非晶带材的矫顽力降至4.7 A/m,磁性能提升。

稀土Ce-Y混合添加对51CrV4弹簧钢组织与性能的影响

殷斌冰, 王和斌, 葛家声, 欧平, 余剑, 张伟, 陈明, 赖朝彬

2025, 50(12): 218-226. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.034

摘要 ( 1 )

PDF (5673KB) ( 1 )

采用扫描电镜、能谱仪、单向拉伸试验等手段,研究了稀土Ce-Y混合添加对51CrV4弹簧钢夹杂物、显微组织和力学性能的影响。结果表明,稀土Ce-Y混合添加可以将钢中的MnS和Al₂O₃夹杂物改性成细小、球状的稀土夹杂物。经850 ℃淬火后,稀土添加使弹簧钢的奥氏体晶粒、马氏体块和板条尺寸分别由11.5、5.2和0.80 μm下降至7.1、4.1和0.72 μm。经420~500 ℃回火后,钢中渗碳体由长条状转变为短棒状,最后变为球状。随回火温度的升高,试验钢的强度逐渐下降,塑性逐渐升高。在450 ℃回火时,稀土的添加使渗碳体片层厚度下降26.21%,尺寸更小,分布更为弥散,此时钢的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别提升至1507 MPa、1616 MPa和10.83%,力学性能最佳。

B与Cu合金化对ULCB钢组织与性能的影响

王天琪, 柴希阳, 罗小兵, 师仲然

2025, 50(12): 227-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.035

摘要 ( 2 )

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基于Mn-Mo-Nb体系进行超低碳贝氏体(ULCB)钢合金设计,研究了B与Cu合金化对ULCB钢相变特性以及组织性能的影响规律。结果表明:3种合金体系的试验钢均能在较宽的冷速范围内(0.03~44 ℃/s)获得组织类型一致与硬度波动小的超低碳贝氏体组织,且相变开始温度与终了温度对冷速不敏感,表现出良好的相变稳定性和组织均匀性;Mn-Mo-Nb体系基础钢的抗拉强度为869 MPa,屈服强度为687 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为210 J,-84 ℃冲击吸收能量为35 J;含B钢显著改善了试验钢的冲击性能,与基础钢相比,在强度水平相当的同时,-40 ℃冲击吸收能量提高了53 J,-84 ℃冲击吸收能量提高了121 J。含B+Cu钢显著改善了试验钢的强度和冲击性能,与基础钢相比,抗拉强度提高了106 MPa,屈服强度提高了81 MPa,-40 ℃冲击吸收能量提高了30 J,-84 ℃冲击吸收能量提高了100 J,具有较为优异的强韧性匹配。

Cr/N合金化对孪晶诱发塑性钢氢脆行为的影响

黄玖龙, 葛银磊, 刘帅, 周景一, 徐海, 袁泽博, 冯运莉

2025, 50(12): 232-238. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.036

摘要 ( 1 )

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以Fe-18Mn-0.6C和Fe-18Mn-0.6C-7Cr-0.2N 孪晶诱发塑性(Twinning-induced plasticity,TWIP)钢为研究对象,利用动态充氢慢拉伸试验、升温脱氢分析及OM、XRD、EBSD等检测手段,研究了Cr、N元素对TWIP钢氢脆行为的影响。结果表明:Cr、N的添加能够细化Fe-18Mn-0.6C TWIP钢的晶粒尺寸,通过减少单位体积晶界上H原子的数量,降低应力集中,有效提高TWIP钢的抗氢脆性能;Cr、N的加入能够增加TWIP钢层错能,抑制形变孪晶的产生,减少一次孪晶与二次孪晶的交互作用,减少应力集中以及H原子的聚集,抑制氢致裂纹的萌生;Fe-18Mn-0.6C钢的断口形貌表现出准解理断裂特征,主裂纹大且深,沿孪晶扩展呈现穿晶断裂。Fe-18Mn-0.6C-7Cr-0.2N 钢断口形貌的准解理断裂特征减少,主裂纹小而浅呈现沿晶断裂。

La添加对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

李益生, 范翰, 景然, 李江华

2025, 50(12): 239-244. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.037

摘要 ( 1 )

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采用真空非自耗电弧熔炼法制备了不同La含量的Ti-6Al-4V-xLa合金(x=0.1、0.3、0.5、0.7、0.9),研究了La添加对Ti-6Al-4V合金相结构、微观组织及性能的影响。结果表明,稀土元素La的添加使得合金中α相的片层间距以及β晶粒尺寸明显减小,显著细化晶粒。随着La含量的增加,析出的等轴状La₂O₃颗粒逐渐增多,且大部分存在合金的晶界处。压缩性能测试显示,当La含量为0.7%时,合金的压缩屈服强度、抗压强度和显微硬度达到最佳状态,分别比未添加La的Ti-6Al-4V合金提高了49.45%、25.4%和30.1%,达到了1088 MPa、1777 MPa以及389 HV0.2。过量的La添加(0.9%)使合金晶界富La颗粒,易形成裂纹源,严重损害合金的塑性和抗压强度。

Al、N微合金化22CrMoH齿轮钢渗碳前的预备热处理

刘林凤, 申长阳, 吴奇, 贾涛

2025, 50(12): 245-253. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.038

摘要 ( 1 )

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在常规22CrMoH齿轮钢的基础上设计了Al、N微合金化的22CrMoH齿轮钢,通过锻后冷却、余热正火的热模拟与试验,探究了Mo对AlN析出行为的影响以及Mo溶质拖曳与AlN钉扎的叠加效应对渗碳后奥氏体晶粒度的影响。工业验证试验表明,相比常规22CrMoH钢制造的齿轮,采用Al、N微合金化设计可以使齿轮渗碳后心部晶粒度提升1~2级,渗碳表层硬度≥750 HV,渗层硬度梯度提高20~40 HV。

钛微合金化对50W600钢动态再结晶及相变行为的影响

吴浩, 霍向东, 管砉喧, 秦照强, 张启凡

2025, 50(12): 254-259. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.039

摘要 ( 1 )

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通过Gleeble-3800热模拟机对应变速率、变形温度及冷却速率等参数的设定来模拟实际生产中的热轧过程,并采用光学显微镜和显微硬度计对热模拟试样进行微观结构分析与性能检测,研究50W600钢与50W600-Ti钢在奥氏体相区的动态再结晶行为及连续冷却规律。结果表明,高温低应变速率变形下更容易发生奥氏体动态再结晶,钛微合金化抑制了50W600-Ti钢在1050 ℃变形下的动态再结晶行为。变形后的连续冷却过程中,50W600-Ti钢在1050 ℃变形相变后的室温组织随冷速增大明显细化并且显微硬度显著提高。加入钛抑制了动态再结晶发生,由于相变温度较高,通过未动态再结晶的轧制以及较高的冷速可以实现细晶强化。

高强钢筋中V、Ti碳氮化物的析出行为及规律

迟云广

2025, 50(12): 260-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.040

摘要 ( 1 )

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采用 JMatPro 软件和时效硬度法研究了0.022Ti(1号)、0.035V(2号)、0.013Ti+0.014V(3号)钢筋中碳氮化物的沉淀析出行为,并分析了不同时效温度(700和750 ℃)下Ti、V的碳氮化物的析出规律。结果表明,随着时效温度的升高,钢中碳氮化物的析出起始时间缩短,析出所需的孕育期减少,析出速率加快。具体而言,1号、2号和3号试验钢在750 ℃时的析出开始时间分别为30、70和30 s,而在700 ℃时分别为500、200和100 s。在较高时效温度下,钛的碳氮化物更易于析出;在较低时效温度下,钒的碳氮化物更易析出。随着时效温度的升高,钢中碳氮化物质量分数逐渐降低,析出动力学显著加快。在本试验钢成分下,时效硬度法得到的碳氮化物在铁素体中析出的动力学曲线显示,析出开始时间随温度升高而单调减小。

塑性成形在高熵合金制备中的研究进展

严文超, 李小兵, 张翔, 赵琦琦, 张小立, 郑传波, 汪存龙, 庄栋栋

2025, 50(12): 266-275. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.041

摘要 ( 1 )

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高熵合金可通过粉末冶金、真空熔炼、激光熔覆等多种方法制备得到,但需要采用塑性成形加工来改善成形质量和组织性能。综述了高熵合金的材料特性、制备方法及工程应用,详细介绍了传统塑性成形方法和新型塑性成形技术在制备高熵合金中的应用,分析了高熵合金的塑性变形机理和组织演变规律,提出了优化高熵合金性能的加工路径,阐述了高熵合金塑性成形技术存在的问题和挑战。

奥氏体不锈钢低温气体渗碳技术的研究进展

黄茜, 张鹏省, 王迎春, 王心超, 王赞, 路国通, 李景明, 牛志华

2025, 50(12): 276-283. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.042

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奥氏体不锈钢因其含碳量低、特殊的合金体系及组织特性,导致其硬度低、耐磨性差。通过低温气体渗碳技术,渗碳后的不锈钢表面会形成特殊的渗碳层,有效地提高了不锈钢表面的碳含量、表面硬度以及耐磨性,渗碳层中存在的残余压应力能够有效的改善不锈钢的疲劳性能。综述了国内外奥氏体不锈钢低温气体渗碳技术的研究现状,渗碳处理后的表面微观组织、耐腐蚀性能、耐磨性能、力学性能以及其他性能。

65Mn钢激光诱导表面异质结构及抗弯性能

李振兴, 高飞鸿, 王睿, 岑一鸣, 初雅杰

2025, 50(12): 284-289. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.043

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高碳钢激光表面淬火形成的脆性硬化层易导致整体力学能恶化。为了改善激光淬火后的整体力学性能,通过光斑直径为0.12 mm 的振镜激光进行多道次快速扫描,在65Mn钢表面制备出软硬交替分布的异质结构,研究表面异质结构对其抗弯性能的影响,并借助有限元模拟分析断裂行为。结果表明,激光处理后,表面峰值硬度提升了约1.3倍。当相邻道次间距为0.084 mm时,表面形成了由硬质马氏体和软质回火马氏体组成的异质结构;当相邻道次间距为0.214 mm和0.284 mm时,表面形成了由硬化区和基体区组成的异质结构。在承受弯曲载荷时,异质结构的硬区和软区产生了协同变形,应力从硬区传递至软区,抑制了裂纹的形成,避免了弯曲性能的恶化。当相邻道次间距为0.148 mm时,表面未形成异质结构,弯曲性能恶化,并且硬化层呈脆性断裂,但基体区域仍以韧性断裂为主。

V含量对激光熔覆FeCoCrNiTi基合金涂层组织与耐磨性的影响

刘冉, 陈楚琦, 吴韬

2025, 50(12): 290-296. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.044

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采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面成功制备了FeCoCrNiTiV_x (x=0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0,摩尔比)系列高熵合金涂层,系统研究了V元素含量对涂层微观结构、力学性能及耐磨性的影响。结果表明,所有涂层均与基体结合良好,无明显缺陷。随着V含量增加,涂层组织由不规则形态逐渐转变为规则树枝晶,且晶粒显著细化,一次枝晶臂间距明显减小。XRD和EDS分析表明,当x≥1.5时,涂层中形成以β-Ti和Ti_0.84V_0.16为主的体心立方结构(BCC)相,而面心立方结构(FCC)的TiN及TiNi相含量相应减少。当x=1.5时,涂层表现出最优的综合性能:平均显微硬度达703 HV10,稳定阶段平均摩擦因数为0.36,磨损率为2.2×10^-7 g/(cm·r)。其性能提升主要归因于枝晶细化效应、BCC相的形成及其所带来的弥散强化作用。

ZG230-450铸钢表面激光熔覆铁基涂层的组织与性能

王聪, 宋付成, 董友斌, 宋文康, 卢兵, 吴君良, 刘福运, 檀财旺

2025, 50(12): 297-301. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.045

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通过显微组织观察,硬度、拉伸性能、冲击性能和耐磨性能测试,研究了ZG230-450铸钢表面激光熔覆铁基涂层的组织与性能。结果表明,涂层与基材形成良好冶金结合,无裂纹,气孔缺陷,涂层组织为均匀、细小的马氏体。铁基涂层的硬度、抗拉强度、冲击吸收能量和耐磨性均优于基材,其中硬度和耐磨性提升较明显。相较于基材,涂层硬度(441 HV0.5)提高了1.49倍,摩擦因数从0.642下降到0.593,最大磨损深度从37.5 μm下降到19.78 μm。

ZrB₂-Ni基涂层对QT500-7球墨铸铁摩擦行为和抗氧化行为的影响

耿逸群, 赵凤玲, 卢雅琳, 王健, 李兴成

2025, 50(12): 302-309. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.046

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为了满足QT500-7球墨铸铁在长期恶劣工况下的耐磨性和抗氧化性能的要求,采用激光熔覆技术在该球墨铸铁表面制备ZrB₂-Ni基复合涂层。通过XRD、SEM和EDS分析了复合涂层的微观结构和相组成,并测试了涂层的硬度、摩擦学性能和高温抗氧化性能。结果表明,激光熔覆ZrB₂-Ni基复合涂层组织均匀致密,物相主要为γ-Ni、NiC_x、Ni₃B、Ni₂Si、Ni₃Zr和Zr₅Si₄。与基体相比,10%ZrB₂-Ni基复合涂层的平均硬度为448 HV0.2,提升了约87%,磨损质量损失和磨损率降低了约56%,基体表面熔覆10%ZrB₂-Ni基复合涂层氧化100 h后增重6 mg/cm²,减少了约65%。ZrB₂-Ni基复合涂层显著提升了球墨铸铁表面的耐磨和高温抗氧化性能。

Al₂O₃粒径对激光熔覆316L不锈钢熔覆层组织与性能的影响

杜佼伟, 刘略, 武红幸, 罗建科, 吕品正, 冯玉坤

2025, 50(12): 310-316. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.047

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采用激光熔覆技术通过添加不同粒径的Al₂O₃陶瓷颗粒,制备了316L不锈钢混合Al₂O₃的复合熔覆层,系统分析了涂层物相、微观结构、硬度以及耐磨性能。结果表明,熔覆层表面出现Al₂O₃堆积,内部出现Al₂O₃分布不均匀问题,靠近表面区域的Al₂O₃含量更高。具备不同Al₂O₃粒径的316L不锈钢复合熔覆层的物相均由γ-Fe、α-Fe和少量Al₂O₃相组成。与大粒径相比,添加小粒径Al₂O₃的熔覆层成形质量更好,硬度更高,耐磨性能更好;同时熔覆层的平均摩擦因数由0.52下降至0.44,质量损失降低65.5%。另外,Al₂O₃粒径对熔覆层磨损机制无影响,均以粘着磨损与磨粒磨损为主。因此,通过调控Al₂O₃粒径能够显著提高耐磨性。

石油钻具万向轴水帽接头断裂失效分析

程琴

2025, 50(12): 317-321. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.048

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石油钻具万向轴水帽接头装配时在其转角处发生断裂,对40CrNiMoA钢水帽接头的断口宏观和微观特征进行观察,检查接头的显微组织,并对其硬度进行检测,测试其冲击性能和拉伸性能,确定接头的断裂性质,并对其断裂原因进行了综合分析研究。结果表明:水帽接头的断裂性质为脆性过载断裂,接头在装配过程中发生断裂。其主要原因有二:一方面与其热处理后的组织调质深度不足,使得其韧性较差有关;另一方面,由于接头与套筒配合不良,接头除承受扭矩外,还受到附加弯矩的作用,从而在弯扭复合载荷的作用下发生断裂。为解决该问题,提出了两项改进措施:一是改善接头的淬火冷却工艺,尽可能增加淬硬层深度,提高接头的强韧性;二是在装配前仔细检查套筒内螺纹的表面状态,严格保证螺纹的表面完整性。

304L不锈钢螺栓断裂失效分析

赖勇, 陈长风, 罗睿乔, 高大义, 王松, 朱新宇, 桑晓彤

2025, 50(12): 322-327. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.049

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通过化学成分检测、显微组织和断口形貌观察、力学性能和电化学测试等表征手段对304L奥氏体不锈钢螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明,螺栓组织中夹杂物含量超标是螺栓断裂的主要原因。相比于未断裂螺栓,断裂螺栓内的夹杂物含量显著升高,且具有更低的临界点蚀温度。此外,夹杂物含量高导致螺栓力学性能变差,在富含Cl^-的服役工况下加剧了点蚀,裂纹在交变应力下沿点蚀不断扩展,直至螺栓失效。

SWRH72B钢涡卷弹簧断裂分析

钟世标, 吴冰冰, 万天, 曾志卫, 许佳佳

2025, 50(12): 328-332. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.050

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某汽车座椅靠背骨架的SWRH72B钢涡卷弹簧在进行质量测试,翻折到最大角度时,发生了异常断裂。采用外观检查、断口形貌分析、化学成分分析、显微组织分析和硬度测试等方法对该弹簧断裂原因进行分析。结果表明,表面局部形成的非回火马氏体在应力状态下沿晶开裂是造成该弹簧异常断裂的主要原因。由于弹簧表面受到电接触损伤并引起瞬间高温,表面局部组织在瞬间加热完成奥氏体化后又急速冷却,最终导致硬而脆的非回火马氏体形成。

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