金属热处理

邝振越, 刘紫熠, 虞鑫宁, 吴桂林

2026, 51(5): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.001

摘要 ( 45 )

PDF (3555KB) ( 22 )

通过添加元素Al,制备Al/N值为0~13.8的超低碳钢,研究了Al/N值对超低碳钢织构与力学性能的影响。结果表明:N显著弱化再结晶γ织构,并增强Goss织构。随着Al/N值的增加,试验钢中再结晶γ织构体积分数增加,Goss织构和{113}<110>织构组分减弱,试验钢的断后伸长率提高,r值增加,n值降低。AlN颗粒在卷取时析出,可固定间隙原子N,增加{111}<112>组分强度,提高r值和断后伸长率,改善成形性能。

Si、Mo合金化高碳钢的CCT曲线测定及连续冷却组织转变规律

李德志, 张宏亮, 韩怀宾, 赵宪明

2026, 51(5): 7-16. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.002

摘要 ( 33 )

PDF (12338KB) ( 18 )

为揭示Si、Mo合金化高碳GCr15SiMo轴承钢的连续冷却组织演变与晶界渗碳体析出规律,采用高分辨DIL805A/D相变仪测定其动、静态连续冷却相变膨胀行为,结合切线法与微分法联合判定相变特征点,并通过OM、SEM组织观察进行校验,建立完善的动、静态CCT曲线。结果表明:试验钢在所研究冷速范围(0.1~15 ℃/s)内均有马氏体生成。低冷速下晶界渗碳体析出呈缓慢-快速两阶段特征,快速析出温区集中在700~735 ℃;珠光体转变主要发生在610~700 ℃且历时短。热变形使晶界渗碳体析出与珠光体转变起始温度提高约40 ℃。在高冷速区间(≥5 ℃/s)的膨胀曲线中难以检出珠光体转变特征,但显微组织仍可观察到少量珠光体及马氏体/贝氏体混合转变迹象。晶界渗碳体厚度与珠光体片层间距随冷速增大而细化并趋于饱和,分别稳定在(0.15±0.02) μm(≥1.5 ℃/s)与(100±10) nm(约1 ℃/s)。

钒钛微合金化对汽车用先进高强钢连续冷却转变规律的影响

刘志祥, 黄雪飞, 郑昊青, 靳阳

2026, 51(5): 17-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.003

摘要 ( 21 )

PDF (9666KB) ( 17 )

使用光学显微镜、淬火相变仪和热模拟试验机系统研究了一种面向汽车轻量化需求的C-Mn-Si-Mo系低碳钢的连续冷却转变规律,并探讨了钒钛微合金化对试验钢连续冷却时相变行为和显微组织的影响。结果表明,约0.1%的钒和钛加入使得钢的奥氏体转变结束温度(Ac₃)从880 ℃提高至898 ℃,贝氏体转变开始温度(Bs)从474 ℃提高至499 ℃,马氏体转变开始温度(Ms)从390 ℃降低至376 ℃。在无应变施加的连续冷却工艺(即静态CCT)下,随着冷却速率从0.5 ℃/s增加至40 ℃/s,无钒钛钢和钒钛钢的显微组织特征表现出类似的变化趋势,即低冷速下仅发生贝氏体转变、更高冷速下逐渐向马氏体转变过渡。钒钛微合金化促进了无应变施加连续冷却时的贝氏体转变,但抑制了马氏体转变。在应变施加的连续冷却工艺(即动态CCT)下,随着冷却速率从0.1 ℃/s增加至30 ℃/s,无钒钛钢和钒钛钢的显微组织特征的变化存在显著差异。对于无钒钛钢,显微组织变化即低冷速下发生铁素体和贝氏体转变、更高冷速下逐渐向马氏体转变过渡。而对于钒钛钢,马氏体转变在所有冷却条件下均发生。钒钛微合金化显著促进了应变施加的连续冷却时的铁素体转变和马氏体转变。

S含量对高强韧30CrMo钢中MnS形态与力学性能的影响

李远征, 王孟虎, 李政尧, 任武彬, 童帅, 王昌

2026, 51(5): 25-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.004

摘要 ( 24 )

PDF (7058KB) ( 7 )

采用扫描电镜、能谱仪、背散射电子衍射、冲击试验机及拉伸试验机等研究了0.01%~0.001%S含量对155Ksi钢级CrMo钢中硫化锰形态及力学性能的影响。利用Thermo-Calc软件对CrMo钢的相图和平衡凝固相变路径进行计算,分析了S含量变化对硫化锰析出规律的影响。结果表明,随着S含量增加,硫化锰的析出数量增多,长宽比和尺寸增大,析出硫化锰主要为长条形、椭球形,S含量控制在0.003%以下时夹杂物基本全为椭球状。提升S含量对强度基本没有影响,但会大幅恶化韧性。硫化锰夹杂物的形态直接影响冲击断口形貌,长宽比大的硫化锰夹杂物会使断口韧窝分布不均匀,加剧裂纹扩展从而降低韧性。分析温度-冲击吸收能量曲线,发现S含量在0.01%时曲线上平台值明显较低;S含量在0.007%~0.003%时,由于韧脆转变温度降低,使得-20 ℃冲击吸收能量有所提升;S含量降低到0.001%时,温度-冲击吸收能量曲线上平台值与韧脆转变温度分别大幅提升和降低。S含量控制在0.001%时韧性最优,控制在0.003%时硫化锰夹杂物长宽比会大幅降低。

含Ce贝氏体轨钢的力学性能与耐腐蚀性能

宋建周, 王晓东, 岑耀东, 王东梅, 李凡, 王帆, 包喜荣

2026, 51(5): 34-42. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.005

摘要 ( 19 )

PDF (5511KB) ( 8 )

采用干/湿循环腐蚀、室温拉伸试验,结合扫描电镜、激光共聚焦显微表征及ABAQUS有限元模拟手段,系统对比分析了锻态与热处理态(900 ℃淬火+300 ℃回火)含Ce贝氏体轨钢的显微组织、腐蚀行为、力学性能、夹杂物特征及蚀坑应力集中规律。结果表明,经热处理后Ce充分细化了试验钢的板条贝氏体结构,使其分布更加均匀,减小贝氏体铁素体与残留奥氏体间的电位梯度,同时释放锻态钢残余应力,降低钢的微电偶腐蚀倾向与应力腐蚀敏感性。锻态钢中夹杂物被拉长成细长条状,Ce改性作用未充分发挥,热处理态钢中Ce则将夹杂物改性为近球形,大幅降低夹杂物周边应力集中,且热处理态钢的夹杂物中存在Ce与Cu、Al共富集特征。腐蚀144 h后,热处理态试验钢的抗拉强度和屈服强度损失率分别为8.6%、15.0%,显著低于锻态钢的10.5%、16.5%,锻态钢蚀坑底部最大应力较热处理态钢高出36.1%。淬火+回火工艺可充分发挥Ce的组织细化、夹杂物改性双重作用,同步释放残余应力,实现含Ce贝氏体轨钢力学性能与耐腐蚀性能的协同提升。

汽车用热轧复相钢的研究应用现状及展望

于晓莹, 曲泰安, 时晓光, 陈妍, 王莹

2026, 51(5): 43-52. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.006

摘要 ( 17 )

PDF (3473KB) ( 6 )

热轧复相钢因其优异的屈强比、低加工硬化和良好的扩孔率,成为汽车安全零件的关键材料。综述了国内外热轧复相钢在汽车制造领域的生产应用现状、技术发展水平及未来发展趋势,重点探讨了其在成分体系设计、热轧工艺优化及服役性能调控方面的最新研究成果与现存问题。基于现有研究进展,指出热轧复相钢未来将朝着更高强度与更优异综合性能的产品开发、新型制备工艺的集成应用,以及材料设计与工艺优化的建模与模拟技术创新等方向稳步推进,为该领域的后续研究与工程应用提供参考。

Dy-Cu共扩散对烧结钕铁硼磁体性能的影响

王泽川, 李振宇, 李健, 邓汲坤, 刘君武

2026, 51(5): 53-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.007

摘要 ( 20 )

PDF (5681KB) ( 4 )

通过真空蒸镀法在N35烧结钕铁硼磁体表面分别沉积Dy和Cu涂层,随后经过晶界扩散热处理使其在晶界内部扩散,探究Cu在扩散热处理中的扩散行为及对Dy扩散效率的调控机理。通过XRD、SEM及EDS等测试,对扩散磁体物相、微观形貌及元素分布进行了表征。结果表明,晶界扩散后磁体内的富Nd相增多,形成了均匀连续的薄层结构,有效隔离了主相晶粒。辅助元素Cu优先进入磁体为Dy元素提供了快速扩散通道,提高其扩散效率,充分形成(Nd, Dy)₂Fe₁₄B壳层结构,降低了相邻主相晶粒间的磁交换耦合作用,使扩散磁体综合性能大幅提升。预扩散Cu元素的磁体经900 ℃×7 h+570 ℃×3 h的二级扩散热处理后,矫顽力从12.20 kOe提升至15.81 kOe,提升幅度为29.6%,最大磁能积从29.23 MGOe提升至38.73 MGOe。

高合金渗碳轴承齿轮钢旋弯疲劳裂纹的萌生及扩展行为

孙勇, 张路遥, 余开洪, 赵爱民, 李建新, 杨卯生

2026, 51(5): 60-68. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.008

摘要 ( 18 )

PDF (3594KB) ( 8 )

利用简支旋转弯曲疲劳试验机、扫描电镜、显微硬度计及X射线应力分析仪对高合金渗碳轴承齿轮钢的旋转弯曲疲劳裂纹的萌生及扩展行为进行了研究。结果表明:试验钢的疲劳极限强度为973 MPa;疲劳断口由起裂源区、GBF区、鱼眼区、慢速扩展区以及快速扩展区和瞬断区组成。疲劳裂纹萌生起裂源于单一碳化物、聚集团簇碳化物和非金属夹杂物。起裂源的应力强度因子在1.98~3.73 MPa·m^1/2,应力强度因子相当时,夹杂物、聚集团簇及单一碳化物起裂扩展依次需要更长的循环次数。GBF区的应力强度因子集中分布在5.0 MPa·m^1/2左右。聚集团簇碳化物起裂有两种类型:一种是聚集团簇碳化物中存在应力强度因子较大的不规则碳化物,不规则碳化物尖端部分在位错作用下引起应力集中导致裂纹萌生;另一种聚集团簇碳化物由应力强度因子范围在1.90~1.97 MPa·m^1/2的小团块碳化物所组成,团块碳化物与循环应力相互作用导致位错增殖产生较大的应力集中,使得局部临界剪切应变率增加进而引起疲劳裂纹萌生。试验钢的旋转弯曲疲劳寿命与裂纹起裂源夹杂物和碳化物的形状、大小、聚集团簇及受力程度密切相关。

高强耐磨钢的奥氏体晶粒长大行为及动力学模型构建

庞洪轩, 刘浩楠, 卢凤飞, 陈科晓, 郑冰, 徐东

2026, 51(5): 69-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.009

摘要 ( 19 )

PDF (6773KB) ( 14 )

采用热膨胀法测定了NM500钢的奥氏体化温度。对NM500钢进行淬火工艺试验,通过金相分析结合Image-Pro Plus软件定量表征晶粒尺寸,研究了加热温度、保温时间和初始晶粒尺寸对奥氏体晶粒长大行为的影响。通过回归分析,建立了分程式奥氏体晶粒长大模型。结果表明:NM500钢的Ac₁和Ac₃分别为729 ℃和819 ℃;NM500钢在850~1050 ℃的温度范围内,随加热温度的升高,奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,其分布趋近于均匀化。在15~60 min的时间范围内,随保温时间的延长,晶粒长大速率减缓(由0.0068 μm/s降至0.0023 μm/s)。经1000 ℃保温30 min处理后,初始晶粒尺寸10.8 μm的试样中大于60 μm的晶粒占比为23.0%,而初始晶粒尺寸19.7 μm的试样的平均晶粒尺寸仅较前者大1.6 μm,且大于60 μm的晶粒占比仅为10.3%。所建立分程式晶粒长大动力学模型精度优异(R²>0.97,AARE<4.2%),可准确预测奥氏体晶粒长大行为。

初生α相含量与应力比对TA11钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

王学云, 李志农, 刘新灵

2026, 51(5): 78-83. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.010

摘要 ( 12 )

PDF (2991KB) ( 4 )

对TA11钛合金进行不同工艺的热处理,获得不同初生α相含量,研究不同初生α相含量合金的疲劳裂纹扩展行为,并结合断口分析研究应力比(R=-1,0.05,0.5)对合金疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的影响。结果表明:在裂纹稳定扩展区,初生α相含量的变化对疲劳裂纹扩展速率影响有限;在快速扩展区,裂纹扩展速率对初生α相含量较敏感。初生α相含量越高,其对应的裂纹扩展速率越大;da/dN-ΔK曲线与应力比有很强相关性,随着R的增大,曲线向低ΔK方向移动,并且在正应力作用下的ΔK范围减小,在同一ΔK时,裂纹扩展速率随着R的增大而提高。在同等ΔK且负应力比(R=-1)作用下,由于裂纹闭合效应,有效应力强度因子范围ΔK_eff显著降低,导致疲劳裂纹扩展速率降低。在各应力比条件下的合金疲劳断口表面均可见类解理、二次裂纹和疲劳条带特征;随着裂纹持续扩展,疲劳条带间距变宽,断口表面粗糙度增大,并且二次裂纹增多。

Ti-Nb-Mo微合金高强钢在淬火-回火过程中的组织与性能

卜凡征, 郭强, 吴庆美, 郑连辉, 肖景江, 俞亚杰

2026, 51(5): 84-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.011

摘要 ( 18 )

PDF (5020KB) ( 7 )

研究了再加热淬火与回火对Ti-Nb-Mo微合金钢组织与性能的影响。结果表明,传统再加热淬火后得到的贝氏体基体经回火处理后组织发生转变,同时在基体中随机分布有富Ti纳米级碳化物。与热轧态相比,试验钢经淬火或回火后的屈服强度和低温韧性均显著提升。TEM观察显示,试验钢热轧态与再加热淬火态的析出特征相似,但后者析出相尺寸略大;而在回火钢中,发生了大量纳米级碳化物的析出,伴随贝氏体组织演变,对强度产生综合影响(回火后强度低于淬火态但高于热轧态)。淬火态钢中高比例的板条状贝氏体有利于低温冲击性能,而回火态钢通过脆性相分解与位错密度降低进一步提高了低温韧性。

不同加热温度下TA15钛合金的高温氧化行为

刘前前, 董智鹏, 刘馨忆, 李晋, 荆思文, 王红雷, 郝玉琪, 王旭

2026, 51(5): 92-100. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.012

摘要 ( 12 )

PDF (5104KB) ( 3 )

为明确TA15钛合金的高温服役适用性,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及维氏显微硬度计,系统研究了其在500~800 ℃空气中的高温氧化行为与氧化膜演化机制。结果表明:氧化动力学曲线呈现阶段性特征,500~700 ℃遵循抛物线规律,800 ℃转为线性规律,氧化速率随温度升高显著增大。氧化膜由TiO₂与Al₂O₃组成,550~600 ℃氧化时膜层致密且与基体结合牢固,抗氧化性能优越。650 ℃氧化时膜厚达最大值,但界面出现微裂纹,保护性减弱。700 ℃以上氧化时膜层发生剥落,抗氧化能力急剧下降。XRD与截面分析证实,膜层剥落与Ti₃Al脆性相的生成密切相关。温度通过调控氧化动力学规律与氧化膜结构完整性,成为决定TA15合金高温抗氧化性能的核心因素。

工业纯锆的中高温氧化行为及机理

贺静, 雒设计, 薛玉娜, 何婉捷, 刘岳华

2026, 51(5): 101-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.013

摘要 ( 19 )

PDF (5386KB) ( 5 )

为探究工业纯锆在中高温环境下的服役可靠性,采用静态空气中高温氧化试验,系统研究其在550、600和650 ℃下经0.5~50 h氧化后的动力学特征,结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征技术,分析氧化产物的微观形貌、元素分布及物相组成,揭示其中高温氧化机理。结果表明:工业纯锆在试验温度范围内的氧化动力学曲线均符合抛物线规律,反应指数n介于1.94~2.32之间,氧化产物为单斜相ZrO₂(m-ZrO₂);随着氧化时间的延长,氧化膜逐渐增厚并完整覆盖基体表面,形成的致密氧化膜可有效阻碍氧原子向基体扩散,显著降低氧化速率;在相同氧化时间下,氧化速率随温度升高呈显著递增趋势,650 ℃时氧化反应最为剧烈,550 ℃时氧化过程较为平缓。

GH4080A高温合金热轧棒固溶及时效过程中的碳化物演变规律

邓嘉垚, 宋致轩, 姜欣欣, 曹甫洋, 王资兴, 罗锐

2026, 51(5): 110-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.014

摘要 ( 14 )

PDF (4789KB) ( 13 )

在950~1200 ℃温度范围内对GH4080A合金热轧棒进行固溶及时效处理,研究温度与时间对碳化物演变行为的影响规律。结果表明,在1100~1190 ℃范围内进行固溶处理时,随加热温度升高,时间延长,碳化物面积分数呈现减小趋势。碳化物的回溶现象在1160 ℃以上固溶处理时表现最为显著,但无法使块状MC型碳化物(等效直径大于2 μm)完全回溶。对于碳化物已经充分回溶的合金,在980~1020 ℃范围内进行后续时效处理可以使M₂₃C₆和M₇C₃型碳化物重新析出,该温度范围内碳化物面积分数随温度升高而减小,随时间延长而增大。在1100 ℃对合金进行时效处理时,碳化物的析出量极少。

热加工对新型ODS镍基高温合金组织与拉伸性能的影响

闫英杰, 高航, 陈保权, 刘淑英, 张钰昆, 曹睿, 翟亚中, 车洪艳

2026, 51(5): 118-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.015

摘要 ( 14 )

PDF (7608KB) ( 8 )

通过粉末冶金热等静压工艺制备了一种新型氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金,对其进行不同工艺参数的热加工(热锻、热轧),随后结合扫描电镜、透射电镜等对其组织进行表征,并对合金拉伸性能进行测试,研究组织演变对拉伸性能的影响。结果表明:新型ODS镍基合金适宜的热加工温度区间为1040~1140 ℃。热轧时,晶粒尺寸随总变形量增加而减小,随轧制温度升高而增大,微米级Y-Zr金属间化合物颗粒与纳米级Y-Zr-O颗粒随轧制参数变化未发生明显变化。1140 ℃锻造态合金总变形量最大,晶粒最细,纳米级Y-Zr-O颗粒虽未发生显著变化,但部分Y-Zr金属间化合物颗粒严重粗化。与热等静压态合金相比,轧制后合金的塑性提升了一倍以上,最大断后伸长率达40.9%,1140 ℃锻造态合金的强度最高,达1086 MPa。

真空高压气淬技术的发展与前景

姜超, 丛培武, 陆文林, 杜春辉, 李芾, 姚佳伟, 马靖博

2026, 51(5): 126-135. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.016

摘要 ( 12 )

PDF (3862KB) ( 7 )

真空高压气淬技术具有“绿色、精密”的优点,被广泛应用于高端制造领域。本文系统阐述了真空高压气淬技术及装备的发展现状,详细论述了真空高压气淬过程冷却均匀性的影响因素、真空高压气淬过程的计算机模拟现状以及真空高压气淬技术的应用情况,并对未来真空高压气淬技术的前景做出了展望。

冷却温度和轧制温度对超低硅碳钢变形抗力与相变组织的影响

肖雅倩, 曾武, 庞厚君, 王运峰, 徐光, 田俊羽

2026, 51(5): 136-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.017

摘要 ( 9 )

PDF (3211KB) ( 2 )

采用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及高温激光扫描共聚焦显微镜(LSCM),探讨了冷却温度和轧制温度对超低硅碳钢变形抗力和相变的影响。结果表明,在800~950 ℃温度区间变形时,试验钢的真应力-应变曲线为动态回复型,且曲线类型不随变形温度的改变而发生变化。此外,试验钢的最大变形抗力值随着变形温度的下降出现先升高后降低的趋势,这主要与不同冷却温度下,变形前原始奥氏体晶粒尺寸和组织类型有关。结合LSCM和相变曲线结果可知,700 ℃冷却试验钢变形前的原始奥氏体晶粒尺寸(有效直径)约为36.96 μm,明显细于900 ℃冷却试验钢的原始奥氏体晶粒尺寸(53.48 μm)。另外,700 ℃冷却试验钢的铁素体开始相变温度约为863 ℃,显著高于900 ℃冷却试验钢的812 ℃。更低的冷却温度导致了更细小的原始奥氏体晶粒尺寸、更高的铁素体起始相变温度及更高的变形抗力值。钢中的第二相析出物主要含碳、氮、硫等元素,并无明显的第二相微合金元素。

轧制及退火工艺对铜/钛/铜复合薄带的界面调控

吴逸龙, 尤伟权, 计江, 刘云飞, 陈鹏, 牛小淼

2026, 51(5): 143-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.018

摘要 ( 14 )

PDF (4240KB) ( 5 )

对铜/钛/铜复合薄带进行不同压下率(40%、60%、80%)的轧制和不同工艺的退火处理(退火温度210、320、430和540 ℃,保温时间0.5、1.0、1.5和2.0 h),利用反复弯曲试验、拉伸试验和界面组织观察,研究了轧制及退火工艺对铜/钛/铜复合薄带界面的影响机制。结果表明:冷轧压下率60%时,薄带反复弯曲次数可达1125次,界面预结合强度最好。随退火温度升高和时间延长,界面结合强度显著增加,但540 ℃退火时,界面析出CuTi₂、CuTi、Cu₃Ti₂、Cu₄Ti 4种硬脆金属间化合物,导致界面强度大幅降低。对比分析轧制态与退火态铜/钛/铜复合薄带的界面组织演变规律,发现轧制态薄带界面为机械啮合,经退火后界面逐渐平滑,原子扩散主导的冶金结合成为界面强化机制。430 ℃保温1.0 h 退火后,薄带抗拉强度达331.2 MPa,综合性能最优,反复弯曲次数为2614次,界面结合强度优异。

热处理及预拉伸对汽车用Al-Mg-Si导电铝合金性能的影响

韦祖祥, 杨振兴, 黄程毅, 徐燕萍, 任月路, 伍志铭, 莫胜罗, 吴增昱

2026, 51(5): 151-157. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.019

摘要 ( 19 )

PDF (3416KB) ( 11 )

采用EBSD分析、力学性能以及导电率测试等手段,研究了热处理和预拉伸量对Al-Mg-Si铝合金导电率、强度、折弯性能以及微观晶粒的影响。结果发现,合金晶粒随着固溶温度的提高呈现粗化趋势,固溶温度≤530 ℃时,合金可获得尺寸较细小晶粒组织,折弯后未见橘皮。随着时效时间的增加,合金发生了从欠时效到峰值时效再到过时效的转变,合金强度呈现出先增大后逐渐降低的变化趋势,固溶温度为530 ℃时可满足屈服强度在200 MPa以上水平,且具有较长的时效时间窗口。合金导电率随时效时间的延长而逐渐升高最后趋于平缓,时效后合金导电率随预拉伸量的增大而降低,对合金施加合理的预拉伸有助于促进合金在时效过程中析出相的析出,使得合金具有较高水平导电率,经1.5%预拉伸后,导电率更接近于未预拉伸时的导电率。在本研究的工艺参数范围内,最佳板材大生产工艺为530 ℃固溶温度、1.5%预拉伸量、185 ℃时效10~16 h。

冷轧、退火处理对Al-Mg-Si系铝合金板材组织与性能的影响

靳炜, 朱小超

2026, 51(5): 158-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.020

摘要 ( 15 )

PDF (4339KB) ( 5 )

采用OM、SEM、EBSD以及万能拉伸试验机等手段研究了经不同冷轧、退火工艺处理后Al-Mg-Si合金板材组织晶粒形态、第二相析出状态以及织构组成、成品板材力学性能等差异变化。结果表明,6.0 mm热轧板材经33.3%、75.0%变形率冷轧后,组织中第二相种类基本不发生改变,但尺寸变小,75.0%变形率冷轧后的第二相尺寸在1~3 μm范围内。经过退火处理后,组织中产生大量细小弥散的Mg₂Si相,且晶粒长宽比变小,晶粒整体形态趋向于圆润、等轴状,CA1工艺处理板材晶粒长宽比要大于CA2工艺处理板材。不同工艺制备1.0 mm冷轧板材中织构类型一致,但由于冷轧变形率的差异,CA1工艺处理板材再结晶织构占比较小、形变织构占比较多,而CA2工艺处理板材中再结晶织构较多,Cube({001}<100>)织构占比达到4.42%,形变织构占比较小,处于1.07%~1.36%范围内。两种不同工艺处理板材T4P态力学性能存在差异,CA2工艺处理板材强度及Δr值要低于CA1工艺处理板材,但伸长率较高。

低频脉冲电场辅助铸造对热处理ZL205A铝合金组织与性能的影响

郭廷彪, 郑双双, 姚子鹏, 侯建德

2026, 51(5): 166-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.021

摘要 ( 13 )

PDF (2570KB) ( 3 )

将脉冲电场应用到ZL205A合金凝固过程中,并对其进行T6热处理。利用扫描电镜观察了不同脉冲电场参数下合金的晶粒尺寸变化,利用WDW-300D万能试验机及维氏硬度计测量了常规铸造及脉冲电场铸造合金的力学性能。结果表明:ZL205A铝合金铸造过程中添加脉冲电场,可以有效细化晶粒尺寸。脉冲频率2 Hz、脉冲电压125 V、脉冲宽度40%时,合金平均晶粒尺寸细化效果最佳,晶粒尺寸约为86.3 μm。较常规铸造ZL205A铝合金,脉冲电场铸造合金经T6热处理后,析出相θ-(Al₂Cu)数量多尺寸小,均匀弥散分布在基体中,且有少量T-Al₁₂CuMn₂相析出,析出强化效果增强,力学性能得到显著提升。合金的抗拉强度、伸长率和硬度最大值分别可达556 MPa、12.3%和182.6 HV0.2。

固溶温度与模压淬火时间对6061铝合金组织与性能的影响

李兵, 蒲文洪, 陈文轩, 徐飞越, 马焱

2026, 51(5): 173-179. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.022

摘要 ( 14 )

PDF (5827KB) ( 9 )

采用固溶处理+模压淬火+人工时效处理的方法,并通过OM、SEM、EDS分析及拉伸试验等手段,研究了不同热处理参数下6061铝合金的微观组织和力学性能。结果表明:随固溶温度的升高,基体的晶粒尺寸呈现逐渐增大的趋势,原始组织中的第二相粒子逐渐回溶到基体中。随着模压淬火时间从3 s延长到7 s,原始组织中的第二相粒子聚集程度增加,晶界处粒子偏聚现象更明显。性能测试表明,随着固溶温度升高,合金的强度显著提升,而伸长率呈先升高后降低的趋势。随模压淬火时间延长,合金的强度整体呈缓慢下降的趋势,但伸长率呈先降后升的趋势。最优工艺为560 ℃固溶+3 s保压+180 ℃×8 h时效,此时合金的抗拉强度为365 MPa,屈服强度为293 MPa,伸长率为17.9%,实现良好的强塑性匹配。高温固溶促进合金元素充分溶解,短时保压有效抑制Si、Fe过度聚集,避免了脆性相对基体的割裂作用。

深冷变形压下量对7A09铝合金组织与力学性能的影响

王豪, 李智勇, 巢昺轩, 郭楠, 徐平安, 王军, 张邵佳, 范佳俊

2026, 51(5): 180-187. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.023

摘要 ( 18 )

PDF (7617KB) ( 5 )

利用SEM、EBSD及TEM表征及拉伸试验,研究了7A09铝合金经不同压下量(20%、40%、60%和80%)深冷变形及后续峰时效处理(120 ℃×18 h)后的微观组织演变与力学性能变化规律。结果表明:深冷变形显著抑制动态回复过程,促进高密度位错与亚晶结构的形成。随压下量增加,晶粒细化程度增强,由98.4 μm细化至32.1 μm。峰时效处理后,深冷变形试样中析出相(MgZn₂)尺寸更小、分布更密集,这归因于深冷变形引入的位错为析出相提供异质形核位点。力学性能测试表明,随压下量增大,强度增大,塑性变化不大。经峰时效处理后,强度和塑性均提升,这归因于位错强化、细晶强化与析出强化的协同作用。

退火温度对5005铝合金板组织与性能的影响

李延成, 麻慧琳, 许姗姗, 胡国强, 徐志远, 吴万东, 王磊, 魏然松

2026, 51(5): 188-193. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.024

摘要 ( 18 )

PDF (3655KB) ( 8 )

采用SEM、XRD和万能拉伸机等设备,系统研究退火温度对冷轧态5005铝合金板组织、织构演变及性能的影响规律。结果表明,随着退火温度的升高,板材表面和纵截面微观组织由粗化的椭圆形纤维晶粒组织和完全的纤维组织向等轴晶粒组织转变,板材中S、Brass及Copper等轧制织构体积分数逐渐下降,而Cube、Cube_ND及r-Cube等再结晶织构体积分数逐渐增大,退火温度未影响板材第二相组成及数量,材料的强度随着退火温度的提升而显著下降,延伸率则显著提升,其中经300 ℃×2 h退火板材具有优异的成形性,其A₅₀、A_g、n和r值分别为32.1%、23.5%、0.3147和0.7863。

淬火温度对2.2 GPa级超高强度钢组织与力学性能的影响

庞学东, 孙勇, 曹昱宪, 厉鑫洋, 韩顺, 廉学魁

2026, 51(5): 194-202. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.025

摘要 ( 21 )

PDF (6433KB) ( 5 )

借助力学性能试验,并运用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)等表征技术,深入研究了淬火温度对2.2 GPa级超高强度钢微观结构及力学性能的影响规律。研究发现,在较低淬火温度下(800~880 ℃),M₆C型碳化物未完全溶解,残留奥氏体含量较低,导致抗拉强度和韧性较低。随着淬火温度升高至900~950 ℃,M₆C碳化物溶解,促进固溶强化和M₂C型纳米碳化物析出,实现二次硬化,且残留奥氏体的含量逐渐增多,有效抑制了裂纹的扩展,使得材料的抗拉强度和韧性显著提升。淬火温度继续升高,晶粒粗化明显,冲击性能下降。综合分析表明,淬火温度控制在900~950 ℃之间,材料能够获得最佳的强韧性匹配。

淬火保温时间对高强度石油套管用钢组织与性能的影响

王娇娇, 赵林林, 高云哲, 武晓龙, 周玉青, 刘子轩, 贾改风, 李斌

2026, 51(5): 203-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.026

摘要 ( 17 )

PDF (3654KB) ( 6 )

利用OM、SEM、TEM、拉伸试验等方法,研究了900 ℃淬火保温时间(40、70和100 min)对高强度石油套管用钢组织性能的影响。结果表明:不同淬火保温时间下,试验钢均得到淬火板条马氏体组织。淬火保温时间由40 min增加至100 min过程中,马氏体板条宽度逐渐增大,由0.23 μm增大至0.52 μm。经580 ℃高温回火后,组织得到回复,板条结构宽化合并,板条界逐渐模糊,高密度缠结位错回复为清晰位错线,伴有针状析出物和椭圆状颗粒(V, Nb)C析出。随淬火保温时间增加,回火后试验钢强度及硬度逐渐降低,断后伸长率逐渐增大,抗拉强度由958 MPa降低为784 MPa,断后伸长率由19.7%提高至23.6%,强塑积变化范围为18.5~18.9 GPa·%。

退火工艺对HVAF喷涂Cu-Al梯度合金组织与性能的影响

吕心如, 姜梦艳, 李静, 方晓英, 王洪涛

2026, 51(5): 208-214. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.027

摘要 ( 16 )

PDF (4835KB) ( 4 )

利用超音速空气助燃喷涂(HVAF)逐层沉积制备了不同Al含量的Cu-x%Al梯度合金(x=0,1,2,3,4,5),系统探究了退火温度(800、900、1000 ℃)对Cu-x%Al梯度合金组织和性能的影响。结果表明:沉积态合金为α单相固溶体结构,组织中存在孔隙及未熔颗粒等内部缺陷。经退火处理后,仍保持α单相固溶体结构,退火处理使Al原子均匀溶解于Cu基体,使Al元素梯度变化趋于平坦化,致密度从95.52%提升至97.67%。然而,随退火温度提高,富Cu层晶粒粗化,退火样品的抗拉强度整体略有降低、伸长率显著提升,这主要归因于固溶强化和退火孪晶的产生。

淬回火工艺对32Cr3Mo1V合金钢组织与性能的影响

李冬升, 申辉, 王兰, 于志坤

2026, 51(5): 215-220. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.028

摘要 ( 20 )

PDF (3534KB) ( 16 )

通过JMatPro模拟确定32Cr3Mo1V合金钢的淬火温度范围,研究其在883~1020 ℃淬火及550~650 ℃回火后的组织与性能变化。结果表明:随着淬火温度的升高,试验钢的硬度先升高后下降。910 ℃淬火后,组织为细小的板条马氏体,硬度达49.8 HRC。经不同温度回火后,组织均为回火索氏体,位错密度显著降低。随着回火温度升高,32Cr3Mo1V钢强度降低,断裂总延伸率变化不大,在14.22%~16.46%范围内,冲击吸收能量升高,断裂机制由韧脆混合型断裂转变为韧性断裂。综合考虑32Cr3Mo1V钢的强度、硬度和塑韧性,910 ℃淬火+600 ℃回火为最佳热处理工艺,该工艺下其抗拉强度、屈服强度、断裂总延伸率和冲击吸收能量分别为1278.34 MPa、1141.77 MPa、16.46％、114.15 J,硬度为35.6 HRC。

常化温度对高强度薄规格新能源电工钢综合性能的影响

耿志宇, 李亚东, 胡万卿, 孙超, 刘旭明

2026, 51(5): 221-227. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.029

摘要 ( 17 )

PDF (6830KB) ( 4 )

研究了常化温度对薄规格电工钢冷轧板最终退火后的磁性能和力学性能的影响。结果表明,随着常化温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,最终退火板的高频铁损P_1.0/400逐渐降低,磁极化强度有逐渐升高的趋势,但强度变化不明显。高常化温度通过增加冷轧晶内剪切带,促进了高斯及λ纤维织构的大量形核,并凭借高驱动力获得了粗大的再结晶晶粒。这种“大晶粒+强λ织构+弱γ织构”的组织特征,是提升材料磁性能的核心机理。

中高温退火对新能源用高牌号无取向硅钢组织与性能的影响

琚翔, 郑传波, 曹垒, 岳重祥, 吴圣杰, 麻晗

2026, 51(5): 228-234. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.030

摘要 ( 13 )

PDF (3593KB) ( 4 )

采用3.10%Si含量的新能源用高牌号无取向硅钢进行退火试验(800~1100 ℃×4 min),以探究中高温退火对其组织与性能的影响。结果表明:退火温度从800 ℃升高到1100 ℃过程中,试验钢的平均晶粒尺寸持续长大,而夹杂物析出总数及小尺寸夹杂物占比均呈先增多后减少的趋势。铁损呈先降低后升高的趋势,950 ℃退火温度条件下,铁损P_1.0/400最低为17.64 W/kg。在退火温度为800~1050 ℃条件下,整体磁感应强度水平在1.668~1.677 T,试验钢的磁感应强度B₅₀₀₀呈现出缓慢下降的趋势。随着退火温度继续升高到1100 ℃,磁感应强度出现小幅上升。退火能显著改善轧硬板织构,随着退火温度的升高,不易磁化的γ<111>//ND织构强度变弱,有利织构呈现波动式变化。

欠速淬火对轨道用U75V钢滚动接触疲劳性能的影响

刘焕明, 张磊, 杨林东, 白植雄, 弓凤君, 沈明学

2026, 51(5): 235-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.031

摘要 ( 18 )

PDF (5277KB) ( 5 )

对轨道用U75V钢进行950 ℃保温10 min,再以2 ℃/s冷却至室温的欠速淬火处理,利用光学显微镜、扫描电镜、动静载万能试验机和显微硬度计对其组织和力学性能进行了观察和测量,并利用滚动接触试验对其滚动接触疲劳性能进行了检测。结果表明:经欠速淬火处理后,U75V钢珠光体含量增加了6.11%,且珠光体片层间距细化;硬度、屈服强度和抗拉强度分别提高了27%、45%和23%;滚动接触磨损机制由疲劳磨损转变为黏着磨损。滚动接触试验后,较未处理U75V钢,欠速淬火处理U75V钢的疲劳裂纹长度及角度均明显减小,这归因于其致密的珠光体片层结构有效阻止了裂纹扩展;且表层硬度较高,塑性变形轻微,表明具有良好的抵抗塑性变形能力与加工硬化效应。

低温离子渗氮时间对AerMet100钢渗层组织与性能的影响

韩啸, 王赟, 贺瑞军, 杨宁宁, 谢孝昌, 杨泽南, 古立新

2026, 51(5): 243-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.032

摘要 ( 15 )

PDF (4602KB) ( 4 )

研究了不同低温离子渗氮时间对AerMet100超高强度钢渗氮层的组织与性能的影响。结果表明,经10~30 h的低温离子渗氮后,AerMet100钢获得深度为72~138 μm,且表面硬度在950 HV0.2以上的渗氮层。不同时间离子渗氮试样的渗氮层组织只观察到典型的过饱和马氏体,未见白亮层或者脉状组织。与回火态组织对比,马氏体组织未出现异常长大现象,且CrN主要以连续相形式分布于马氏体基体中。当离子渗氮温度和时间分别控制在445 ℃和20 h以内时,AerMet100钢的硬度不会由于二次低温回火而降低,并且抗拉强度、屈服强度和伸长率均符合要求。不同离子渗氮时间下,渗氮层表面残余应力在-1000 MPa附近,且残余压应力深度会随着离子渗氮时间的延长而增加。旋转弯曲疲劳性能测试结果表明,离子渗氮20 h后试样的循环次数相较于回火态试样提高6.42倍,并且裂纹萌生点在距离表面115 μm处,具有较好的抗疲劳性能。

钛改性离子渗氮对38CrMoAl钢渗层组织与性能的影响

武计强

2026, 51(5): 250-255. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.033

摘要 ( 13 )

PDF (3920KB) ( 5 )

为改善38CrMoAl钢离子渗氮层组织与性能,研发了钛改性离子渗氮工艺,并与常规离子渗氮工艺进行对比。利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪和扫描电镜对渗氮层的表面形貌、显微组织、截面硬度、物相、脆性等进行测试和分析。结果表明,Ti改性离子渗氮处理可显著调控渗氮层的生长速度并改善渗氮层结构,490 ℃×4 h工艺条件下,化合物层厚度由常规离子渗氮的22.3 μm降至0.8 g/cm²Ti改性离子渗氮的10.3 μm,有效硬化层厚度由191 μm提高至279 μm,渗层中化合物层厚度与有效硬化层厚度比值由常规离子渗氮的11.7%降低到3.7%,渗氮效率提升约46%。同时,Ti改性离子渗氮处理可改善渗层性能,表面硬度由825 HV0.05最高提高至1035 HV0.05,且可提升渗氮层韧性、承载能力及化合物层与扩散层的结合强度。

渗氮对2507双相不锈钢宽温域摩擦行为的影响

薛小飞, 潘丽芳, 王欢欢, 封烨, 安艳飞, 陈勇, 刘光明

2026, 51(5): 256-261. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.034

摘要 ( 17 )

PDF (2901KB) ( 3 )

为研究渗氮处理对2507双相不锈钢宽温域摩擦磨损性能的影响,对经650 ℃中温气体渗氮处理后的试样在不同温度下的摩擦行为、截面组织及硬度进行了系统分析。结果表明:经渗氮处理后,试样表面硬度随试验温度的升高先减小后增大,并在600 ℃时达到最小;试验温度低于200 ℃时,渗氮层的微观组织没有发生明显变化;试验温度达到400 ℃时,渗氮层组织形态开始发生转变,由较粗的层状组织转变为相对细小的网状组织;当试验温度达到600 ℃和800 ℃时,微观组织进一步细化。摩擦因数随着试验温度升高,由20 ℃时的0.86逐渐增大到800 ℃时的1.00。试验温度低于400 ℃时,试样表面磨损机制主要表现为黏着磨损、磨粒磨损及疲劳磨损;试验温度高于600 ℃时,磨损特征转变为显著的塑性犁沟,且磨损程度随试验温度升高呈增大趋势。

退火处理对冷轧纯钛微观组织与力学性能的影响

王双礼, 张明玉

2026, 51(5): 262-267. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.035

摘要 ( 15 )

PDF (3600KB) ( 5 )

系统研究了30%轧制变形及后续退火处理对纯钛板材组织演变与力学性能的影响。结果表明:轧制变形后组织中出现明显孪晶形貌,经20 min退火后孪晶大部分消失并发生部分再结晶,60 min退火后形成显著再结晶组织。退火态组织以大角度晶界为主,且保留65°和85°特征峰。力学性能测试表明,轧制态板材具有较高强度,而经退火后强度降低但塑性显著提升。轧态板材Schmid因子在0.4~0.5高值区间占比较低,随退火时间延长,该区间占比呈递增趋势,导致强度下降。

退火对QT400-18L球墨铸铁组织与低温韧性的影响

郑晓华, 马占江, 王睿, 闫志杰, 拓雷锋

2026, 51(5): 268-275. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.036

摘要 ( 15 )

PDF (3931KB) ( 6 )

研究了退火工艺对QT400-18L球墨铸铁微观组织和低温冲击性能的影响。通过低温(750 ℃)、中温(840 ℃)和高温(920 ℃)退火处理,分析了不同退火工艺对石墨球形态、基体组织和低温冲击性能的调控作用。结果表明,经低温二次退火处理(750 ℃×3 h+700 ℃×3 h)后,石墨球数量多、球径小,且石墨球分布均匀,基体为完全的铁素体相,V形缺口试样在-50 ℃的冲击吸收能量达到13.5 J,表现出优良的低温冲击性能。示波冲击试验表明,随试验温度降低,裂纹萌生功和扩展功显著减少,韧脆转变温度约为-75 ℃,断口分析显示,低温下断裂机制由韧窝主导的韧性断裂逐渐转变为解理主导的脆性断裂。

冷轧变形对Fe-14Cr-23.4Co-6.5W-4.5Ni合金显微组织与力学性能的影响

杨旋, 李亚鹏, 王涛涛, 周子一, 武泽园, 张会, 廖仲尼, 张昌明

2026, 51(5): 276-281. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.037

摘要 ( 15 )

PDF (3811KB) ( 8 )

采用真空电弧熔炼法成功制备了Fe-14Cr-23.4Co-6.5W-4.5Ni合金,并对合金试样进行了不同变形量的冷轧处理,结合X射线衍射仪、金相显微镜、透射电镜、电子万能试验机及维氏硬度计等研究了合金变形前后的物相组成、显微组织以及力学性能的变化。结果表明,铸态合金为BCC与FCC双相混合结构,显微组织存在大量的退火孪晶。合金经冷轧变形后无新相产生,但显微组织中产生较高的位错密度,位错缠结并蔓延至孪晶区,导致退火孪晶消散。铸态合金的屈服强度与抗拉强度分别为137 MPa和229 MPa。合金经冷轧后拉伸强度与维氏硬度明显提高,经70%冷轧变形后,合金的屈服强度和抗拉强度分别提高至394 MPa和548 MPa,但断裂总延伸率由铸态的123%下降到13%。

热处理工艺对P11钢组织及冲击性能的影响

门志强, 赵勇桃, 韩永全, 王瑞, 周仲成

2026, 51(5): 282-287. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.038

摘要 ( 18 )

PDF (4562KB) ( 14 )

设计了P11钢不同热处理工艺:将试样经 910 ℃奥氏体化保温 30 min 后,分别采用水冷、风冷、空冷及650 ℃等温 20 min、90 min后空冷的方式冷却至室温,再对其进行710 ℃×40 min回火处理。采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对不同热处理态试样的显微组织进行观察与分析,通过硬度试验和冲击试验测试其硬度与冲击吸收能量。结果表明:P11钢经奥氏体化后水冷、风冷、空冷、650 ℃等温 20 min 空冷及 650 ℃等温 90 min 空冷处理,对应的组织依次为铁素体+马氏体(F+M)、铁素体+马氏体+粒状贝氏体(F+M+B_粒)、铁素体+粒状贝氏体+马氏体(F+B_粒+M)、铁素体+珠光体+粒状贝氏体+马氏体(F+P+B_粒+M)、铁素体+珠光体(F+P);硬度依次为 412、307、298、270和250 HV;回火后的冲击吸收能量依次为 203.10、205.05、236.80、186.45和169.85 J,其中空冷试样的冲击性能最好。

回火时间对双金属复合管内层N08825合金组织及耐点蚀性能的影响

杨勇, 刘艺哲, 王泽娟, 赵雷杰, 王艳辉, 曾洪涛

2026, 51(5): 288-294. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.039

摘要 ( 15 )

PDF (4301KB) ( 7 )

将双金属复合管内层N08825合金在920 ℃固溶30 min后在660 ℃回火不同时间,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)进行微观组织观察,通过电化学阻抗谱(EIS)、循环极化曲线等电化学方法研究了N08825合金的耐点蚀性能。结果表明,在660 ℃回火后,N08825合金奥氏体晶界处产生M₂₃C₆析出相。随着回火时间延长至48 h,M₂₃C₆析出相先增加后减少,N08825合金的耐点蚀性能先降低后升高。回火时间为8 h时,M₂₃C₆相析出最多,N08825合金的耐点蚀性能最低。N08825合金的耐点蚀性能明显受M₂₃C₆析出相的影响,M₂₃C₆相析出后,晶界附近会产生贫Cr区,降低了合金表面钝化膜质量,促进了点蚀反应的发生。

激光熔覆铁基-MoS₂-VN复合涂层的微观组织与性能

蒋可, 颜梦雨, 国竹节, 吴松, 冯悦峤, 李铸国

2026, 51(5): 295-303. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.040

摘要 ( 15 )

PDF (8124KB) ( 7 )

针对铁基合金高温耐磨性不足及易粘钢的缺陷,利用激光熔覆技术,在42CrMo钢基体表面成功制备了Fe基-MoS₂-VN复合涂层。结果表明,MoS₂在高温下形成润滑膜,将涂层平均摩擦因数降至0.296,抑制了黏着磨损;VN作为硬质相以弥散颗粒形式均匀分布,细化涂层组织为等轴晶结构,通过固溶强化与弥散强化显著提升涂层硬度至712 HV0.1,较基体提高76.7%,并在高温下与Cr协同形成Cr₂O₃、V₂O₅高硬度氧化物,增强抗氧化磨损能力。复合涂层的高温磨损量仅为22.4 mg,较基体降低了71.1%,实现了“润滑相减摩+硬质相强化”的双重优化。

粉末退火处理及硬质颗粒添加对冷喷涂CuSn₅涂层性能的影响

于宝义, 蒋严颉, 郑黎, 王梦宇, 王美婷, 常东旭

2026, 51(5): 304-311. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.041

摘要 ( 14 )

PDF (4339KB) ( 3 )

利用未退火及不同温度(400~500 ℃)退火的CuSn₅粉末冷喷涂CuSn₅涂层,并在500 ℃退火CuSn₅粉末中添加硬质颗粒WC-9Co冷喷涂CuSn₅/WC-9Co复合涂层,对制备涂层的孔隙率及性能进行了对比分析。结果表明:退火可以有效降低CuSn₅粉末硬度,提升粉末塑性。采用500 ℃退火粉末制备CuSn₅涂层的孔隙率为2.62%,平均硬度和磨损量分别为241 HV0.5和0.75 mg。添加硬质颗粒WC-9Co可进一步减小涂层孔隙率,提高涂层的硬度和耐磨性,CuSn₅/WC-9Co复合涂层的孔隙率为0.87%,平均硬度和磨损量分别为265 HV0.5和0.60 mg。

管内壁电爆喷涂制备Ta涂层的方法

陈伟鹏, 朱亮, 周辉, 宋顺江, 宁楠, 胡宁宁

2026, 51(5): 312-319. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.042

摘要 ( 15 )

PDF (3797KB) ( 3 )

为制备具有高硬度、良好耐蚀耐磨性能的炮管内壁Ta涂层,设计了一套适用于炮管内壁喷涂的电爆喷涂装置,并选用钽(Ta)丝作为喷涂涂层材料,可实现对内径大于ø50 mm的炮管内壁进行喷涂处理。在内径为ø150 mm的炮管内表面进行了电爆喷涂试验。结果表明,结合层初始充电电压为14 kV、喷涂距离为19 mm,覆盖层初始充电电压为13.2 kV、喷涂距离为25 mm时,制备Ta涂层表面均匀致密。涂层硬度达到839.5 HV0.3,远高于试验状态下基体材料的302.45 HV0.3,晶粒细化显著;基体和涂层结合处分层明显,涂层与基体为典型的冶金结合。

激光熔覆NiCoCrFeAlHfY高熵合金涂层的组织与硬度

李萌, 王正阳, 赵荣贵, 镇凡, 沈一洲, 韩玉君, 张保森, 张振

2026, 51(5): 320-324. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.043

摘要 ( 22 )

PDF (2975KB) ( 3 )

以X60钢为基材,采用激光熔覆技术在其表面制备了NiCoCrFeAlHfY高熵合金涂层,并对其进行550 ℃×6 h的退火处理。通过SEM、EDS及XRD等手段对粉末及涂层的组织结构进行表征,结合维氏硬度,分析了退火处理前后涂层硬度变化。结果表明:气雾化法制备NiCoCrFeAlHfY粉末粒径分布在53~150 μm,整体呈球形或近球形,表明Hf元素的加入有助于获得更光滑的颗粒表面形貌。激光熔覆后,相较粉末,涂层中有(Co, Fe, Ni)Al金属间化合物析出。退火处理促进了元素在界面的扩散与再分布,改善了元素分布的均匀性,有助于提高涂层与基体界面的结合性。退火后涂层整体硬度明显提升,硬度波动明显减小,有利于提升涂层整体的承载能力与抗变形能力。

镍包石墨含量对锡青铜涂层组织与性能的影响

颜梦雨, 曹子璇, 吴伟建, 冯悦峤

2026, 51(5): 325-331. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.044

摘要 ( 16 )

PDF (5917KB) ( 5 )

采用高速激光熔覆设备制备锡青铜/镍包石墨复合涂层,分析了纯锡青铜涂层及不同镍包石墨添加量(3%、4%和5%)复合涂层的组织、物相组成、显微硬度以及摩擦磨损性能。结果表明:纯锡青铜涂层的显微组织以树枝晶为主,添加镍包石墨后,涂层中出现大量球形颗粒的硬质Ni₃C碳化物,导致涂层显微硬度均有所提高。添加3%镍包石墨涂层硬度最大(197.2 HV0.2)、摩擦因数最小(0.3275)且磨损量与纯锡青铜涂层相比没有增大,为最佳添加量。而镍包石墨添加量为4%和5%时,涂层硬度稍有降低,摩擦磨损性能反而下降。纯锡青铜涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,添加镍包石墨后,涂层的磨损机制为粘着磨损伴随磨粒磨损。

基于JMatPro软件对Fe-0.4C-7Mn-3.2Al中锰钢热处理参数的热力学计算模拟

刘道正, 谢佳璇, 龙雨, 蓝桂年, 周朝刚, 张宇生, 王子纯, 李红斌

2026, 51(5): 332-338. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.045

摘要 ( 21 )

PDF (3000KB) ( 10 )

利用JMatPro13.2软件,对Fe-0.4C-7Mn-3.2Al含铝中锰钢的相图、CCT曲线、淬透性、TTA曲线、高温流变应力曲线及不同热处理条件下的力学性能进行热力学模拟计算,并利用Gleeble-3500热模拟试验机验证计算所得CCT曲线。结果表明,试验钢在1400 ℃以上存在高温δ-铁素体相区,室温下相组成为α相和M₂₃C₆相,不存在κ-碳化物。Gleeble-3500热模拟试验机实测CCT曲线与软件模拟结果吻合较好,力学性能随冷却速率增加而提升。端淬模拟得到板材厚度小于60 mm时力学性能较优,室温组成相由马氏体和残留奥氏体构成,随端淬距离增加,力学性能及马氏体和残留奥氏体含量降低。随加热速率提高,奥氏体相变区间扩大并向更高温区间偏移,奥氏体晶粒尺寸随之减小。在高温变形过程中,最大流变应力受应变温度和应变速率影响,提高温度或降低速率可减小试样的流变应力。

基于Flask的热处理车间制造执行系统的开发与应用

赵世田, 刘浩宇, 崔治, 陈逸凡, 陈卫东, 王宁波, 付莹莹, 杨澳庆

2026, 51(5): 339-345. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.046

摘要 ( 13 )

PDF (4149KB) ( 5 )

为提升热处理车间企业数字化、智能化水平,解决热处理车间生产效率落后等问题,基于PyCharm软件,在B/S架构模式下,运用Python语言及Flask微框架设计开发热处理车间制造执行系统(MES)。该MES设备控制功能可进行设备信息增删查改、数据监控(经S7协议实时数据采集)及Echarts库图形化展示。该MES采用的MySQL数据库,可对产品信息储存和分析,设计排产调度算法。开发的MES经生产应用,提升了车间智能化水平,实现了对热处理车间生产过程的实时监控和数据管理。

20CrMnTi钢斜齿轮局部断齿失效分析

李洁, 郭亚非, 王九花, 李一航, 庞庆海

2026, 51(5): 346-350. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.047

摘要 ( 17 )

PDF (3982KB) ( 9 )

一对20CrMnTi钢斜齿轮使用过程中发生局部断齿失效,通过宏观断口观察、化学成分分析、显微组织检测、硬度梯度测量以及微观断口分析等手段,对失效原因进行了深入剖析。结果表明:渗碳层/淬硬层偏浅、不均,硬度梯度过陡,齿轮心部硬度不足,以及装配偏载和瞬时过载是导致齿轮失效的主要原因,并提出了相应的改进措施,为类似齿轮失效问题的预防和解决提供了理论依据。

Ti6Al4V合金紧固件滚压加工外螺纹折叠缺陷的形成机制

宋文俊, 裴烈勇, 刘文成, 樊开伦, 张仁银, 伍再先, 周磊, 梁宇

2026, 51(5): 351-356. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.048

摘要 ( 15 )

PDF (3411KB) ( 5 )

采用光学显微镜和扫描电镜分析了滚压加工Ti6Al4V合金紧固件螺纹牙顶和根部常见折叠缺陷的形貌及其微观组织演变,并根据螺纹的成形过程分析其形成机制。结果表明:在滚丝轮模具的旋转和摩擦力的作用下,与滚丝轮模具接触区域的金属变形速率提升,形成了螺牙两侧表层的金属材料填充速率大于中间的现象,螺纹牙型金属在变形填充滚丝轮螺纹沟槽过程中形成了螺纹牙顶的折叠缺陷。螺纹根部的折叠缺陷则是由于滚丝轮与螺纹根部的材料存在相对运动,在摩擦力的作用下表层金属形成了较大的塑性变形,导致螺纹根部表层局部材料的堆积,在径向进给的挤压下形成折叠缺陷。

曲轴感应淬火机床冷却介质槽内沉淀物的溯源性分析

董巍巍, 孔德群, 周建, 曲春雨, 侯亚卓

2026, 51(5): 357-364. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.049

摘要 ( 15 )

PDF (4106KB) ( 6 )

针对曲轴感应淬火机床冷却液槽内沉积物影响工艺稳定性的问题,通过体视显微镜(SM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和红外光谱分析(FTIR)等对聚烷撑乙二醇(PAG)冷却液及其沉积物固体样本进行系统性表征,明确了其微观形貌、物理特征与化学组成,并结合工艺流程和生产实际进行了精准的溯源分析。结果表明,沉积物主要来源于曲轴表面氧化皮、曲轴加工屑、感应器侧板磨损屑,以及PAG淬火介质及其添加剂的分解产物。基于分析结果,提出了生产现场维护及预防控制策略,可显著提升淬火液使用寿命并降低淬火介质成本消耗,对提升曲轴感应淬火质量的稳定性和可靠性具有重要工程价值。

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