金属热处理

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亚临界热处理对高铬铸铁组织及性能的影响

袁志钟, 刘海明, 鞠玉琳, 陈露, 牛宗冉, 王致远, 曹甫洋, 程晓农

金属热处理 2024, 49 (10): 1-7. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.10.001

摘要（244）

PDF （4765KB）（173）

针对高铬铸铁常规淬火-回火过程能耗高的问题,对3种合金成分的高铬铸铁进行亚临界热处理试验,并研究了该工艺对其组织、硬度和表面耐磨性的影响。结果表明,经500~650 ℃保温1~14 h亚临界热处理后,高铬铸铁组织主要是残留奥氏体、M₇C₃碳化物、(Fe, Cr)₂₃C₆碳化物、Mo₂C碳化物和珠光体;3种高铬铸铁硬度在550~600 ℃保温6~12 h内均有峰值,峰值硬度最高为57.4 HRC,Mo元素对硬度的影响最大。高铬铸铁在保温过程中析出二次碳化物促使奥氏体发生珠光体相变,珠光体的相变强化和二次碳化物析出强化作用在长时间保温过程中逐渐降低;碳含量相对最高的共晶高铬铸铁经600 ℃保温8 h后耐磨性能最佳。由此可知,提升高铬铸铁耐磨性首先应提高共晶碳化物数量,其次添加Mo等元素提升析出强化效果。

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深冷处理对H13钢组织及力学性能的影响

邸英南, 马党参, 周健, 迟宏宵, 谷金波

金属热处理 2024, 49 (10): 38-42. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.10.006

摘要（240）

PDF （3226KB）（67）

对H13钢深冷处理不同时间(0~4 h)的组织演变及力学性能进行研究,借助XRD、SEM分析了物相及显微组织,借助硬度、冲击性能和拉伸性能试验对力学性能进行表征。结果表明,深冷处理可细化马氏体板条,促进残留奥氏体向马氏体转变以及带状碳化物析出;马氏体中C含量升高导致晶格常数增大,晶格畸变效应增强,XRD衍射峰向左移动。随着深冷处理时间的延长,强度和硬度呈上升趋势,韧性和塑性则逐渐降低;在保持硬度相同的情况下,H13钢深冷处理后与普通热处理相比,塑性相当,但强度和韧性均得到提升。

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冷作模具钢SKD11的热处理增韧技术

袁志钟, 王梦飞, 张伯承, 段旭斌, 李表敏, 杨海峰, 罗锐, 程晓农

金属热处理 2023, 48 (9): 1-7. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.09.001

摘要（235）

PDF （5140KB）（289）

选用热轧和球化退火后的SKD11钢板,对其进行A-Q-A(Austempering-Quenching-Austempering)、Q-T-A(Quenching-Tempering-Austempering)两种复相热处理工艺以及Q-T(Quenching-Tempering)常规热处理工艺,研究不同热处理工艺对钢板微观组织、硬度和冲击吸收能量的影响。结果表明: A-Q-A和Q-T-A热处理试样的组织均为下贝氏体(LB)和马氏体(M)的复相组织,并且残留奥氏体(RA)的含量分别为13.2%和18.6%。经A-Q-A、Q-T-A和常规热处理Q-T后,试样的硬度分别为58.5、58.6和60.5 HRC,冲击吸收能量分别为31.3、27.6和15 J。复相处理的工艺实现了SKD11钢板优异的强韧性配合,为提升冷作模具钢的韧性进行了有益的探索。

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Ni元素对新型热作模具钢热疲劳性能的影响

程曦, 顾鹏程, 曾艳, 吴晓春

金属热处理 2023, 48 (11): 55-61. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.009

摘要（232）

PDF （4151KB）（46）

采用Uddeholm自约束热疲劳试验方法对SDDVA钢以及新型热作模具钢SDYZ1钢进行热疲劳试验,对比分析了材料热疲劳后表面形貌、截面裂纹、微观组织以及硬度变化,探讨了镍元素对材料冷热疲劳性能的影响。结果表明,与SDDVA钢相比,SDYZ1钢裂纹数量明显较少,深度较浅,高温表面软化程度更小,这主要是由于Ni元素聚集在晶界以及碳化物附近,对碳化物长大有钉扎作用,并且SDYZ1钢具有更高的高温强度,从而可以抵抗裂纹扩展。SDYZ1钢在热疲劳过程中析出尺寸较小的碳化物,碳化物聚集在晶界处可以有效阻碍晶粒长大,从而提高材料的抗疲劳性能。通过透射观察分析,SDYZ1钢热疲劳后粗化碳化物颗粒主要形态为不规则球状、细长杆状,主要存在类型为M₂₃C₆以及M₆C,且SDYZ1钢碳化物尺寸整体比SDDVA钢的细小。

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4Cr5Mo2V热作模具钢的CCT曲线及碳化物沿晶析出温度测定

高兴成, 吴博雅, 吴晓春

金属热处理 2024, 49 (9): 72-79. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.09.012

摘要（221）

PDF （5564KB）（36）

通过热膨胀仪、电阻仪和硬度计,结合扫描电镜和能谱仪,对不同冷速下4Cr5Mo2V钢的组织和硬度进行表征,绘制CCT曲线,并对钢中碳化物沿晶析出温度进行了测定。结果表明,随着冷却速度的降低,硬度降低,组织依次转变为马氏体、贝氏体和珠光体,珠光体和贝氏体转变临界冷却速度分别为0.015 ℃/s和0.25 ℃/s;冷却速度不大于0.25 ℃/s时,钢中有碳化物沿晶析出,且随冷却速度降低,碳化物沿晶析出温度升高,0.01 ℃/s冷却速度下,析出温度最高为1022 ℃。

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DIEVAR热作模具钢的元素偏析及均匀化热处理

杜思敏, 陈文雄, 胡峰荣, 任金桥, 崔小康, 周志明

金属热处理 2024, 49 (7): 139-145. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.07.021

摘要（198）

PDF （6795KB）（29）

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、Thermo-Calc热力学计算等方法,分析了DIEVAR热作模具钢电渣锭的铸态组织、析出相及元素偏析特征,并研究了高温均匀化热处理(1260、1280、1300 ℃)对其微观组织、碳化物及元素分布的影响规律。结果表明,DIEVAR热作模具钢铸态枝晶组织发达,二次枝晶较显著,Cr、Mo、V元素在枝晶间富集,其偏析程度大小顺序依次为Mo＞V＞Cr,枝晶间析出相为M₂₃C₆、M₆C和MC碳化物;随着均匀化温度的升高和保温时间的延长,枝晶组织逐渐变得模糊直至消失,碳化物回溶形成一定的元素扩散区并逐渐扩散,直至与基体充分融合,期间元素扩散快慢程度依次为Cr＞Mo＞V;根据均匀化热处理后枝晶形貌、碳化物回溶、元素扩散及Mo元素的残余偏析指数情况,综合实际工业生产成本考虑,确定DIEVAR钢的最佳均匀化热处理工艺为1280 ℃×8 h。

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长期时效对镍基高温合金组织和性能的影响

蔡晨阳, 曹铁山, 王威, 迟庆新, 程从前, 赵杰

金属热处理 2024, 49 (1): 9-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.01.002

摘要（198）

PDF （3643KB）（86）

对不同时效时间的镍基高温合金的组织进行观察,探究其在高温时效过程中组织及性能的演变规律,利用光学显微镜和扫描电镜对合金时效前后的组织进行了观察,提出了定量分析合金组织演变的方法,并对合金时效前后的硬度进行了测试分析。结果表明,900 ℃无载荷时效20 h后,γ′相呈立方状并且尺寸并无明显变化,时效100 h后,γ′相由立方形开始向圆形转变;时效500 h后,γ′相形状更加不规则,一些γ′与相邻的γ′相连,呈现长条状,但仍有一部分保持立方状;时效2000 h时后,γ′相明显粗化,立方度明显降低。随着时效时间的延长,γ′相尺寸逐渐长大,合金的硬度呈现减小的变化趋向。

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二次锻造变形对Cr-Mo-V系模具钢球化退火后的组织及冲击性能的影响

夏云峰, 马丹宁, 杨强, 周仲成, 王交其

金属热处理 2024, 49 (10): 99-104. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.10.016

摘要（192）

PDF （3596KB）（37）

采用光学显微镜、扫描电镜、高分辨率透射电镜、冲击试验机等测试手段,研究了二次锻造变形对Cr-Mo-V系模具钢球化退火后的显微组织、析出相及冲击性能的影响。结果表明,与常规一次镦拔变形相比,二次径向锻造和二次镦拔变形工艺下模具钢球化退火后的显微组织、网状碳化物获得明显优化,冲击吸收能量分别提升了12%和58%,析出碳化物数量增多且弥散分布。

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FeMnCoCrNi高熵合金高温力学性能及变形机制研究现状

盛剑, 李大赵, 闫志杰, 白韶斌, 陈永安, 解若飞

金属热处理 2024, 49 (10): 211-219. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.10.035

摘要（187）

PDF （4238KB）（80）

高熵合金(High-entropy alloys,HEAs)是近年来新兴的一类先进金属材料,基于独特的多主元合金设计理念,有望突破传统单主元合金材料性能极限。其中,FeMnCoCrNi高熵合金是当前研究最为广泛的体系之一,具有优异的力学性能,应用前景广阔。本文首先介绍了高熵合金所具有的独特“四大核心效应”,包括高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应;其次,重点综述了FeMnCoCrNi高熵合金在高温拉伸性能、高温蠕变性能及相应的变形机制方面的研究现状。

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Zn/Mg比对7075铝合金显微组织、力学性能和耐蚀性能的影响

何宗政, 吴名冬, 袁硕, 姚树伟, 肖代红, 黄兰萍, 刘文胜

金属热处理 2024, 49 (5): 1-9. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.05.001

摘要（185）

PDF （9223KB）（127）

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验、硬度测试及腐蚀测试等方法,研究了不同Zn/Mg比(质量分数)对7075铝合金组织、力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,随着Zn/Mg比由1.76增加到2.90,铸态铝合金晶粒尺寸增大,铝合金的T6时效硬化速率加快,达到峰值硬度的时间缩短。Zn/Mg比的增加导致T6峰时效态铝合金的再结晶率降低和低角度晶界占比增加。Zn/Mg比为2.10时,T6峰时效处理下铝合金的抗拉强度为634 MPa,屈服强度为588 MPa,伸长率为8.4%;T74时效态的抗拉强度为613 MPa,屈服强度为542 MPa,伸长率为8.9%。两种时效状态下的铝合金(Zn/Mg比为2.10)均在拥有良好强度的同时保持着较高的伸长率。随着Zn/Mg比由1.76增加到2.90,时效态铝合金的耐蚀性能降低。且T74时效处理后铝合金的耐蚀性能优于T6峰时效态下的铝合金。

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面心立方高熵合金中层错能对变形机制的影响

张波, 李杰, 吴凯迪, 牛利冲, 万德成, 冯运莉

金属热处理 2023, 48 (8): 225-234. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.037

摘要（180）

PDF （4336KB）（150）

高熵合金可以通过改变合金元素种类及配比等方法,调控合金体系的层错能及相稳定性,进而改变合金塑性变形机制,最终获得优异的综合力学性能。综述了面心立方高熵合金中影响层错能的因素,以及层错能对变形机制的影响,对通过调整层错能改变变形机制的激活顺序,进而影响力学性能的方法进行了展望。

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奥氏体化温度对空冷条件下40CrMnSi2Mo钢组织与力学性能的影响

于林然, 刘赓, 杨卓越, 苏杰, 宁静, 丁雅莉

金属热处理 2024, 49 (12): 1-8. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.12.001

摘要（179）

PDF （5846KB）（158）

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等研究了不同奥氏体化温度(875~975 ℃)对新型Cr-Mn-Si系高强度中碳低合金40CrMnSi2Mo钢在空冷条件下的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,奥氏体化温度为875 ℃和900 ℃时,空冷条件下基体以马氏体组织为主,基体中存在少量未溶相(NbC),原奥氏体晶粒细小稳定性高,抗拉强度分别为1997 MPa和2003 MPa,断后伸长率分别为11.0%和12.0%,断裂韧度分别为70.3 MPa·m^1/2和73.6 MPa·m^1/2。奥氏体化温度为975 ℃时,NbC溶解度增加,钉扎晶界作用减弱,奥氏体晶粒长大稳定性降低,空冷条件下获得粗大贝氏体/马氏体复相组织,抗拉强度为1980 MPa,断后伸长率为10.5%,断裂韧度仅为77.6 MPa·m^1/2。奥氏体晶粒细化对40CrMnSi2Mo钢的强韧性改善效果不明显。试验钢在950 ℃奥氏体化处理后获得超细贝氏体/马氏体复相组织,力学性能达到最佳匹配,抗拉强度为最大值2040 MPa,断后伸长率为12%,同时具有较高的断裂韧度值(86.6 MPa·m^1/2)。

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球化退火工艺对渗碳用16MnCr5钢奥氏体晶粒度的影响

郑晓伟, 林再勇, 张剑锋, 金涛

金属热处理 2023, 48 (5): 283-286. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.045

摘要（167）

PDF （1777KB）（73）

为研究16MnCr5钢热轧盘条改制过程中的球化退火对其奥氏体晶粒度的影响,对热轧盘条试样及分别在700、720、740、760、780 ℃保温5 h的等温球化退火试样进行940±5 ℃保温1 h水淬处理,测试试样的奥氏体晶粒度并对比分析。结果表明,通过轧制过程采用“双高”工艺(加热温度1200~1250 ℃,精轧温度950~980 ℃)及800~600 ℃之间快冷(采用风冷,冷却速度≥10 ℃·s^-1),保证铝、氮原子处于固溶态,晶粒度检测前的热处理过程中AlN均匀细小析出,使得16MnCr5钢奥氏体晶粒细小均匀。当在700、720 ℃进行球化退火时,AlN质点均匀细小析出,虽然发生Ostwald熟化长大,但仍小于临界半径,奥氏体晶粒仍细小均匀;随着退火温度的进一步升高,第二相粒子发生Ostwald熟化长大,局部区域的第二相粒子超过其临界半径,局部奥氏体晶粒异常长大而出现混晶。实际生产中,为获得均匀细小的奥氏体晶粒,同时获得良好的球化组织及力学性能,16MnCr5钢采用720 ℃进行球化退火。通过以上控制轧制过程及球化退火工艺,可实现16MnCr5钢的奥氏体晶粒度7.5~7级,满足奥氏体晶粒度≥5级,且没有混晶的要求。

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新型Co-Ni基高温合金的热变形行为及微观组织演变

付志强, 何国爱, 吴赟杰, 贺存孝

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

摘要（166）

PDF （7060KB）（134）

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。

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淬火工艺对42CrMo钢刀毂淬硬层深度及力学性能的影响

姜影, 杜水明, 黄俏梅, 沈子达, 游菲

金属热处理 2023, 48 (9): 88-91. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.09.014

摘要（160）

PDF （1962KB）（62）

采用多用炉选择不同淬火温度、不同淬火介质及碳势浓度,对42CrMo钢刀毂进行淬火,通过力学性能、组织及硬度的检验,研究了各影响因素对刀毂力学性能和淬硬层深度的影响。结果表明,随着淬火介质冷却速度的增加,在850~890 ℃淬火时,刀毂的抗拉强度呈现整体上升的趋势。当淬火温度为850 ℃时,采用淬火介质D时,刀毂的拉伸性能最好,淬透层深度可达到6.0 mm。当淬火温度为870 ℃时,采用C介质,淬透层深度满足客户要求。当碳势为0.6%时,随着淬火温度的升高,刀毂淬透层深度先上升后下降,抗拉强度呈下降趋势,屈服强度及伸长率呈上升趋势。

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Cr8支承辊用钢的连续冷却过程相变行为

郭亚非, 李志龙, 张博, 李洁, 庞庆海

金属热处理 2023, 48 (8): 47-51. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.008

摘要（158）

PDF （4443KB）（51）

为探究Cr8支承辊用钢在连续冷却过程的相变行为,采用Formastor-FⅡ全自动相变仪测定其在不同冷速下的相变参数,结合热膨胀法和金相法建立CCT 曲线,分析了不同冷速对其组织及硬度的影响。结果表明,在2~60 ℃/min区间内,Cr8支承辊用钢显微硬度随着冷速增加而逐渐增加,硬度值由238 HV2升高至570 HV2。当冷却速率小于8 ℃/min时,过冷奥氏体转变为含有珠光体的混合组织;冷却速率在8~60 ℃/min之间时,珠光体转变消失,过冷奥氏体转变为硬度较高的贝氏体+马氏体或单独的马氏体组织。相比于Cr5钢,Cr8支承辊用钢的过冷奥氏体具有更好的稳定性,拥有较低的临界冷却速率和良好的力学性能,是制造大型支承辊锻件的理想材料。

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固溶处理对022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢组织及低温冲击性能的影响

崔力云, 刘庆涛, 罗锐, 钱喜根, 丁恒楠, 孙希, 赵小桃, 刘恒, 程晓农

金属热处理 2024, 49 (10): 18-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2024.10.003

摘要（155）

PDF （5070KB）（95）

对锻态022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢进行固溶处理,研究了固溶温度(1000~1100 ℃)和时间(1 h和2 h)对其组织及-46 ℃低温冲击性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢中奥氏体含量呈下降趋势,奥氏体的相界趋于平滑,铁素体内的针状、岛状奥氏体数量逐渐减少。低温冲击性能随固溶温度的升高呈先上升后下降趋势;经1050 ℃固溶处理的022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢具有较高的低温冲击吸收能量,约为260 J。固溶处理可以改变奥氏体的相形态,调整相含量,固溶温度小于1050 ℃时的锯齿状相界和固溶温度大于1050 ℃时较低的奥氏体相含量均促使双相钢在低温时偏向脆性断裂,是降低低温韧性的主要原因。

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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

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

摘要（151）

PDF （3414KB）（48）

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。

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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

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

摘要（148）

PDF （6461KB）（56）

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。

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TC21钛合金锻后热处理α片层的球化及强化增塑机理

陶成, 崔霞, 欧阳德来, 蓝希鑫, 万兴才

金属热处理 2023, 48 (8): 138-143. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.022

摘要（145）

PDF （4261KB）（34）

对经过最佳参数多向锻造(920 ℃-0.92单道次真应变-3周期-水冷)后的TC21钛合金进行球化热处理,并对多向锻造前、后及热处理后的试样进行了拉伸性能测试,研究了不同热处理工艺参数(温度830~920 ℃,保温时间1~4 h)下锻后合金α片层组织球化(等轴化)的演变规律,并揭示了合金的强化增塑机理。结果表明,配合920 ℃-0.92单道次应变量-3周期-水冷的多向锻造后的TC21钛合金较合适的球化热处理工艺参数为890 ℃-2 h-空冷。合适的球化热处理温度和保温时间能够促进TC21钛合金α片层的球化,经较佳参数锻造及后续热处理后的合金强度和塑性显著提升,屈服强度和伸长率分别达到894.0 MPa和13.2%。经球化热处理的TC21钛合金的强化增塑机理主要为α相晶粒细化引起的细晶强化及β相中析出的针状次生α相引起的位错强化。

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