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    34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒分布规律
    郑冰, 徐东, 王怡群, 王学玺, 赵红阳, 巨东英
    金属热处理    2023, 48 (7): 1-7.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.07.001
    摘要102)      PDF (2733KB)(118)   
    研究了不同保温温度及保温时间对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大的影响。通过金相法统计分析了保温温度、保温时间对晶粒平均尺寸、长轴、短轴的影响。结果表明,正态分布方程中标准差与期望大致随保温温度的升高而增加,随保温时间的延长而增加。晶粒长轴、短轴尺寸与平均尺寸关系密切,其比值呈简单的线性关系。晶粒长大的过程中,长轴与短轴的比例基本保持不变,并回归得到晶粒平均尺寸、长轴、短轴尺寸的分布概率表达式。同时在数学规律上对材料学中的遗传性提供一种新的思维方法及可能的解释思路。
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    M390高铬高钒粉末冶金工具钢奥氏体化过程中的碳化物演变规律
    邓锦强, 张覃轶, 陈俊, 伍冬, 刘伟, 周鸿锋
    金属热处理    2023, 48 (11): 1-7.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.001
    摘要93)      PDF (4216KB)(101)   
    利用SEM-EDS、TEM和Image-Pro Plus等分析手段研究了M390钢在不同奥氏体化过程中的碳化物演变规律。结果表明,在1075~1150 ℃加热,保温15~120 min奥氏体化条件下,M390钢中碳化物体积分数和平均尺寸随淬火温度升高整体呈现下降趋势。同一淬火温度下,随保温时间延长,碳化物数量整体减少,碳化物平均尺寸先减小后增大,小尺寸碳化物数量先增加后减少,硬度先上升后下降。高温油淬后M390钢中未溶碳化物类型主要是M7C3和M8C7。在奥氏体化过程中,M390钢中碳化物变化主要是M7C3的溶解、长大及再溶解。
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    Ni含量对NiAl-Cu强化40CrNi3MoV钢组织和力学性能的影响
    梁恩溥, 徐乐, 杨勇, 王毛球
    金属热处理    2023, 48 (8): 1-7.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.001
    摘要72)      PDF (5523KB)(76)   
    针对NiAl-Cu析出强化的40CrNi3MoV钢,研究了不同Ni含量对经450~650 ℃回火后的试验钢组织和力学性能的影响。采用OM表征试验钢的显微组织,利用TEM和EDS等手段表征试验钢中析出相,并通过室温拉伸和低温冲击试验测定试验钢的力学性能。结果表明,Ni含量对试验钢的显微组织没有明显影响。Ni含量的提高(3.0%~4.0%)促进了试验钢中富Cu相和NiAl相的析出,增加了纳米粒子析出的数量。Ni含量的提高使得试验钢经500 ℃回火后的抗拉强度和屈服强度分别提高了200 MPa和100 MPa。
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    初次再结晶退火温度对低温Hi-B钢组织和织构的影响
    刘磊, 郭飞虎, 时朋召, 乔家龙, 仇圣桃
    金属热处理    2023, 48 (7): 8-14.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.07.002
    摘要59)      PDF (6017KB)(51)   
    利用光学显微镜、X射线衍射仪和EBSD研究了初次再结晶退火温度对低温Hi-B钢组织、织构和晶界特征的影响。结果表明,初次再结晶退火温度直接影响低温Hi-B钢的初次再结晶的组织均匀性和晶粒平均尺寸,随着退火温度的提高,初次再结晶组织的晶粒平均尺寸从15.2 μm增加到26.7 μm,820 ℃退火的初次再结晶组织均匀性最好。初次再结晶主要织构类型为γ织构、α织构、{001}<120>织构和{114}<481>织构,退火温度880 ℃时,{001}<120>织构强度明显增加。随着退火温度的提高,Goss晶粒数量减少,{114}<481>组分的面积分数先减少后增加,而{111}<112>组分的面积分数在退火温度升高到840 ℃后开始减少。退火温度为800 ℃时,{110}<001>取向晶粒与相邻晶粒的取向差为20°~45°的比例最高,为89.2%。不同退火温度下,{110}<001>取向晶粒周围的CSL晶界分布情况变化很大。
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    钒含量对秸秆膨化机螺杆用Cr20高铬铸铁组织与性能的影响
    牛旭, 刘越, 王灼, 张雅静, 刘平祥
    金属热处理    2023, 48 (8): 8-15.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.002
    摘要55)      PDF (6962KB)(46)   
    为解决秸秆膨化机螺杆前端磨损严重的问题,对螺杆材质进行研究,通过设计合金成分,向Cr20高铬铸铁中添加不同含量的钒,探究钒含量对高铬铸铁组织与性能的影响,并对添加不同含量钒的Cr20高铬铸铁进行不同温度的淬火与回火处理,借助光学显微镜、扫描电镜、硬度计、冲击试验机及磨损试验机等,探究不同的热处理工艺对不同钒含量Cr20高铬铸铁的微观组织、硬度、冲击性能及耐磨性的影响。结果表明,钒元素的添加使得高铬铸铁在冷却过程中优先从液相中析出碳化钒质点,起到结晶形核作用,从而细化组织,材料的硬度得到提高。钒含量为1.20%时,经990 ℃×2 h空冷淬火+250 ℃×2 h空冷回火后高铬铸铁微观组织细小均匀,磨损量较小,相较于钒含量为0%的高铬铸铁耐磨性提升。在钒含量为0.50%时,经990 ℃×2 h空冷淬火+250 ℃×2 h空冷回火后冲击性能最好,冲击吸收能量为4.95 J。
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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55)      PDF (4443KB)(35)   
    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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    20Mn23AlV无磁钢组织及热物理性能预测与验证
    唐兴昌, 程刚虎, 张嘉琦, 张志坚, 周维莲
    金属热处理    2023, 48 (11): 8-15.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.002
    摘要47)      PDF (3129KB)(40)   
    利用JMatPro7.0软件模拟预测20Mn23AlV无磁钢的平衡相组成、析出相元素成分、奥氏体化元素含量对无磁钢组织的影响、淬透性、力学性能及热物理性能参数。将模拟参数与部分试验所得数据进行对比分析。计算结果表明,该无磁钢奥氏体占比高达99.89%,其余为第二相强化作用的弥散相,弥散相中占比最多的为金属钒的碳氮化物。该无磁钢在不同冷速下并不会引起组织转变,均为奥氏体相。Mn和Al含量要控制在一定的范围内才能使奥氏体占比最大化。预测和实测力学性能差异不大。随温度的降低,线膨胀系数、比热容、泊松比和导热系数均减小,密度、剪切模量、电导率和杨氏模量均随温度降低而增大。
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    马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo的动态连续冷却转变及相变动力学
    王钦仁, 王庆娟, 赵肖飞, 韩书栋, 张伟, 许荣, 胡楠
    金属热处理    2023, 48 (11): 16-21.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.003
    摘要45)      PDF (4579KB)(54)   
    利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了40Cr10Si2Mo钢在不同冷却速度下的连续冷却相变行为,建立了试验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线和连续冷却相变动力学模型,通过表征不同冷速下的微观组织,分析和讨论了不同冷速对相转变以及合金元素析出的影响。发现在冷速为0.1~0.3 ℃/s时,组织为铁素体基体上分布着大量碳化物颗粒。碳化物中Cr和Mo的含量随着冷却速度的升高而减少。冷速为0.5~0.8 ℃/s时,组织为铁素体+片层珠光体+少量马氏体+网状碳化物。当冷速大于3 ℃/s时,组织完全转变为马氏体。分别建立了扩散型Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型和非扩散型Koistinen-Marburger(K-M)相变模型,结果表明,试验值与模型拟合曲线吻合度良好。
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    20Si2Mn2CrNi钢Ms点下的等温转变组织及其强韧性
    吴忠潮, 周拥军, 段宝玉, 侯渊, 呼云飞, 高占勇
    金属热处理    2023, 48 (7): 15-21.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.07.003
    摘要44)      PDF (6483KB)(28)   
    采用热膨胀法研究了一种低碳低合金B/M复相高强20Si2Mn2CrNi钢在Ms点(386 ℃)附近等温淬火的相变动力学,运用K-M 模型定性地计算了Ms点以下等温淬火时的马氏体体积分数,研究了试验钢在不同等温淬火工艺下的组织转变对其力学性能的影响规律。结果表明,试验钢在高于386 ℃等温时过冷奥氏体转变为上贝氏体,而在386 ℃以下等温时除形成马氏体外,还形成了与386 ℃以上奥氏体等温转变为贝氏体动力学一致的低温贝氏体。试验钢在300 ℃等温淬火时,马氏体体积分数为91.74%,硬度为41.7 HRC,冲击吸收能量为91.7 J,具有较好的强塑性综合力学性能,这与贝氏体组织与马氏体组织良好的协调变形有关。
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    马氏体不锈钢回火过程中碳化物的演变规律及其对耐蚀性的影响
    陈俊, 张覃轶, 邓锦强, 袁胜福, 周鸿锋, 伍冬
    金属热处理    2023, 48 (7): 38-43.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.07.007
    摘要43)      PDF (2981KB)(36)   
    通过显微组织观察、能谱分析和硬度测试研究了1.4116马氏体不锈钢回火过程中碳化物的演变规律,采用盐雾腐蚀试验和电化学测试研究了不同温度回火后的耐蚀性。结果表明,回火温度超过500 ℃时,大量富Cr碳化物的析出是耐蚀性下降的根本原因。在580 ℃回火时,自腐蚀电位最低,耐蚀性最差,但回火温度超过600 ℃时,自腐蚀电位升高,耐蚀性得到明显改善。在实际生产中,不建议1.4116马氏体不锈钢在500~600 ℃进行回火。
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    含钒中锰热成形钢的高温力学性能
    魏成实, 贾涓, 王贞, 葛锐, 刘静
    金属热处理    2023, 48 (8): 35-41.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.006
    摘要40)      PDF (5749KB)(23)   
    采用Gleeble3500热模拟试验机对一种含钒中锰热成形钢进行了热模拟拉伸试验。观察了高温拉伸断口形貌和断口附近的显微组织,研究了拉伸温度和均热温度对中锰热成形钢高温力学性能的影响规律与机理。结果表明,经960 ℃与1200 ℃均热拉伸时,试验钢分别在830 ℃和 850 ℃出现塑性低谷,此时断面收缩率分别为79.8%和58.4%。960 ℃均热830 ℃拉伸后含有较多较大的夹杂和析出颗粒,但由于原奥氏体晶粒较小,具有较好的塑性,拉伸断口为韧窝形貌。1200 ℃均热850 ℃拉伸后夹杂与析出颗粒相对较少较小,原奥氏体晶粒较大,塑性相对较差。
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    高温回火P91钢显微组织演变及再结晶机理
    周浩, 王云, 曾燕屏
    金属热处理    2023, 48 (11): 38-44.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.006
    摘要39)      PDF (6195KB)(49)   
    通过热膨胀法测定试验所用P91钢的相变点,采用OM、TEM及EBSD等,研究P91钢在710、730、760、770、790、810、830、840 ℃回火过程中显微组织及特殊晶界的演变过程。发现随着回火温度的升高,P91钢中的板条马氏体形貌特征逐渐模糊,位错密度逐渐降低,并且出现等轴状的铁素体组织。经EBSD分析,高角度晶界的含量同样随回火温度的升高而逐渐升高并趋于稳定,而小角度晶界的含量显著减少。分析表明,P91钢在高温回火过程中发生了再结晶,形成了等轴晶铁素体,通过亚晶聚合及晶界迁移机制来形核,从而实现再结晶。
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    耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的热变形行为
    唐珲, 涂露寒, 黎颖, 吴志伟, 周志明, 张军
    金属热处理    2023, 48 (11): 22-28.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.004
    摘要37)      PDF (4609KB)(25)   
    采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究了耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN在变形温度为900~1200 ℃、应变速率为0.01~1 s-1、变形量为0.5条件下的热压缩变形行为和微观组织演化规律。基于真应力-真应变曲线分析不同变形温度和应变速率对试验钢热变形行为的影响,采用 Arrhenius 双曲正弦方程构建耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的流变应力本构模型,并结合动态材料模型(DMM)绘制了热加工图。结果表明,流变峰值应力随变形温度升高或应变速率下降而降低,在应变速率为0.1 s-1时,变形温度达到1000 ℃后开始出现再结晶,且随变形温度升高再结晶晶粒越大;在不同温度下组织中均发现有δ铁素体,其含量随温度升高而增加。结合热加工图和微观组织分析,确定了耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的最佳热加工区域为1068~1172 ℃, 0.08~0.12 s-1
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    微量Zr对深冷轧制Al-Cu-Mg合金微观组织及性能的影响
    谢尚恒, 孙有平, 朱嘉欣, 方德俊
    金属热处理    2023, 48 (9): 174-179.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.09.029
    摘要37)      PDF (3321KB)(36)   
    采用光学显微镜(OM)、电子万能试验机、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了微量Zr添加对深冷轧制Al-Cu-Mg合金板材显微组织及力学性能的影响。结果表明,微量Zr元素的添加使Al-Cu-Mg合金晶粒细化,第二相粒子尺寸减小且分布更均匀,主要为θ-Al2Cu相。添加Zr能有效提升Al-Cu-Mg合金的力学性能,Al-Cu-Mg-Zr合金的抗拉强度、伸长率及布氏硬度分别为610 MPa、10.3%和176 HBW,相对未添加Zr的Al-Cu-Mg合金分别增加了67 MPa、2.5%和22 HBW。位错强化对Al-Cu-Mg-Zr合金强度提升的贡献显著,达到了325 MPa。此外,经深冷轧制后Zr增强了Al-Cu-Mg合金在(111)、(200)和(220)的织构极密度,但是未改变织构类型。
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    Gd含量对3003铝合金微观组织及导电率的影响
    黄元春, 马尚坤, 刘宇, 严积珺, 吴镇力
    金属热处理    2023, 48 (9): 129-135.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.09.023
    摘要36)      PDF (5329KB)(15)   
    通过相图计算(Pandat)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和导电率测试等手段,研究了Gd含量对3003铝合金铸态及均匀化态微观组织的影响。结果表明,随着Gd含量由0上升到0.3wt%,均匀化组织中的平均晶粒尺寸407.88 μm减小到201.06 μm。添加Gd元素后铸态3003铝合金的第二相为长条状的Al6FeMn和亮白色颗粒状的Al3Gd;经560 ℃×24 h均匀化处理后,第二相主要为颗粒状与针状Al6Mn以及短棒状的GdMn2Al10。当Gd含量为0.2wt%时,合金中可获得细小晶粒以及均匀分布的第二相,导电率最高,为29.97%IACS。
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    Al含量及时效时间对Mg-Al系镁合金力学性能和阻尼能力的影响
    吴洋, 钱亚锋, 赵言辉
    金属热处理    2023, 48 (8): 30-34.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.08.005
    摘要36)      PDF (2804KB)(42)   
    利用金相显微镜、动态力学分析仪研究了铝含量及时效时间对Mg-Al系镁合金组织性能的影响。结果表明,随着Al含量和时效时间的增加,β-Mg17Al12相体积分数不断增加,Mg-Al系合金的强度不断升高;由于AZ31镁合金具有更少的溶质原子和更大的晶粒尺寸,其阻尼能力均高于AZ61和AZ80合金;随时效时间延长,β-Mg17Al12含量增加,Mg-Al系合金的阻尼能力升高。Mg-Al系镁合金的阻尼能力整体趋势随着温度升高而升高,由于晶界滑移(GBS)的发生,阻尼能力在250 ℃以上明显提升,且时效态AZ80镁合金在330 ℃附近出现阻尼峰。
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    WB36CN1钢连续冷却转变产物分析
    赵倩, 乔志霞, 董纪, 张亚然, 何彪, 钱阔
    金属热处理    2023, 48 (7): 22-25.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.07.004
    摘要36)      PDF (2369KB)(26)   
    利用Gleeble-1500D热模拟试验机将冷却速度控制在50 ℃/s,探究该冷速下WB36CN1钢的连续冷却转变产物。结果表明,WB36CN1钢由900 ℃连续冷却至室温后的基体组织包括少量针状铁素体、贝氏体铁素体、马氏体、块状铁素体及分布于马氏体板条界的膜状残留奥氏体,析出相包括棒状渗碳体(θ-碳化物)和与基体呈完全共格关系的球状NbC颗粒。
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    稀土元素Ce对H13钢热疲劳性能的影响
    陈学敏, 杨礼林, 徐祺昊, 陈朔, 赵莉萍
    金属热处理    2023, 48 (11): 62-67.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.010
    摘要36)      PDF (5133KB)(42)   
    对不同Ce含量的H13钢进行1040 ℃油淬和580 ℃两次回火处理后进行热疲劳循环试验,采用光学显微镜、扫描电镜及硬度计对不同热疲劳循环次数下试验钢的显微组织、裂纹形貌及硬度进行分析。结果表明,试验钢热疲劳循环后显微组织为回火索氏体,热疲劳裂纹优先在预先处理的缺口尖端处萌生,热疲劳循环过程中出现的氧化凹坑和夹杂物会促使裂纹生成,裂纹不断扩展,宽度增加。稀土Ce对试验钢组织和晶粒尺寸有明显的细化作用,提升试验钢的抗软化能力,抑制热疲劳裂纹的生长,其中最佳稀土Ce含量为0.026%。
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    3种钛合金富氧α层的生长规律
    闫文萱, 邵洙浩, 李伟, 刘京, 魏晓艳, 谷国君
    金属热处理    2023, 48 (11): 68-72.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.11.011
    摘要35)      PDF (4658KB)(21)   
    分析了3种钛合金(TC2、TC4和TC6合金)在不同热处理条件下富氧α层的生长规律,并计算了生成动力学和热力学。结果表明,富氧α层厚度随加热温度和保温时间的增加而增加,温度是影响富氧α层厚度的主要原因。富氧α层的生长受氧扩散过程影响,富氧α层厚度与t1/2呈线性关系。TC2、TC4和TC6合金富氧α层的热激活能分别为106.1、110.1、47.7 kJ/mol。由于氧的固溶强化作用,富氧α层显微硬度高于基体硬度,通过显微硬度法测量富氧α层厚度值要高于金相法的测量值。
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    高温时效对G115钢蠕变-疲劳裂纹扩展行为的影响
    赵欣, 陈正宗, 唐正焮
    金属热处理    2023, 48 (7): 26-31.   doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.07.005
    摘要34)      PDF (4201KB)(49)   
    在保载时间600 s,初始应力强度因子范围为23 MPa·m0.5条件下,研究了G115钢在650 ℃时效1000、2000和3000 h后的蠕变-疲劳裂纹扩展行为。结果表明,随着时效时间的增加,时效后G115钢蠕变-疲劳裂纹扩展速率da/dN显著增加,导致裂纹扩展寿命降低。然而,时效时间的变化对裂纹扩展机制无显著影响,均为伴随大量蠕变损伤的穿晶主导混合断裂模式。沿边界Laves相的快速形核和长大、固溶作用的降低是导致时效后G115钢蠕变-疲劳裂纹扩展寿命降低的主要原因。
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