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316LN奥氏体不锈钢的高温流变行为与本构模型

朱晓宁, 潘晴, 李毅波, 姜雪鹏

金属热处理 2021, 46 (11): 9-16. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.11.002

摘要（175）

PDF （555KB）（51）

利用Gleeble-3500热模拟试验机对锻造态316LN不锈钢进行了等温热压缩试验,研究了应变速率为0.001～1 s^-1、变形温度为1223～1523 K、压缩变形量为65%条件下材料的高温流变行为,建立了流变应力本构模型,并将其应用于Deform-3D软件平台,通过导入新材料数据,考虑界面摩擦等尺寸仿真了热模拟试验结果。结果表明:相同应变速率下,随着变形温度升高,316LN奥氏体不锈钢的压缩应力逐渐减小;相同变形温度下,随着应变速率增加,材料的压缩应力逐渐增大;且在真应力-真应变曲线中,随应变量增大,压应力在后期逐渐达到一个稳定值;考虑界面摩擦因数,并利用Arrhenius本构模型进行变形模拟仿真说明了本构方程和仿真模型的有效性和可靠性,可为316LN不锈钢材料的工程应用提供研究基础和理论依据。

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309SMOD奥氏体耐热不锈钢的高温氧化行为

孟重重, 杨小容, 张华煜, 张威, 陈慧琴

金属热处理 2021, 46 (11): 24-28. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.11.004

摘要（171）

PDF （556KB）（33）

采用增重法分析了309SMOD奥氏体不锈钢板材在不同温度下的氧化行为,获得了该钢高温氧化的抛物线动力学曲线,利用SEM、EDS及XRD对氧化物的形貌和物相进行了分析。结果表明,800 ℃氧化物形貌为板状和块状,900 ℃、1000 ℃的氧化物主要为尖晶石颗粒。309SMOD奥氏体不锈钢表面由于高温氧化生成具有3层结构的混合氧化物膜,最外层结构为MnCr₂O₄和FeCr₂O₄,次外层结构的氧化物为Cr₂O₃,最内层结构的氧化物为SiO₂,这种结构的氧化膜使得309SMOD奥氏体不锈钢具有良好的抗高温氧化性能。

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无磁钻铤用0Cr19Mn21Ni2N高氮钢的高温塑性变形行为

王英虎, 郑淮北, 宋令玺, 白青青, 姚斌, 王利伟

金属热处理 2022, 47 (1): 113-119. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.01.019

摘要（154）

PDF （573KB）（20）

采用Gleeble-2000热模拟试验机对无磁钻铤用0Cr19Mn21Ni2N高氮奥氏体不锈钢进行高温拉伸试验,用扫描电镜和能谱仪对拉伸试样断口及断口附近的组织进行分析,用Thermo-Calc软件计算试验钢的相变及析出相,研究了0Cr19Mn21Ni2N高氮奥氏体不锈钢的高温塑性变形行为。结果表明,试验钢的第Ⅰ脆性区＞1150 ℃,第Ⅲ脆性区为800~950 ℃,未出现第Ⅱ脆性区。第Ⅰ脆性区的出现主要是在加热过程中试验钢由奥氏体向δ铁素体转变引起的,第Ⅲ脆性区的出现是因为M₂(C, N)析出相及Al₂O₃夹杂物引起的。试验钢的高温抗拉强度随温度升高而逐渐降低,断面收缩率在1000~1150 ℃温度范围内表现出极佳的热塑性,温度超过1150 ℃后断面收缩率逐渐下降,因此0Cr19Mn21Ni2N高氮奥氏体不锈钢的热锻温度应选择在1000~1150 ℃之间,在此温度范围内断面收缩率均在73%以上,并且可以避开第Ⅰ与第Ⅲ脆性区。

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基于分子动力学的3D打印TiAl纳米多晶合金变形机制及其温度相关性分析

李鹏涛, 罗贤, 陈建新

金属热处理 2021, 46 (11): 1-8. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.11.001

摘要（123）

PDF （636KB）（84）

借助透射电镜观察和分子动力学计算,对3D打印Ti-6Al-4V合金的变形行为及其温度相关性进行了系统研究。结果表明,温度在TiAl纳米多晶体变形机制的竞争中起关键作用。当温度低于800 K,平均晶粒尺寸低于8.3 nm的单相TiAl纳米多晶合金首先出现位错运动,且层错保留在晶粒中并形成交错结构。同时,大尺寸晶粒(≥8.3 nm)为位错运动提供了足够的空间,很少在晶粒中形成层错。在双相TiAl+Ti₃Al纳米多晶合金中,层错的交割是低应变(ε<18.0%)TiAl晶粒的主要变形机制,并且Ti₃Al晶粒保持其初始结构。当ε≥18.0%时,Ti₃Al晶粒中的位错开始运动并形成层错交割。当温度高于800 K时,Ti和Al原子处于高能状态,主要的变形机制与具有非晶结构的滑移边界有关。非晶滑移边界及再结晶结构是双相TiAl+Ti₃Al纳米多晶合金组织变形的最重要特征。

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热变形对塑料模具钢SDFT600贝氏体相变的影响

张铮, 陈进磊, 张敏, 乔珺威

金属热处理 2022, 47 (8): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.001

摘要（120）

PDF （608KB）（78）

利用热模拟试验机、热膨胀仪、扫描电镜等研究了热变形对塑料模具钢SDFT600连续冷却过程贝氏体相变的影响。结果表明,在适用于塑料模具钢模块锻造生产的参数条件下,热变形会促进贝氏体相变。相同连续冷却速率下,动态CCT试样贝氏体开始转变温度高于静态CCT试样,0.5 ℃/s时两者差值达到96 ℃;热变形会降低过冷奥氏体的稳定性,0.5 ℃/s时动态CCT试样的贝氏体含量较高;连续冷却速率小于0.1 ℃/s时,动态CCT试样残留奥氏体含量低于静态CCT试样;热变形条件下试样的硬度均匀性较好,有利于提高大模块的最终质量。

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Q355D热轧H型钢的CCT曲线及冲击性能

王文正, 马永福, 马劲红, 张桂营, 田亚强, 程新超, 李红斌, 陈连生

金属热处理 2023, 48 (1): 127-132. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.01.022

摘要（114）

PDF （574KB）（31）

利用膨胀法结合金相-显微硬度法,在Glebble-3500热模拟试验机对Q355D热轧H型钢的连续冷却转变规律进行研究,并绘制了静态连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明,从CCT曲线可以看出,在冷速小于1 ℃/s时,组织是铁素体和珠光体,冷速在1~10 ℃/s时,组织为铁素体+珠光体+贝氏体,冷速在20~50 ℃/s时,组织为针状铁素体+贝氏体+马氏体;随着冷却速率的增大,Q355D热轧H型钢的硬度增大,硬度由171 HV0.2增大至301 HV0.2。依据CCT曲线来制定不同轧制试验方案,当总压下量为75％、应变速率0.3 s^-1、变形温度1150 ℃时,试验钢铁素体晶粒尺寸为8.13 μm,-20 ℃冲击吸收能量为146 J,性能最优。

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Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢显微组织和力学性能的影响

关蕴奇, 李亮, 胡文祥, 史正良, 徐嘉

金属热处理 2022, 47 (9): 245-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.042

摘要（108）

PDF （632KB）（32）

使用直读光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪和力学试验设备,研究了Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量、硬度、室温抗拉强度和室温冲击性能的影响。结果表明,随着Ni含量从1.346%增加至1.618%,40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量无明显变化,但α-Fe的晶格畸变增大;在不同回火温度下,试验钢的硬度均提高5~10 HV;450 ℃回火的高Ni含量钢的抗拉强度比低Ni含量钢高78 MPa,抗拉强度的提高幅度则随着回火温度的升高而减小;然而在残留奥氏体含量几乎不变的条件下,Ni含量增加反而会使450、500 ℃回火后钢的冲击吸收能量降低约50%。

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铸态GCr15钢在连续加热过程中的奥氏体化动力学特征与组织演变

周登虎, 侯清宇, 韩维雪, 江雁, 黄贞益

金属热处理 2021, 46 (11): 17-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.11.003

摘要（105）

PDF （555KB）（44）

利用DIL805A热膨胀仪记录了铸态GCr15钢在不同的加热速率下(0.5、3、5、30、100 ℃/s)的线膨胀量,获得了不同加热速率下的热膨胀曲线和奥氏体体积转变分数曲线,研究了加热速率对奥氏体化的影响。采用高温光学显微镜对该钢在连续加热过程中的奥氏体转变过程进行了观察分析。研究表明:GC15钢在连续加热过程中的奥氏体转变可分为3个阶段:在760~790 ℃为珠光体向奥氏体的转变、(Fe, Cr)₃C_II向奥氏体中的溶解和奥氏体的成分均匀化温度分别为790~890 ℃及890 ℃以上。并且随着加热速率提高,相变临界温度提高,相变速率提高。在连续加热过程中,铸态GCr15钢的奥氏体转变是一个形核和长大交替进行的过程。

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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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冷轧与时效工艺对2205双相不锈钢σ相析出的影响

袁傲明, 李晶琨, 高晓丹, 任学平

金属热处理 2021, 46 (10): 26-30. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.004

摘要（98）

PDF （556KB）（22）

对1050 ℃固溶处理后的2205双相不锈钢在650~1000 ℃下时效处理,利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观测不同工艺条件下σ相析出规律,绘制了σ相析出TTP曲线图,描述了σ相析出特征。结果表明:时效初期,σ相优先在铁素体与奥氏体相界处形核,随着时效温度的升高和时效时间的增加,σ相不断长大、粗化并向铁素体基体内延伸;时效时间越长,析出相越多,时效时间相同时,当温度达到850 ℃,析出量达到最大值,之后随着温度的升高而降低。σ相析出温度范围为650~950 ℃,析出鼻尖温度为850 ℃,轧制变形量增加,σ相析出速度加快,但并不影响其析出的鼻尖温度。

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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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碳含量及冷却速率对钢件淬火残余应力的影响

李阳, 张建伟, 朱鹏凯, 杨扬

金属热处理 2022, 47 (6): 192-195. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.036

摘要（92）

PDF （3027KB）（32）

研究了直径为ø12 mm、长度为50 mm的SAE8620、SAE8625及SAE8627钢试棒淬火后表面残余应力与碳含量及冷却速率的关系。研究结果表明在渗碳淬火处理后零件表面均为残余压应力,其值大小在200~600 MPa;随着碳含量和冷却速率的增加,心部硬度值增加,表面残余压应力值减小;同种碳含量的试样心部硬度相同时,冷却速率越高,表面残余压应力的值越小;采用较低的冷却速率有利于提高表面的残余压应力。

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Ni、Fe合金化及时效时间对锰铜基阻尼合金相变行为的影响

牛红康, 王迪玮, 田青超

金属热处理 2022, 47 (5): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.05.001

摘要（92）

PDF （640KB）（69）

使用真空感应炉制备了Mn-20Cu、Mn-20Cu-5Ni、Mn-20Cu-5Ni-2Fe三种不同成分梯度的合金,利用动态机械分析仪测量了弹性模量及内耗与温度之间的关系,以研究化学成分及时效时间对合金反铁磁转变及马氏体相变的影响。结果表明,合金的相变特征温度和时效时间的平方根正相关,添加的合金元素通过影响调幅分解过程中溶质原子的扩散从而对特征温度发生作用,描述振荡应力和相界面之间耦合强度的l值是反映阻尼合金材料的关键因素之一。

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硅含量对耐热球墨铸铁显微组织和力学性能的影响

赵竞, 王丽萍, 冯义成, 姜文勇, 王雷, 郭二军

金属热处理 2022, 47 (9): 227-233. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.09.039

摘要（91）

PDF （631KB）（27）

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸试验机测试分析手段,研究硅含量对耐热球墨铸铁显微组织和室温、高温力学性能的影响规律。试验结果表明,随着硅含量的增加,石墨圆整度逐渐下降,硅含量(质量分数,下同)达到3.8%时,基体中开始出现碎块状石墨,球化级别为3级。随着硅含量从2.8%增加至4.8%,珠光体含量从51.06%减少至8.65%。随着硅含量的增加,室温抗拉强度先上升后下降,伸长率逐渐下降,当硅含量为3.8%时,抗拉强度为726 MPa,伸长率为1.6%。随着硅含量的增加,高温抗拉强度逐渐上升,伸长率逐渐下降,当硅含量为4.8%时,抗拉强度为532 MPa,伸长率为6%。室温拉伸断口出现大量的解理面和河流花样,表现形式为脆性断裂。高温拉伸断口出现韧窝和撕裂棱,拉伸断口表现形式为韧-脆混合型断裂。

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Nb对20CrMo齿轮钢渗碳层深度和硬度的影响

张伟, 谌康, 李慧超, 王毛球

金属热处理 2021, 46 (10): 31-33. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.10.005

摘要（91）

PDF （557KB）（23）

通过对比分析含Nb和不含Nb的20CrMo钢在不同渗碳温度(950、1000、1050和1100 ℃)和时间(2、4和8 h)下的渗碳层深度和显微硬度,分析Nb微合金元素对渗碳过程中碳扩散速度和最终渗碳质量的影响。结果表明:在渗碳温度≤1000 ℃时,相同渗碳时间条件下,添加0.032%Nb的20CrMoNb钢渗碳件的渗碳层深度与20CrMo钢基本接近,有效渗碳层的最大硬度差值在10~50 HV0.2,Nb的添加对渗碳层深度和硬度影响较小;当渗碳温度＞1000 ℃时,添加Nb会降低有效渗碳层深度和硬度。

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钒对高铬合金铸渗层组织与性能的影响

岳建国, 刘汪洋, 陈冲, 魏世忠, 刁晓刚

金属热处理 2022, 47 (6): 178-185. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.034

摘要（86）

PDF （8432KB）（19）

通过真空实型铸造工艺(V-EPC)在ZG45钢表面制备不同含钒量的高铬合金复合层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了含钒量对铸渗层组织的影响,使用洛氏硬度计和冲击磨损试验机研究了钒含量对硬度和耐磨性的影响。研究表明,铸渗层组织主要由α-Fe与α-Fe+M₇C₃+VC共晶组织组成,过渡层内各合金元素成梯度分布,C、Cr、V元素自铸渗层向基体发生了扩散,且C、Cr、V元素的分布与碳化物的分布高度重合。随着钒含量的增加,晶粒逐渐细化,共晶碳化物数量逐渐增多,VC也增多,铸渗层硬度和耐磨性显著提高。热处理后有大量二次碳化物析出,随着铸渗层中钒含量增加,热处理后二次硬化效果显著提高。

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化学成分对316L奥氏体不锈钢组织及变形行为的影响

莫金强, 冯光宏, 徐梅, 张威, 李阳

金属热处理 2022, 47 (5): 81-86. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.05.013

摘要（84）

PDF （562KB）（29）

利用万能试验机对不同镍当量(Nieq)的316L不锈钢热轧钢板进行常温单轴拉伸试验,借助扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其拉伸变形前后的微观组织进行观察,探索镍当量对316L不锈钢微观组织及性能的影响规律。结果表明,固溶态试验钢的组织均为奥氏体组织及少量高温δ相,强度随Nieq的升高而降低,塑性和韧性随Nieq升高而增加;拉伸断口均呈韧性断裂特征,且随Nieq的提高,韧窝的数量减少,韧窝尺寸增加;TEM显示,变形后的试验钢均未发生马氏体相变,Nieq较低时,变形量大的地方位错密度高,发生位错交互作用,局部有形变孪晶生成,且随着Nieq的增加,形变孪晶密度增大,出现相互交叉、阻滞。

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Co对4Cr5Mo2V钢组织和强韧性的影响

邓俊杰, 周健, 刘建雄, 迟宏宵, 樊译

金属热处理 2021, 46 (11): 48-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.11.008

摘要（84）

PDF （555KB）（46）

采用OM、SEM、EDS、硬度测试、室温冲击及高温拉伸等方法研究了Co对4Cr5Mo2V钢的组织和强韧性的影响。结果表明:经1010 ℃淬火30 min,4Cr5Mo2V-Co钢未溶碳化物数量更多,马氏体板条更细;510~600 ℃回火时,4Cr5Mo2V-Co钢的回火硬度较4Cr5Mo2V钢高出1~2 HRC,但二者冲击性能相当;相同初始硬度条件下,4Cr5Mo2V-Co钢具有更高的高温强度,这是因为Co元素的添加促进了4Cr5Mo2V-Co钢二次硬化碳化物的形核速率,并能降低碳化物的粗化速率,从而提高了4Cr5Mo2V-Co钢的强度。

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304/Q235复合板多主元高熵化焊缝的组织与性能

刘德佳, 扎学安, 王伟雄, 唐延川, 赵龙志, 徐宏明

金属热处理 2022, 47 (8): 63-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.010

摘要（83）

PDF （531KB）（23）

对304/Q235复合板进行激光填粉焊接试验,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、材料万能试验机及电化学工作站等,对比分析了多主元高熵化CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料及Fe基焊料所得焊接接头的微观组织、物相结构、力学性能与电化学腐蚀性能,探索了焊缝填充材料对不锈钢复合板焊缝微观组织、接头性能的影响规律。结果表明,CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料焊缝区形成了FCC及Ti₃Al颗粒的双相结构,焊缝显微硬度仅为Fe基焊料焊缝区硬度的69%~75%。两种焊接接头都有较好的抗拉强度,拉伸试样都在母材区断裂。CrNi₂MnTi_0.5Al_0.5焊料焊缝区具有最佳的耐蚀性能,其腐蚀速率约为304不锈钢的41%。

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CrFeCoNiB_0.05Ti_x高熵合金的显微组织和力学性能

姜越, 朱柏祥, 李秀明, 谭亚平

金属热处理 2022, 47 (8): 58-62. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.08.009

摘要（79）

PDF （540KB）（30）

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析以及维氏硬度测试和压缩强度测试等,研究了Ti含量对高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,CrFeCoNiB_0.05Ti_x(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)高熵合金由FCC、BCC和α相组成。当x=1.0时,合金由BCC结构转向HCP结构并析出新相Laves相,其具有最高硬度416.54 HV0.2。当x=0.8时,合金达到最大抗压强度586.3 MPa。

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