金属热处理

殷军伟, 周健, 蒋业华, 迟宏宵, 林鹏

2020, 45(11): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.001

摘要 ( 80 )

PDF (2604KB) ( 54 )

采用自约束热疲劳试验法,结合SEM、EDS以及Jmat-pro热力学计算软件等研究了碳含量(0.35%和0.71%)变化对4Cr5Mo2V型热作模具钢冷热疲劳性能的影响。结果表明:提高含碳量后,钢中析出大量细小弥散的MC型碳化物,从而使0.71%C钢的抗回火软化性能和热稳定性能均强于0.35%C钢;冷热疲劳循环1000次后,提高碳含量推迟了疲劳裂纹的萌生,当循环次数增加到2000次后,虽然0.71%C钢表面和基体的软化程度均弱于0.35%C钢,但该钢存在较多尺寸较大且呈聚集状态分布的未溶碳化物,这些碳化物在应力的作用下与基体脱离,脱离处成为裂纹扩展的通道,从而促进了疲劳裂纹萌生和扩展。

2000 MPa级低成本复合强化超高强度钢的二次硬化行为

王春旭, 张鹏杰, 高远航, 厉勇, 韩顺, 刘少尊

2020, 45(11): 7-10. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.002

摘要 ( 80 )

PDF (2002KB) ( 42 )

采用SEM、HRTEM等试验方法,对2000 MPa级低成本复合强化超高强度AIR0509钢的二次硬化行为进行了研究,并与目前广泛应用于航空领域的AerMet100钢进行了对比。试验结果表明:试验钢具有明显的二次硬化现象,在535 ℃回火4 h时达到最佳强韧性配合,室温抗拉强度、屈服强度以及U型缺口冲击吸收能量分别为2020 MPa、1780 MPa和68 J,同淬火态相比屈服强度提高了480 MPa,这是由析出的复合强化相碳化物M₂C与金属间化合物β-NiAl共同作用的结果;此外,同AerMet100钢相比,AIR0509钢抗过时效的能力更强。

Ti对9Cr-3Si-Al铁素体耐热钢微观组织及力学性能的影响

黄俊斌, 黄维刚

2020, 45(11): 11-14. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.003

摘要 ( 67 )

PDF (2510KB) ( 34 )

研究了Ti元素对9Cr-3Si-Al系铁素体耐热钢显微组织以及力学性能的影响。研究发现试验钢锻态试样晶粒内分布着大量的碳化物颗粒且细小均匀,经固溶处理后部分碳化物颗粒溶入试样基体。结合XRD以及EDS能谱分析试样表面的碳化物颗粒主要为Ti(C,N)的MX相,而晶界上检测到少量的Cr₂₃C₆相。经600 ℃时效后试样的抗拉强度、屈服强度均明显高于固溶态试样。通过对室温以及650 ℃高温断口形貌观察,发现室温下的断口为脆性断口,呈河流花样状,周围有少量微孔,为准解理断裂;而高温下断口呈微孔聚集型特征,韧窝密度较大,韧性较好。

稀土对A572.Gr65钢夹杂物及低温冲击性能的影响

孟晓亮, 于彦冲, 康健, 宿成, 王社斌

2020, 45(11): 15-18. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.004

摘要 ( 76 )

PDF (1938KB) ( 32 )

为了研究不同含量混合稀土(Ce/La)对A572.Gr65钢低温冲击性能的影响,对A572.Gr65钢在-40 ℃和-60 ℃下进行低温冲击试验,并使用OM观测显微组织,利用SEM结合EDS观测夹杂物及断口形貌并检测其化学成分。结果表明,稀土可以明显变质A572.Gr65钢中夹杂物,将不规则的Al₂O₃和Al₂O₃-CaO夹杂物变质为球状稀土夹杂物;夹杂物尺寸由5 μm减小至不足2 μm。加入稀土后钢的低温冲击性能有明显提升,当稀土含量达到0.0057%时,-40 ℃冲击吸收能量由未添加稀土的317.4 J升至343.6 J,提升了8.2%;-60 ℃冲击吸收能量由未添加稀土的288.0 J升至328.1 J,提升了13.9%。

亚温淬火-回火组织对18CrNiMo7-6齿轮钢疲劳性能的影响

李云昆, 周芸, 时捷, 尉文超, 何肖飞, 胡芳忠, 王毛球

2020, 45(11): 19-25. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.005

摘要 ( 62 )

PDF (593KB) ( 37 )

以不同厂家生产的两炉18CrNiMo7-6齿轮钢(标记为IQ-T-1、IQ-T-2)为研究对象,分析了试验钢经亚温淬火-回火(Intercritical quenching and tempering,IQ-T)处理后的显微组织对其力学性能、旋转弯曲疲劳性能和疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:IQ-T-1试验钢的强度和疲劳强度较IQ-T-2试验钢分别提高了97 MPa和96 MPa,具有更好的力学性能和疲劳性能。IQ-T-1试验钢组织为细小铁素体+小块马氏体+回火马氏体,而IQ-T-2试验钢组织为粗大铁素体+回火马氏体。IQ-T-1试验钢中细小铁素体+小块马氏体使裂纹分枝、裂纹闭合和应力屏蔽现象均更为显著,对裂纹萌生和扩展的阻碍作用更大。

HR3C钢管高温服役脆化行为特征及预防泄漏措施

句光宇

2020, 45(11): 26-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.006

摘要 ( 54 )

PDF (586KB) ( 23 )

HR3C钢管因具有优良的抗蒸汽氧化性能广泛应用于566、600及620 ℃等级超/超超临界机组,但是其在高温时效过程中表现出明显的脆化现象,严重影响机组安全稳定运行。结合脆化失效案例的典型特征对HR3C钢管在高温时效和服役态下的脆化现象、脆化机理、脆化防治进行了系统的分析,提出了针对脆化HR3C钢管泄漏的预防性措施。最后指出了HR3C钢的应用困境和面临的挑战。

夹杂物对15MnB钢冲击性能的影响

杨志荣, 闫德胜, 杨怀君

2020, 45(11): 32-37. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.007

摘要 ( 64 )

PDF (590KB) ( 28 )

15MnB钢的化学成分和生产工艺决定了材料中极易出现MnS和TiN这两种夹杂物,研究了15MnB钢中S、Ti两种元素对夹杂物的产生及冲击性能的影响。设计不同S元素、Ti元素含量的15MnB钢,采用相同锻造、轧制及热处理工艺处理后,检测其冲击性能。采用光学显微镜观察试样的显微组织和夹杂物形貌,并用扫描电镜及能谱仪对夹杂物的化学成分进行检测。结果表明:S元素含量≤0.0029%,Ti元素含量≤0.03%时,15MnB钢的冲击性能最优;S元素含量≤0.0029%时,材料中形成的夹杂物数量少且尺寸小,15MnB钢的冲击性能稳定性随其含量减少而增强;Ti元素含量≥0.06%时,材料中会形成大量尺寸较大的TiN导致15MnB钢冲击性能大幅度降低。为了获得良好且稳定的冲击性能,建议企业在生产15MnB钢时严格控制夹杂物种类和等级,具体要求:D类(细系)≤1.0级、TiN≤0.5级,不应存在其他类型的夹杂物。

重轨钢的组织演变及热变形行为

岑耀东, 陈林, 董瑞, 包喜荣, 娄梦杰

2020, 45(11): 38-42. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.008

摘要 ( 61 )

PDF (595KB) ( 20 )

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度分别为850、900、930、950 ℃,变形量为30%、50%、70%的条件下对一种与BGRE钢相近的GGX-G试验用重轨钢进行热模拟试验和不同分阶段冷却工艺试验,采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察变形温度和变形量对重轨钢组织和珠光体片层间距的影响。结果表明:在变形温度一定时(850 ℃、900 ℃),珠光体片层间距随着变形量的增大而减小,并且所有试样的片层间距能细化到50~80 nm;当第一阶段冷速V₁=5 ℃/s,第二阶段冷速V₂=2 ℃/s,并在第一阶段冷却过程中于650 ℃保温3 min时,钢轨的珠光体片层平直,片层间距能达到74.8 nm。

Cu-Be/Cu-Zn层状复合材料固溶时效后的显微组织与力学性能

唐延川, 许举文, 张欣磊, 崔泽云, 王文慧

2020, 45(11): 43-48. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.009

摘要 ( 66 )

PDF (587KB) ( 23 )

通过真空热压、冷轧变形及后续热处理的方式制备了Cu-Be/Cu-Zn层状复合材料,利用XRD、OM、SEM和EDS对不同热处理状态下材料的物相及显微组织进行了研究,测试并分析了材料的力学性能。结果表明,固溶态及时效态Cu-Be/Cu-Zn层状复合材料的主要物相均为Cu_0.7Zn_0.3相及Cu相,时效态层状复合材料中还存在少量CuBe相;固溶态及时效态层状复合材料晶粒尺寸均呈双峰分布,Cu-Zn层晶粒尺寸约为Cu-Be层的3倍。经过相同的固溶及时效热处理后,Cu-Be/Cu-Zn层状复合材料抗拉强度为857 MPa,较Cu-Be合金低23.0%,但均匀伸长率达到15.3%,较Cu-Be合金提高了4.7倍。根据KME模型,塑性变形过程中Cu-Be/Cu-Zn 层状复合材料的位错动态回复速率较Cu-Be合金大幅降低,材料的应变硬化能力显著提高,这是Cu-Be/Cu-Zn层状复合材料具有高强韧性的主要原因。

300M钢的高温氧化行为

夏伟军, 赵青卿, 袁武华, 张海成

2020, 45(11): 49-55. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.010

摘要 ( 67 )

PDF (590KB) ( 25 )

研究了300M钢在700~1200 ℃高温下的氧化行为,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪等手段观察分析了氧化层的表面形貌、微观组织结构成分,并结合氧化动力学曲线,分析了300M钢在700~1200 ℃高温氧化的氧化机理。研究结果表明,300M钢在700~1200 ℃的氧化遵循抛物线规律。高温条件下其氧化皮为典型的3层结构,即内氧化层、中间氧化层及外氧化层,中间氧化层又分为多孔层和疏松层。当氧化温度为1200 ℃时,FeO层晶粒内部的合金化元素Si、Cr等快速聚集并形成粗大的氧化物,此时FeO层完全失去抗氧化作用,氧化速率急剧加快。

不同等温温度对珠光体型高铁车轮钢组织及耐磨性的影响

娄殿川, 赵爱民, 裴伟, 刘涵赜

2020, 45(11): 56-61. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.011

摘要 ( 63 )

PDF (588KB) ( 25 )

利用激光共聚焦显微镜和扫描电镜对一种珠光体型高铁车轮钢的组织和磨损形貌等进行了观察,研究了不同等温温度对其组织及耐磨性的影响。试验结果表明:在珠光体转变温度内对试验钢进行热处理得到了珠光体组织,随着等温温度的升高,珠光体片层间距增加,珠光体团尺寸减小,试验钢的显微硬度减小,珠光体钢的磨损量则增加。使用SiC粒度大的砂纸研磨后,珠光体钢的磨损量也增加了。珠光体钢的磨损表面呈现深浅程度不一的犁沟,磨损表面还存在一系列的剥离坑和细小的微裂纹,犁沟深度随着等温温度升高而逐渐增加。充分证明了珠光体片层间距越小的试验钢,其耐磨性能也越优异。

深冷处理后回火温度对15Cr超级马氏体不锈钢组织及耐点蚀性能的影响

何潇, 李俊, 李绍宏, 赵昆渝, 梁建雄, 苏杰

2020, 45(11): 62-67. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.012

摘要 ( 76 )

PDF (587KB) ( 28 )

利用场发射扫描电镜、透射电镜以及电化学综合测试系统对15Cr超级马氏体不锈钢(SMSS)经不同热处理工艺处理后的显微组织变化和第二相碳化物及其对该钢腐蚀行为的影响进行了研究。结果表明,试验钢经不同热处理工艺处理后组织均由板条马氏体、奥氏体以及M₂₃C₆型碳化物颗粒组成,随着回火温度的增加,试验钢中逆变奥氏体含量增加,且在650 ℃回火时达到体积分数最大值41.41%。当回火温度高于600 ℃时第二相碳化物开始析出,且650 ℃回火后碳化物数量及尺寸较600 ℃增多。点蚀电位随着回火温度的增加而降低,第二相碳化物的析出降低了试验钢的点蚀电位,促进了亚稳点蚀位置的形成,从而降低了试验钢的耐腐蚀性能。

含铜超级奥氏体不锈钢的固溶行为

李兵兵, 陈海涛, 郎宇平, 屈华鹏, 冯翰秋, 田志凌, 陈清明

2020, 45(11): 68-72. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.013

摘要 ( 70 )

PDF (595KB) ( 20 )

通过Thermo-Calc热力学计算软件制定含Cu超级奥氏体不锈钢的固溶处理温度为1000~1200 ℃,保温60 min。通过光学显微镜、SEM与EDS研究了固溶温度对含Cu超级奥氏体不锈钢显微组织、析出相和夹杂物的影响,研究结果发现Cu能促进试验钢的再结晶及析出相的溶解,在1000 ℃以上固溶处理时析出相均为σ相。试验钢的夹杂物类型主要是镁铝氧化物和硫化物。确定1200 ℃为微Cu试验钢的最佳固溶处理温度。

正火温度对USS122G超高强度不锈钢组织及性能的影响

白若昕, 刘振宝, 曹建春, 杨哲

2020, 45(11): 73-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.014

摘要 ( 83 )

PDF (586KB) ( 22 )

通过光学显微镜、电子显微镜、物理化学相分析等表征方法研究了不同正火温度对USS122G超高强度不锈钢的微观组织和硬度的影响。结果表明:随着正火温度的升高,试验钢硬度降低,残留奥氏体含量增加,第二相含量减少,原奥氏体晶粒变大。综合分析不同正火温度对钢中第二相的种类、质量分数与硬度以及晶粒大小的影响,最终确定该试验钢的最佳正火温度为1020 ℃。

18CrNiMo7-6齿轮钢温锻后余热等温正火工艺

王会珍, 翟月雯, 周乐育

2020, 45(11): 78-82. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.015

摘要 ( 67 )

PDF (590KB) ( 33 )

对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了温锻余热等温正火工艺研究。结果表明:在温锻余热等温正火工艺中,冷却速度、等温温度、等温时间为关键的工艺参数。较低冷却速度和较高的等温温度,可在有限等温时间内有效提高珠光体的转变量,减少残留奥氏体含量及室温马氏体和贝氏体等非平衡组织,获得理想的组织及性能。以0.1 ℃/s和1 ℃/s冷却速度降至等温正火温度650 ℃保温1 h 后冷却可获得硬度163~164 HBS,F晶粒度10~11.5级,带状组织1.5级,组织及性能均符合技术要求,可具有良好的切削加工性能,并为后续热处理工艺提供理想组织。

热处理工艺对含Er压铸Al-Si-Mg合金组织及性能的影响

宋瑶, 黄晖, 文胜平, 魏午, 王国军, 韩颖, 路丽英

2020, 45(11): 83-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.016

摘要 ( 57 )

PDF (592KB) ( 24 )

以含Er的压铸Al-Si-Mg合金为研究对象,通过拉伸性能测试、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及透射电镜(TEM)分析及定量统计,分析研究了不同固溶、时效工艺对合金组织及性能的影响。结果表明:双级固溶有利于一次相回溶至基体,使合金的塑性提高;固溶温度、时间的提高能够增加固溶到基体中的溶质原子和一次相的数量。Al-Si-Mg合金峰时效时,主要的强化相为β″、β′相,β′相主要表现为长条状及“T”字形。当热处理工艺为(280 ℃×3 h+530 ℃×3 h)固溶+170 ℃×3 h时效时,合金的伸长率达8.5%,具有高塑性; 热处理工艺为(280 ℃×3 h+540 ℃×10 h)固溶+170 ℃×10 h时效时,合金的抗拉强度为344 MPa,屈服强度为312 MPa,合金具有高强度。

电压对微弧氧化膜抑制7050铝合金氢脆敏感性的影响

蔡思伟, 花天顺, 宗玙, 王超, 宋仁国

2020, 45(11): 89-93. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.017

摘要 ( 56 )

PDF (586KB) ( 21 )

为进一步探究微弧氧化膜和7050铝合金的氢脆敏感性之间的关系,采用了湿空气中的慢应变速率拉伸、拉伸断口形貌分析、微弧氧化试样表面形貌分析及氢含量测试等表征手段,验证了微弧氧化膜抑制7050铝合金在湿空气中发生氢脆的机制。结果表明,不同微弧氧化电压下制备的膜层对7050铝合金具有不同的抑制氢脆效果,抑制机制主要由膜阻氢进入试样和膜致附加压应力两个方面组成。

扩散时间对W在TiAl合金中扩散行为的影响

黄庆奕, 易元

2020, 45(11): 94-98. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.018

摘要 ( 53 )

PDF (594KB) ( 20 )

通过光学显微镜、扫描电镜和硬度测试等分析手段研究了在1250 ℃下扩散保温不同时间对W元素在TiAl合金中扩散行为的影响。结果表明:试样在1250 ℃下进行扩散不同时间后,渗层界面处连接良好,可观察到明显的冶金结合。扩散层厚度随扩散时间的延长而增加,扩散4 h后可得到约15 μm厚的渗层,扩散24 h后可得到约45 μm厚的渗层,此外较长的扩散时间(24 h)可显著改善界面处的裂纹和气孔等缺陷。W在TiAl合金中的扩散机制主要为置换和空位扩散,且W和Ti的原子半径和热膨胀系数等存在差异,使得晶格畸变的出现并进一步阻碍了W元素的扩散。显微硬度试验结果表明W在TiAl合金中进行扩散,可以增强TiAl合金的硬度,且硬度值随W含量的增大而增大。

终轧温度对S35VN钢组织与性能的影响

杨博, 曹睿, 闫英杰, 梁晨, 车洪艳, 秦巍, 王铁军

2020, 45(11): 99-104. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.019

摘要 ( 53 )

PDF (586KB) ( 23 )

通过粉末冶金方法制备的S35VN高碳马氏体不锈钢被广泛应用在刀具材料中,该钢基体组织的类型以及在基体上分布的碳化物将直接影响其综合性能。利用热膨胀仪、维氏硬度计、X射线衍射仪及扫描电镜等研究了S35VN钢在热轧加工过程中不同终轧温度下的组织及力学性能的变化规律。结果表明:终轧温度为850 ℃时,组织为铁素体基体上弥散分布的细小碳化物,此时材料具有良好的综合力学性能:抗拉强度达到1003.5 MPa,断后伸长率为2.78％。随着终轧温度的提高,材料的基体组织由铁素体转变为马氏体,同时碳化物尺寸变大且数量减少,此时材料强度明显提高但塑性变差;当终轧温度进一步提高到950 ℃时,材料强度进一步提高但是塑性较差。

冷轧退火对FeMnCoCrAl高熵合金组织和力学性能的影响

李航, 李杰, 褚延朋, 贾智轩, 冯运莉

2020, 45(11): 105-114. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.020

摘要 ( 52 )

PDF (584KB) ( 17 )

使用真空电弧炉熔炼出(Fe₅₀Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀)₉₄Al₆合金,利用冷轧及在不同温度对合金进行退火,以期望得到由多尺度再结晶晶粒构成的层状结构;并对不同退火温度的样品进行拉伸性能测试。利用扫描电镜和EBSD对合金组织形貌进行表征,采用X射线衍射方法研究其相组成。结果表明:合金在铸态和冷轧后相组成未发生变化,700 ℃退火得到较好的多尺度再结晶晶粒的层状结构,其屈服强度为487 MPa,抗拉强度为708 MPa,断后伸长率为39%,表现出良好的综合力学性能。

20CrMnTi钢的等温相变行为分析及动力学建模

乔靖乾, 冯玮

2020, 45(11): 115-120. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.021

摘要 ( 55 )

PDF (580KB) ( 30 )

利用Gleeble-3500热模拟试验机对20CrMnTi钢在不同温度和保温时间进行了等温膨胀试验,得到其相变热膨胀曲线。结合光学显微镜分析了20CrMnTi钢的等温相变行为,绘制了该钢的等温相变曲线(TTT曲线)。引入Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和Koistinen-Marburger(KM)方程分别建立了该钢的扩散型相变动力学模型和非扩散型相变动力学模型。结果表明:20CrMnTi钢的TTT曲线呈“双C型”,鼻温分别为630和530 ℃。在730~580 ℃等温时,奥氏体转变为珠光体+铁素体,随着温度的降低,等温相变速度先加快后减慢;580~430 ℃等温时,奥氏体转变为贝氏体,随着温度的降低,等温相变速度也是先加快后减慢;低于430 ℃等温时,奥氏体转变为马氏体,随着温度的降低,马氏体的体积分数先较快增大后减缓。所推导的20CrMnTi钢的动力学模型计算结果与试验结果一致性较好。

两相区配分时间对IQ&P钢组织与性能的影响

常雪, 郑小平, 苏雪, 田亚强, 陈连生

2020, 45(11): 121-125. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.022

摘要 ( 53 )

PDF (585KB) ( 18 )

以含Cu低碳钢为研究对象,利用SEM、EPMA和拉伸试验研究了两相区配分时间对其组织演变、元素配分以及经IQ&P处理后力学性能的影响,并利用Dictra软件对元素配分行为进行了动力学计算。结果表明,IQ处理后试验钢中的块状马氏体形成于原铁素体区域;随两相区配分时间延长,粒状马氏体数量减少,板条状马氏体之间的间距减小。检测和计算结果的对比显示,C、Mn、Cu 3种元素的相对配分速率与计算结果一致,但实际配分速率低于各自的计算结果。随两相区配分时间延长,经IQ&P处理后试验钢的抗拉强度先增加后减小,而伸长率持续减小;在600 s时达到较好的强塑性匹配,强塑积为16 963.24 MPa·%。

冷轧对M50钢马氏体/贝氏体复相组织与力学性能的影响

贺元庚, 刘雨健, 夏云志, 钱东升, 王丰

2020, 45(11): 126-131. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.023

摘要 ( 54 )

PDF (580KB) ( 16 )

利用X射线衍射仪(XRD) 、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM)、室温拉伸和冲击性能测试研究了冷轧对M50钢马氏体/贝氏体(M/B)复相组织和性能的影响。结果表明:20%冷轧变形量的试样经等温淬火后具有最佳的抗拉强度(2535.7 MPa)和冲击性能(96.93 J),相比变形量为0%的试样,冲击吸收能量提高了约21%,抗拉强度提高了约5%。当变形量小于20%时,随着变形量的增加,M/B复相组织逐渐细化且在20%的冷轧变形量下组织最细;当变形量大于20%时,随着变形量的增加,贝氏体束减少,其对马氏体板条的分割作用减弱,导致组织呈现一定的粗化。

退火对冷轧Al_0.2CoCrFe₂Ni高熵合金组织和力学性能的影响

王文文, 田权伟, 王轶农

2020, 45(11): 132-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.024

摘要 ( 56 )

PDF (584KB) ( 21 )

研究了不同温度退火对80%冷轧Al_0.2CoCrFe₂Ni高熵合金显微组织和力学性能的影响。使用X射线衍射仪(XRD) 、电子背散射衍射仪(EBSD)、微控电子万能试验机分别对合金进行了晶体结构、织构类型和力学性能的表征。结果表明,合金在铸态、轧制态以及退火态都表现为稳定FCC晶体结构。合金铸态下呈现典型的树枝晶组织,经80% 轧制后出现了明显的轧制变形带,在随后的退火过程中发生再结晶,其再结晶晶粒体积分数及其晶粒尺寸随着退火温度的升高而增加。合金经过80%轧制后主要表现为(111)<112>织构,其织构强度随着退火温度的升高而降低。80%轧制使Al_0.2CoCrFe₂Ni合金获得较大的抗拉强度(1005 MPa)和较低的塑性(10%), 随着退火温度的提高,合金的强度降低塑性增强,并在700 ℃退火时合金获得最佳的综合力学性能,该过程主要取决于合金中的位错密度、再结晶体积分数和晶粒尺寸及其再结晶织构的演变。

22MnB5钢淬火晶粒控制与拉伸性能研究

李素云, 裴一丁, 李琦, 徐沛瑶, 宫秀勉, 闵永安

2020, 45(11): 138-143. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.025

摘要 ( 72 )

PDF (584KB) ( 18 )

为改善热成形钢的强塑性,利用DIL805A热膨胀仪将22MnB5钢加热至830~920 ℃、保温2~20 min奥氏体化后淬火,在光学显微镜下观察了原奥氏体晶粒。根据晶粒长大特点,对22MnB5钢板进行淬火、回火处理后,通过单轴拉伸试验检测了其拉伸性能。结果表明,该22MnB5钢在830~890 ℃、有效保温10 min以内,可以获得均匀细小的奥氏体晶粒;有效保温时间延长至20 min时,860 ℃奥氏体化便开始出现混晶。与传统热成形相比,通过控制淬火晶粒显著改善了22MnB5钢的强塑性,强塑积由9.0~11.0 GPa·%提高至13.0~14.5 GPa·%。

退火对冷拔高碳钢丝组织及性能的影响

贺萌, 鲍思前, 赵刚, 张帆, 瞿熙, 黄芳玉

2020, 45(11): 144-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.026

摘要 ( 63 )

PDF (583KB) ( 25 )

对冷拔钢丝进行多个温度的退火试验,研究不同温度下钢丝力学性能及微观组织的变化情况。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对退火前后钢丝横截面微观组织和位错密度进行观察,并进行了拉伸性能和显微硬度测试。结果表明:退火温度一定的条件下,钢丝的抗拉强度随着退火时间的延长整体上呈先上升后下降的趋势,伸长率则随着退火时间的延长先下降后上升;当退火时间为30 min时,退火温度越高,钢丝抗拉强度越低。微观组织观察得到,随着退火时间的延长,钢丝中渗碳体球化现象越来越严重,位错密度降低。

轧制工艺对N36锆合金带材微观结构的影响

贾玉振, 邱军, 杨忠波

2020, 45(11): 148-153. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.027

摘要 ( 52 )

PDF (581KB) ( 14 )

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法,对不同轧制工艺制备的N36锆合金带材中的第二相、晶粒尺寸和微观织构进行了研究。结果表明,锆合金带材中织构主要以{0001}$\bar{1}2\bar{1}0$和{0001}$01\bar{1}0$两类基面织构为主,第二相粒子主要为HCP型Zr(Nb, Fe)₂粒子。在热轧总变形量一致的情况下,热轧工艺道次变形量的变化对最终带材的晶粒尺寸和微观织构影响不大,但是对第二相粒子的尺寸有很大影响。热轧过程第一道次变形量越大,最终带材中第二相粒子尺寸越小。在热轧过程中,换向轧制会影响最终带材的织构组成,也会促进锆晶粒的[0001]轴平行于带材的ND方向;同时在带材的轧面(RD-TD 面)上,晶粒的取向性减弱,晶粒取向更加随机。终轧过程中的变形量增大,会使最终带材的晶粒尺寸减小,再结晶程度提高,使得最终带材中{0001}$\bar{1}2\bar{1}0$织构增强,而{0001}$01\bar{1}0$织构减弱。

热镀锌结构钢带S550GD+Z的连退模拟试验

康华伟

2020, 45(11): 154-156. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.028

摘要 ( 50 )

PDF (591KB) ( 42 )

通过对S550GD+Z热镀锌结构钢带的连续退火工艺研究,采用不添加贵金属的钢种成分体系下,探讨了不同退火均热温度与保温时间对其组织和性能的影响。结果表明,退火均热温度为605 ℃,保温时间为105~132 s时,试样的屈服强度≥570 MPa,抗拉强度≥600 MPa,伸长率A₈₀≥10%,可满足S550GD+Z钢带的标准力学性能要求。

回火温度对高氮不锈轴承钢组织与力学性能的影响

石成朋, 刘平, 张柯, 李伟, 杨旗, 郝庆国

2020, 45(11): 157-162. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.029

摘要 ( 57 )

PDF (580KB) ( 28 )

对退火态高氮不锈轴承钢进行真空高压气淬并深冷后在不同温度下回火空冷处理,采用光学显微镜、X射线衍射仪、场发射环境扫描电镜、场发射透射电镜、洛氏硬度计和万能材料试验机,研究并分析了不同回火温度对高氮不锈轴承钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:当回火温度由180 ℃升高到550 ℃时,硬度、抗拉强度及屈服强度呈现先下降后上升再迅速下降的变化趋势;试验钢降碳增氮,组织中没有粗大的共晶碳化物存在。当回火温度为500 ℃时,基体组织为回火索氏体,碳化物M₂₃C₆和氮化物Cr₂N细小弥散均匀分布于基体上;在500 ℃回火时出现了二次硬化,强度和硬度达到峰值,这与碳氮化物弥散强化有关。采用1050 ℃真空气淬60 min+深冷处理(-100 ℃×2 h)+500 ℃空冷2 h回火工艺可以获得良好的综合力学性能。

回火温度对高强装甲钢组织与力学性能的影响

陈建华, 蓝秀琼

2020, 45(11): 163-166. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.030

摘要 ( 48 )

PDF (583KB) ( 24 )

利用光学显微镜和透射电镜(TEM)研究了PRO500高强装甲钢经淬火、回火后显微组织与力学性能的演变规律。结果表明:870 ℃淬火组织为板条马氏体,随回火温度升高,马氏体逐渐完成分解,并伴随细小的碳化物颗粒析出、聚集长大,硬度总体呈逐渐下降趋势,600 ℃回火的硬度最低达到274 HV10;试验钢400 ℃回火可获得优良的综合力学性能,此时硬度为389 HV10,抗拉强度为1710 MPa,规定塑性延伸强度为1460 MPa,断后伸长率为11.0%。

不同制备工艺对锻造高速钢轧辊组织和性能的影响

陈伟, 侯兴慧, 徐锟

2020, 45(11): 167-170. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.031

摘要 ( 42 )

PDF (582KB) ( 16 )

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对比研究了电渣重熔、喷射成形以及粉末冶金工艺生产的锻造高速钢轧辊的组织性能。结果表明,采用电渣重熔工艺所得锻造高速钢轧辊组织中存在明显沿锻造方向分布的网状共晶碳化物,碳化物尺寸粗大,分布不均,导致其耐磨性最差;喷射成形工艺所得锻造高速钢轧辊网状碳化物组织得到明显改善,但局部区域碳化物偏聚较严重,碳化物尺寸较大且主要以M₆C型为主,其耐磨性比电渣重熔工艺有明显提升;粉末冶金工艺所得锻造高速钢轧辊组织晶粒细小,碳化物细小且弥散均匀分布,碳化物类型中MC型占比很高,表现出最优的耐磨性能。根据3种制备工艺下的组织和性能分析,并结合目前3种制备工艺的成熟度、经济性和制造能力,未来可对喷射成形工艺做进一步研究,并逐步在较大规格锻造高速钢轧辊中推广应用。

固溶温度对3D打印TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

鲁媛媛, 张怡, 郭帅, 刘伟锋

2020, 45(11): 171-176. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.032

摘要 ( 58 )

PDF (584KB) ( 31 )

对3D打印TC4钛合金进行不同温度固溶+490 ℃时效处理,通过显微组织观察和力学性能试验对其微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,3D打印TC4钛合金在原始沉积态时为不均匀的网篮组织,经固溶时效处理后,随着固溶温度的升高,组织中α相先以片状的形式生长于完整的原始晶界附近,再逐渐转变为粗大的板条状,强度逐渐升高而塑性有所降低,当固溶温度为920 ℃时,强度达到最大值,为1100 MPa。当固溶温度超过960 ℃时,α相逐渐被溶解,强度逐渐下降,同时塑性也表现较差。经扫描电镜观察,不同固溶温度下拉伸断口的宏观形貌均呈暗灰色,经890~960 ℃固溶+490 ℃时效处理的TC4钛合金,其微观形貌中存在的大量韧窝,可以判断出其断裂机制为韧性断裂。结合不同固溶时效处理后钛合金的显微组织及力学性能变化可以得出,经920 ℃固溶+490 ℃时效处理后的3D打印TC4钛合金具有较好的综合力学性能。

热等静压处理对K439B高温合金显微组织的影响

张明军, 张雷雷, 胡颖涛, 汤鑫, 杨卿

2020, 45(11): 177-181. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.033

摘要 ( 58 )

PDF (584KB) ( 19 )

对K439B合金进行了1165 ℃/150 MPa,4 h热等静压处理,采用光学显微镜和扫描电镜对比研究了铸态和热等静压态K439B合金的显微组织。结果表明:铸态K439B合金存在0.25%的显微疏松,热等静压后显微疏松基本消除(0.013%)。与铸态相比,经过热等静压处理后合金中的γ/γ′共晶组织体积分数和尺寸减小,各元素分布更加均匀,凝固偏析系数均更接近1。铸态K439B合金枝晶干处γ′相尺寸和体积分数分别是116.9 nm和17.8%,枝晶间部位γ′相尺寸和体积分数分别为244.4 nm和24.9%。热等静压后合金枝晶干部位的γ′相尺寸及体积分数分别为148.0 nm和17.5%,枝晶间部位γ′相尺寸和体积分数分别为159.1 nm和22.8%。热等静压处理使合金枝晶干、枝晶间部位的γ′相尺寸、体积分数和形貌接近,同时γ′相分布变得均匀。

低温容器用07MnNiMoDR钢的热处理优化

姜在伟, 吴俊平, 张仪杰, 宁博, 李志超

2020, 45(11): 182-186. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.034

摘要 ( 60 )

PDF (589KB) ( 27 )

通过热膨胀仪测定了07MnNiMoDR钢的相变点,采用控轧控冷工艺和优化后的亚温淬火+回火工艺对试验钢进行了研究,并分析了不同热处理工艺对试验钢显微组织、织构和冲击性能的影响。结果表明:试验钢的相变点Ac₁=686.6 ℃,Ac₃=886.4 ℃;亚温淬火+回火工艺能将试验钢1/4厚度和1/2厚度的-50 ℃低温冲击吸收能量均提高到200 J以上,组织及织构随机化程度对冲击吸收能量的提高均有贡献。控轧控冷后的试样中保留了较多的{332}<113>、{554}<225>、{223}<110>等形变和相变织构,这些织构大多是在γ相非再结晶区和γ+α两相区轧制后形成的;经过亚温淬火+回火热处理后,取向性较强的α取向线和γ取向线织构均得到减弱,织构分布变得分散,无明显择优取向存在。

在线淬火型微合金高强钢的回火组织与性能

徐文芳, 张朋彦, 杨鹏

2020, 45(11): 187-191. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.035

摘要 ( 51 )

PDF (579KB) ( 18 )

对在线淬火型微合金高强结构钢在400~600 ℃范围内进行回火40 min处理,以研究不同回火温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜等进行组织观察分析,同时测量试验钢回火后的强度、硬度及-40 ℃冲击吸收能量等进行力学性能分析。试验结果表明:随着回火温度的升高,试验钢强度及硬度整体呈下降趋势,冲击性能整体上升,并在450~500 ℃出现回火脆性区。同时随着回火温度升高,试验钢组织中马氏体逐渐宽化减少,铁素体含量增多。450 ℃回火时,试验钢的组织为回火托氏体,此时其屈服强度和硬度分别为840 MPa和304 HV3,断后伸长率为14.4%,-40 ℃冲击吸收能量为129 J,达到良好综合力学性能。

A-100钢复杂连接件热处理畸变数值模拟及控制

张增光, 刘刚, 焦清洋, 康冲

2020, 45(11): 192-196. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.036

摘要 ( 46 )

PDF (583KB) ( 18 )

采用SYSWELD软件对A-100钢复杂连接件进行了有限元建模,对其在无刚性约束条件下淬火过程中温度场和形变进行了模拟仿真,并对模拟结果进行了试验验证。温度场结果表明:冷却0.13 s时温度分布均匀,零件表面温度在820 ℃左右;冷却5~60 s时,零件表面的温度分布极为不均匀,零件头部型腔的棱角处温度较低,而位于底部的支臂与翼面连接处温度较高;而当冷却时间延长至160 s左右时,零件的整体温度已降至60 ℃以下。形变场结果表明:当冷却时间为0.5~10 s时,翼面远离加强筋部位产生较大淬火畸变,顶端棱角处畸变达3 mm;冷却到600 s时,最大畸变量减小至0.65 mm。根据畸变模拟结果设计了专用淬火工装,校形率达到70%左右。

G20CrNi2MoA钢的回火特性及在柴油机针阀体上的应用

杨欢, 冉启燕, 范希杰, 杨静, 刘悦, 商荣凯

2020, 45(11): 197-200. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.037

摘要 ( 46 )

PDF (581KB) ( 17 )

研究了由G20CrNi2MoA渗碳轴承钢制作的柴油机渗碳针阀体的回火特性。对该材料的化学成分、力学性能及显微组织进行了详细的检测,并研究制定了最佳的热处理工艺。在180~250 ℃不同温度下对针阀体试样进行回火处理,通过光学显微镜对针阀体座面及心部组织进行了分析,XRD检测了端面残奥含量,并用显微维氏硬度计对座面渗层及心部进行了硬度分析。结果表明,当回火温度为230 ℃时,G20CrNi2MoA钢针阀体的座面硬度可达740 HV(61.8 HRC),端面残奥体积分数为0.25%,能保证针阀体在230 ℃左右温度下具有良好的耐磨性和组织、尺寸的稳定性。试制出的针阀体寿命较长,能满足柴油机对针阀体的使用要求。

回火温度对高强无碳化物贝氏体钢无缝管组织和性能的影响

程晔锋, 程巨强, 冯熠婷

2020, 45(11): 201-204. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.038

摘要 ( 61 )

PDF (657KB) ( 24 )

研究了正火后回火温度对无碳化物贝氏体钢无缝钢管组织和性能的影响。试验结果表明,930 ℃正火后在600 ℃以下回火时,随回火温度的提高,试验材料的抗拉强度有降低的趋势,但降幅不大,强度在973~1012 MPa变化。试验材料的冲击吸收能量在300 ℃达到最大值,为72 J;400 ℃回火时,冲击吸收能量出现最低值,出现无碳化物贝氏体钢的回火脆性;回火温度超过400 ℃时,冲击吸收能量上升;300~350 ℃回火时,伸长率和断面收缩率最高。在400 ℃以下回火时,试验材料的组织由无碳化物贝氏体、块状铁素体和残留奥氏体组成;超过400 ℃回火时,组织为粒状贝氏体及块状铁素体。无碳化物贝氏体钢无缝钢管930 ℃正火,300 ℃回火时具有较佳的综合力学性能。

激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及组织性能

计霞, 楚瑞坤, 陈志茹, 汪承杰, 高桦

2020, 45(11): 205-209. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.039

摘要 ( 61 )

PDF (577KB) ( 27 )

研究了激光选区熔化GH3536高温合金的成形工艺及不同冷却方式和热处理制度下的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:随着激光功率的增加,合金的孔隙率整体上呈先降低后增加的趋势;当激光功率较低时,合金的孔隙率随扫描速度增加而升高;当激光功率较高时,合金的孔隙率随扫描速度增加先降低后增加;扫描间距为0.11 mm时,合金的致密度达到99.8%以上。优选成形工艺为:激光功率285 W,扫描速度960 mm/s,扫描间距0.11 mm。1175 ℃保温1 h后冷却速度越慢,热处理后合金的高温伸长率越高。炉冷时,晶界处析出连续的碳化物,使晶界强度增加,高温塑性提高。热等静压后进行1200 ℃高温固溶处理,合金的晶粒尺寸较为均匀,原晶界处粗大断续状的碳化物变得连续均匀,使合金的横纵向高温伸长率达到36%以上。

热处理工艺对SM570钢叉车横梁力学性能的影响

肖结良, 黄诚, 麻先银

2020, 45(11): 210-213. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.040

摘要 ( 54 )

PDF (578KB) ( 19 )

通过试验对比了正火和调质热处理工艺对SM570钢叉车横梁力学性能的影响。结果表明,有效厚度为40 mm的横梁在900 ℃×3 h水淬+550 ℃×4 h回火的调质处理后才能完全满足力学性能的要求。而正火后试样的抗拉强度和屈服强度都较低,尤其屈服强度比技术要求低很多。SM570钢叉车横梁若要在正火态下交货,除了Si、Mn的固溶强化,还必须通过微合金化进行细晶强化,从而提高正火态下的屈服强度,提升屈强比。

激光功率对42CrMo钢激光熔覆层组织和摩擦磨损性能的影响

韩基泰, 武美萍, 崔宸

2020, 45(11): 214-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.041

摘要 ( 58 )

PDF (574KB) ( 47 )

利用摩擦磨损试验探究不同激光功率下42CrMo钢激光熔覆层的耐磨性,采用SEM和OM观察了试样摩擦磨损前后的熔覆层组织形貌。结果表明:42CrMo钢基体的摩擦因数较大,且在该摩擦磨损后出现了严重的脆性剥落现象,激光熔覆层可以提升42CrMo钢的耐磨损性能;当激光功率为1600 W时,摩擦因数可降低至0.28,熔覆层表面SEM形貌较为光滑,耐磨性优异,熔覆层组织中的晶粒细化均匀,主要表现为细小的等轴晶,组织较为致密,从而提高了熔覆层的耐磨损性能。

固溶处理对06Cr19Ni9NbN钢微观组织与力学性能的影响

朱雪彤, 党淑娥, 焦永星, 霍雄勃

2020, 45(11): 218-221. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.042

摘要 ( 59 )

PDF (576KB) ( 23 )

在变形温度1100 ℃,变形量30%的条件下进行平面应变压缩,并对压缩后的06Cr19Ni9NbN钢进行微观组织观察及力学性能测试。将压缩后试样进行1050 ℃保温2 h 的固溶处理,观察固溶处理后试样微观组织及力学性能的变化。结果表明:热压缩过程中,变形量越大的区域发生动态再结晶的程度越高,晶粒尺寸越小,组织越均匀。固溶处理后,细小的再结晶晶粒逐渐长大,组织变得较为均匀,晶粒尺寸增加到100 μm后逐渐趋于稳定。固溶处理对该钢的伸长率影响不大,但固溶处理后其屈服强度降低约20 MPa。

YT30刀具表面磁控溅射AlTiCrN涂层的微观组织及摩擦性能

谭大庆, 胡韶华, 万元, 谭伟

2020, 45(11): 222-225. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.043

摘要 ( 59 )

PDF (577KB) ( 16 )

为改善刀具性能以及优化磁控溅射参数,研究了AlTiCrN涂层的制备工艺优化过程,并对其组织结构与膜基结合力进行了分析,比较了不同载荷条件下的涂层耐磨性。研究结果表明,沉积时间120 min,沉积功率200 W为较优的磁控溅射参数。AlTiCrN涂层的物相组成为AlTiCrN、Al和CrN。AlTiCrN(111)峰表现为尖锐的衍射峰结构,涂层达到了很高的结晶程度。涂层主要由三角锥结构组成,间隙内还生成了许多细小晶粒。涂层上层区域主要由柱状晶构成,下层主要由纤维晶粒构成。AlTiCrN涂层进行划痕测试发现载荷为19 N和32 N的部位出现了摩擦力突变。通过磁控溅射涂层的YT30刀具比未镀膜刀具有更低的摩擦因数,表明对刀具进行AlTiCrN涂层涂覆后能够显著改善刀具耐磨性。当加载载荷增大后,涂覆涂层的刀具磨痕深度表现出更为平缓过渡。提高载荷到5 N后,在磨痕的两侧形成了大量的磨屑,其宽度也明显增大,并未发生涂层剥落现象。

含氢类金刚石涂层在船用柴油机柱塞上的应用

王永坤, 秦洪, 杨静, 缪学强, 刘惠娥, 陈超

2020, 45(11): 226-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.044

摘要 ( 52 )

PDF (578KB) ( 28 )

利用磁控溅射和等离子增强化学气相沉积复合技术,以 Cr、WC、石墨为靶材,Ar和C₂H₂为工作气体,在船用低速柴油机柱塞上涂覆了过渡层依次为Cr、WC的含氢类金刚石涂层。结果表明:涂层晶体生长良好,结构连续致密,均未出现分层、开裂及剥离的现象;涂层相对光滑,大幅度提高了柱塞表面的纳米硬度与弹性模量,同时降低了在重柴油环境下的摩擦因数,长时间的台架试验后未涂覆涂层的柱塞表面出现非常明显的平行状沟槽磨痕,而且整体磨损比较严重,而涂覆涂层的柱塞表面磨痕非常窄且浅,数量较少,类金刚石涂层可以明显提高柱塞表面的耐磨损性能。

5CrNiMoV钢马氏体相变塑性和应力对其相变动力学的影响

彭旭, 卜恒勇, 李萌蘖, 郑善举

2020, 45(11): 232-238. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.045

摘要 ( 54 )

PDF (584KB) ( 23 )

利用DIL-805ADT动态相变膨胀仪测定了5CrNiMoV钢在低于奥氏体屈服强度的应力下的马氏体相变膨胀曲线,根据膨胀曲线分析并计算出了不同应力下Greenwood-Johnson相变塑性机制中的相变塑性系数k值和Koistinen-Marburger马氏体相变动力学模型中α和Ms的值,并且将Greenwood-Johnson模型和Leblond模型计算结果与实际试验值对比。结果显示:k值随应力的变化有所波动,但趋近于一个定值;通过对比,Leblond模型更符合试验结果;Ms点随着应力的增大呈现微小的上升趋势,说明小于或等于80 MPa 的应力对Ms点的影响不显著;拉应力下α值普遍大于无应力下的α值,压应力下α值普遍小于无应力下的α值,说明拉应力对相变有一定的促进作用,压应力对相变有一定的阻碍作用。

辙叉用高锰钢滚动接触疲劳表层硬化特征及组织分析

杨帅

2020, 45(11): 239-242. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.046

摘要 ( 47 )

PDF (577KB) ( 17 )

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射仪(XRD)等对辙叉用高锰钢试样的滚动接触疲劳特性进行了分析。研究表明,高锰钢疲劳表层硬度最大值为580～690 HV0.3,硬化层深度为1～2 mm,硬化机制以孪晶、位错和层错为主,缺少冲击载荷是硬化规律异于高锰钢辙叉实际服役条件下硬化规律的主要原因。在100 ℃及1800 MPa的接触应力下循环3.5×10⁶周次,高锰钢发生了时效,析出的碳化物为体心结构的Fe_0.6Mn_5.4C₂。接触应力的存在降低了高锰钢析出碳化物的温度,即在高锰钢时效所需的能量中,额外机械能的增加可以使所需的热能相对地减少。

高温服役50 000 h脆化HR3C钢的持久寿命分析

杨希锐, 句光宇, 宋利, 刘文生, 邓辉

2020, 45(11): 243-247. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.047

摘要 ( 62 )

PDF (579KB) ( 19 )

通过室温拉伸试验、高温短时拉伸试验、高温冲击试验、高温持久性能试验、显微组织观察和能谱分析研究了服役50 000 h的HR3C钢的组织和性能。结果表明:服役50 000 h的HR3C钢在室温下明显脆化,塑性大幅下降,但强度和硬度仍符合标准要求;665 ℃高温下的韧性和塑性较室温时有显著提升,高温强度也满足标准要求;晶界和晶内析出大量第二相,晶界处聚集分布的块状M₂₃C₆相是导致HR3C钢脆化的主要因素,晶内析出的NbCrN相则可以产生弥散强化效应;665 ℃高温下持久强度仅比标准推荐值降低10%,以末级过热器管为例,估算脆化HR3C钢的剩余寿命仍超过100 000 h。

一种基于晶界硬化效应的微细切削本构模型

王敏婷, 申利雄, 曹明飞, 赵磊, 李哲

2020, 45(11): 248-254. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.048

摘要 ( 50 )

PDF (575KB) ( 20 )

从细微晶粒层面考虑了跨晶界切削、切削颤振等问题,基于晶界硬化效应的霍尔-佩奇定律和常规金属切削本构模型,建立了一种包含材料晶粒平均粒径的微细切削本构模型。通过仿真和切削力试验,对模型的系数进行了修正。研究结果表明,晶粒平均粒径在0.07~0.20 mm时,晶界强化效应较为明显,当晶粒平均粒径超过0.20 mm时,微细切削本构模型对切削力的预测趋势逐渐趋近于常规金属切削本构模型。且随着晶粒平均粒径的增大,常规金属切削本构模型与微细切削本构模型的预测差值逐渐减小。试验数据与理论数据对比验证了微细切削本构模型的准确性。

CSMC热处理监控系统的设计与运行

李童, 武玉, 李方逸, 王维俊

2020, 45(11): 255-259. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.11.049

摘要 ( 52 )

PDF (577KB) ( 18 )

Nb₃Sn材料需要经过热处理才能具备超导特性,热处理过程中需要对磁体温度、气体压力、气体流量等参数进行监控。基于EPICS架构开发了CSMC热处理监控系统,并将企业级Web技术应用到该系统,经过调试和运行,系统已完成CSMC Nb₃Sn磁体内线圈和外线圈的热处理工作。

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