金属热处理

谷国超, 李瑞芬, 辛振民, 相立新, 许文花, 吕宇鹏

2022, 47(6): 1-6. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.001

摘要 ( 172 )

PDF (3745KB) ( 320 )

利用光学显微镜、扫描电镜、XRD、拉伸试验机和电化学综合测试仪等研究了不同固溶温度对2507超级双相不锈钢组织、力学性能和耐蚀性的影响。采用Thermo-Calc热力学软件计算了2507双相不锈钢的热力学平衡相图,并与测试结果进行了对比。研究结果表明,经1050 ℃及以上温度固溶后,σ相溶解;随着固溶温度的升高,铁素体相含量增加,奥氏体相含量降低,α/γ相体积分数比增加;1050~1100 ℃固溶30 min并水冷时,双相不锈钢具有较好的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别大于600 MPa、840 MPa和35%。1050 ℃固溶30 min时,双相钢可获得较好的耐蚀性能。

固溶时效处理对Al-Cu-Mn-Er铸造合金力学性能和显微组织的影响

吴杨, 黄晖, 石薇, 文胜平, 吴晓蓝, 荣莉, 魏午

2022, 47(6): 7-12. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.002

摘要 ( 137 )

PDF (4148KB) ( 167 )

通过光学显微镜、扫描电镜、XRD、DSC测试、硬度测试和拉伸试验等,研究了不同固溶时效处理对Al-Cu-Mn-Er合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金的最佳固溶时效制度为540 ℃固溶12 h、185 ℃时效6 h。该固溶制度下无过热或“过烧”现象,溶质原子充分扩散,铸造过程产生的残留相大量回溶基体,此时,合金硬度值最高,为142.28 HV0.1,抗拉强度为370.37 MPa,屈服强度为300.34 MPa,伸长率为6.50%。

DD5合金单晶双联整铸导向叶片的热工艺匹配性

贾新云, 陈升平, 宗毳, 谭永宁, 黄朝晖

2022, 47(6): 13-18. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.003

摘要 ( 99 )

PDF (3606KB) ( 63 )

研究了DD5合金单晶双联整铸导向叶片热工艺顺序对组织和性能的影响。结果表明,DD5合金标准热处理后,合金组织由碳化物、残留共晶相和规则立方状的γ'相组成。与标准热处理相比,时效前后的焊接,碳化物形貌和数量无明显变化,γ'相和基体通道尺寸呈不均匀分布,γ'相的立方化程度降低,可见锯齿状的γ'/γ相界面,基体通道可见细小不规则的二次γ'相。与时效后进行钎焊工艺相比,时效前进行钎焊工艺的γ'/γ相界面锯齿化程度较轻,γ'相的立方化程度稍好,对合金870 ℃拉伸性能、980 ℃/250 MPa和1093 ℃/158 MPa持久性能没有明显影响。考虑到叶片研制生产工序的安排,建议DD5合金导向叶片先进行标准热处理,再安排焊接工序。

温轧温度对中碳钢组织与力学性能的影响

田亚强, 赵志浩, 杨子旋, 徐海卫, 韩赟, 郑小平, 李红斌, 陈连生

2022, 47(6): 19-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.004

摘要 ( 98 )

PDF (4003KB) ( 41 )

采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、室温拉伸等手段,研究了650~730 ℃温轧温度对0.46%C中碳钢的组织演变及力学性能的影响。结果表明,经90%的轧制变形,试验钢铁素体晶内引入大量位错,渗碳体片层产生应力集中导致层片状渗碳体弯曲、扭折、碎化为颗粒状。随着温轧温度的降低,位错增殖明显,渗碳体球化率增加,分布越来越均匀,抗拉强度和伸长率整体上升。当温轧温度为650 ℃时,渗碳体球化最好,抗拉强度877 MPa,断后伸长率16.0%,综合力学性能最好。拉伸断口结果表明,随着温轧温度的降低,试验钢的断裂机制由韧-脆混合断裂转变为韧性断裂,塑性提高。

F/M钢包壳管材热处理工艺优化

蒋明忠, 赵勇, 潘钱付, 吴裕, 王馨敏, 蒋文龙

2022, 47(6): 25-32. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.005

摘要 ( 88 )

PDF (9663KB) ( 26 )

通过对Fe-12Cr-1.5W-0.2V-0.15Ta F/M钢包壳管材分别进行980~1150 ℃正火和600~730 ℃回火处理,研究不同热处理工艺对包壳管材微观组织、室温力学性能的影响。结果表明,不同温度正火处理后,F/M钢包壳管材的组织均为板条马氏体,随正火温度的升高,粗大的碳化物颗粒逐渐固溶至基体中,且原奥氏体晶粒尺寸会产生粗化,从1050 ℃的40 μm增至1150 ℃的80 μm;不同温度回火后,马氏体基体上析出细小纳米级碳化物颗粒,随回火温度增加,碳化物颗粒析出数量明显增加,但析出的碳化物颗粒尺寸无明显变化;包壳管材经过1100 ℃×60 min正火+650 ℃×90 min回火后具备良好的微观组织和力学性能,其原始奥氏体晶粒无明显长大,马氏体板条组织平均晶粒尺寸约为6.0 μm,小角度晶界比率为59.6%,沿着原奥氏体晶界有纳米相析出,晶内马氏体界面处析出大量纳米相,此时,管材表现出良好的强塑性匹配,抗拉强度为1024 MPa、屈服强度为849 MPa、伸长率为17.3%。

保温时间对U75V重轨钢中夹杂物的影响

樊志明, 杨吉春, 张滢, 李向川, 朱君

2022, 47(6): 33-38. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.006

摘要 ( 62 )

PDF (3177KB) ( 36 )

通过真空感应炉冶炼U75V重轨钢,在箱式电阻炉中将试样加热到1100 ℃,分别保温30、60、90 min,使用扫描电镜对夹杂物进行分析。结果表明,未经热处理的试验钢中,夹杂物类型主要有3种,分别为MnS、Al₂O₃及MnS-Al₂O₃夹杂物。长条状MnS夹杂物随保温时间的延长有分裂趋势,保温90 min时,MnS夹杂物平均圆形度为1.86,与未经热处理的试样相比,圆形度降低了1.52。Al₂O₃夹杂物在保温30、60 min时,形态、大小变化不大,但数量减少,保温90 min时,部分Al₂O₃夹杂物尖锐棱角发生钝化,圆形度略微减小。试样经1100 ℃均热处理后,复合夹杂物增多,随着保温时间的延长,MnS-Al₂O₃夹杂物中MnS和Al₂O₃成分分布发生变化,外层的Al₂O₃有向内部运动的趋势,保温90 min时,夹杂物内部Al₂O₃富集,外包裹层中Al₂O₃含量极低,MnS-Al₂O₃夹杂物逐渐形成以Al₂O₃为核心,MnS外层包裹的复合型夹杂物,从而减小了对钢基体的损伤。

轧制变形量对Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

翟传田, 孙有平, 何江美, 孟祥超, 万斯雨

2022, 47(6): 39-45. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.007

摘要 ( 67 )

PDF (4531KB) ( 31 )

使用光学显微镜、动态机械热分析仪、X射线衍射仪和扫描电镜研究了不同轧制变形量对Mg-4Zn-2Y和Mg-4Zn-4Y合金显微组织、力学性能及阻尼性能的影响。结果表明,经轧制后合金中出现片层状的LPSO相;两种合金阻尼性能中与应变振幅无关的阻尼性能Q^-1₀随着轧制变形量的增加,其变化趋势基本一致,与应变振幅相关的阻尼性能Q^-1_h随着轧制变形量的增加而降低,Mg-4Zn-2Y合金以及Mg-4Zn-4Y合金的阻尼机制为位错型阻尼;随着轧制变形量的增加,合金断口中的韧窝数量增加,解理面减少,主要断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂;相同轧制变形量下,Mg-4Zn-4Y合金的强度优于Mg-4Zn-2Y合金,而阻尼性能要低于Mg-4Zn-2Y合金。

深冷处理对TC4钛合金退火过程中微观组织和力学性能的影响

李晓琛, 王世颖, 华天宇, 陈智栋

2022, 47(6): 46-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.008

摘要 ( 81 )

PDF (5071KB) ( 40 )

采用液氮直冷法在-196 ℃下分别对10%、20%和40%压下量的TC4双相钛合金进行12 h的深冷处理并进行500 ℃不同时间退火处理。利用光学显微镜对晶粒尺寸进行表征;利用扫描电镜(SEM)对α相和β相体积分数进行表征;利用维氏硬度仪、电子万能试验机分别对硬度和拉伸性能进行表征。通过晶粒尺寸以及α相和β相组织结构的变化,来分析材料的硬度和拉伸性能的变化原因。结果表明,随着退火时间的延长,深冷退火试样晶粒尺寸呈先下降后上升的规律,β相的体积分数逐渐减少,转变为α相。深冷12 h轧制态TC4钛合金经过1 h的退火处理后,晶粒尺寸出现小幅度的下降,这与退火过程中产生的较小晶粒有关,并且材料在轧制后继续深冷使得材料的变形能更高,在退火过程中容易产生更多的小晶粒,同时更有利于促进β相向α相转变,材料在500 ℃退火1 h时综合力学性能表现优异。当退火时间超过1 h后,材料内α相和β相两相体积分数的变化逐渐趋于平缓,并且随着退火时间的延长,晶粒粗化现象比较明显。因此,材料的强度和硬度均低于退火1 h时的强度和硬度。冷轧变形的TC4合金经12 h深冷后在500 ℃退火1 h较为理想,可获得较好的综合力学性能。

配分温度对0.2C-2.96Mn-1.73Si钢组织和力学性能的影响

冯树明, 万德成, 胡进朋, 李杰

2022, 47(6): 54-58. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.009

摘要 ( 105 )

PDF (2071KB) ( 24 )

对0.2C-2.96Mn-1.73Si钢进行IQP(Intercritical heating quenching and partitioning)处理,获得超细化铁素体、马氏体和残留奥氏体多相组织。采用SEM、XRD和拉伸试验机研究了配分温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随配分温度的升高,试验钢的抗拉强度逐渐下降,屈服强度和伸长率均先增大后减小。试验钢中残留奥氏体含量随配分温度的升高呈先增加后降低的趋势。配分温度为400 ℃时,残留奥氏体的含量最高,TRIP效应能够提供持久的加工硬化,试验钢获得了最高的均匀变形能力,抗拉强度为1444 MPa,伸长率为20.13%,强塑积达到29 GPa·%,综合力学性能最佳。

固溶处理对Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢组织与性能的影响

陈佳俊, 朱治愿, 李建强, 王守乾

2022, 47(6): 59-63. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.010

摘要 ( 80 )

PDF (3748KB) ( 29 )

利用XSL-4-12箱式热处理炉、ZEISS金相显微镜、HRS-150数显洛氏硬度计及拉伸试验机研究了固溶处理对Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢组织与性能的影响。结果表明,铁素体含量随着固溶温度的升高而增加,在930~960 ℃之间铁素体与奥氏体面积比达到1∶1,σ相的含量随着固溶温度的升高而逐渐减少,在960 ℃时仅有少量σ相存在于相界处,1020 ℃时由于锻造造成的奥氏体相分布不均的情况也得到了改善。合金硬度与抗拉强度随着固溶温度的上升呈现先下降后上升的趋势,分别在1020 ℃和1050 ℃达到最小值94.4 HRB和547 MPa,伸长率则随着固溶温度的升高呈现先上升后下降的趋势,在990 ℃时达到峰值41.5%。综合钢丝拉拔变形过程中材料的硬度、塑韧性及组织均匀性对材料成形性能的影响,Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢的固溶温度宜选择1020 ℃。

预拉伸变形量对2050铝锂合金组织和性能的影响

于娟, 冯朝辉, 赵唯一, 姚勇, 游文

2022, 47(6): 64-68. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.011

摘要 ( 76 )

PDF (2672KB) ( 118 )

通过拉伸试验、晶间腐蚀试验以及透射电镜(TEM)等方法对固溶处理后不同预拉伸变形量处理并人工时效后2050铝锂合金厚板室温拉伸性能、抗晶间腐蚀性能以及合金的微观组织形貌进行了研究。结果表明,随预拉伸变形量的增加,合金L向和LT向的屈服强度和抗拉强度逐渐增大,变形量＞4.0%后趋于平稳,伸长率逐渐降低后趋于稳定;随预拉伸变形量增加,腐蚀形貌由晶间腐蚀变为点蚀,点蚀深度逐渐减小。预拉伸变形促进了人工时效过程中晶内T₁相的弥散析出,降低了晶界处T₁相含量,因此提高了合金的强度和抗晶间腐蚀性能。预拉伸变形量为5.0%时,合金的强度和抗晶间腐蚀性能最佳。

冷却速度对支承辊用Cr5钢显微组织与力学性能的影响

白兴红, 赵席春, 赵德利, 王大鹏, 南玉静

2022, 47(6): 69-71. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.012

摘要 ( 69 )

PDF (2079KB) ( 36 )

采用金相显微镜、维氏硬度计、拉伸试验机、夏比摆锤试验机等,研究了冷却速度对支承辊用Cr5钢显微组织与力学性能的影响。结果表明,随着冷却速度的降低,组织中珠光体含量不断增加,试样强度和硬度逐渐下降,塑韧性相近。冷却速度≥3 ℃/min时,组织中珠光体体积分数≤30%,抗拉强度≥1025 MPa、屈服强度≥750 MPa、硬度≥45 HS、冲击吸收能量≥40 J。生产试验表明,采用强风冷冷却的热处理可使辊颈表面至一定深度处的力学性能达到油冷的效果,完全满足支承辊辊颈的力学性能要求。

真空退火对镀Al薄膜NdFeB磁体矫顽力和耐蚀性的影响

胡方勤, 史丰锴, 张青科, 赵宇, 肖涛

2022, 47(6): 72-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.013

摘要 ( 55 )

PDF (3040KB) ( 34 )

采用电弧离子镀技术在烧结NdFeB表面沉积一层Al薄膜,并进行真空退火热处理。利用扫描电镜、永磁材料测量系统、电化学工作站和盐雾试验箱等,研究了不同退火工艺对Al/NdFeB试样显微组织、磁性能和耐蚀性的影响。结果表明,随着退火温度的升高,矫顽力先升高后降低,550 ℃退火60 min时矫顽力最高,达到22.41 kOe,较镀态试样增幅7.6%,但耐蚀性有所降低;随着退火时间的增加,矫顽力先降低后升高,550 ℃退火5 min时矫顽力为22.16 kOe,且自腐蚀电流密度较基体NdFeB降低了1~2个数量级。550 ℃退火5 min试样具有较高的矫顽力和较好的耐蚀性能。

热处理对铜铝低温钎焊的影响

徐新犬, 方舟, 刘新宽, 王子延

2022, 47(6): 78-84. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.014

摘要 ( 62 )

PDF (2947KB) ( 20 )

研究了热处理温度和保温时间对低温钎焊Al/Sn-Bi/Cu接头强度的影响,采用光学显微镜和扫描电镜对接头界面显微组织和断口表面形貌进行了分析。结果表明,随着热处理温度的增加,焊接件的剪切强度表现出增加的趋势。随着热处理时间的增加,Al/Sn-Bi/Cu接头的剪切强度呈现出先增大后减小的趋势。钎焊时铜铝元素进入到钎焊层当中,主要以Cu-Al固溶体的形式存在,并随着热处理时间延长而聚集。热处理使钎缝内粗大的脆性Sn-Bi共晶组织变得细小且覆盖面积减小,从而增加接头强度,Cu-Al固溶体聚集和生长会降低接头强度。

形变对低碳微合金化热处理钢组织和性能的影响

严翔, 李德发, 官计生, 杨治争

2022, 47(6): 85-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.015

摘要 ( 46 )

PDF (2089KB) ( 19 )

对比研究了在线淬火+回火工艺和传统调质工艺对低碳微合金化船体结构用钢组织和性能的影响,并探讨了其强韧化机制。结果表明,相对于传统调质工艺,采用在线淬火+回火工艺时,控制轧制产生的形变结构提高了在线淬火冷却过程中的相变驱动力和形核率,获得了精细的板条贝氏体组织,并且有利于形成纳米级析出相和高密度位错,从而提高了低碳微合金化钢强度,又保证了良好的低温韧性,总体性能(R_p0.2=599 MPa,KV₂(-40 ℃)=272 J/cm²,A=24.5%)达到了590 MPa级船体用钢要求。

固溶处理对K447A高温合金碳化物组织的影响

吴文津, 李相辉, 李雪辰, 陈晶阳, 汤鑫

2022, 47(6): 89-92. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.016

摘要 ( 180 )

PDF (2512KB) ( 18 )

利用场发射扫描电镜分析了K447A合金在不同固溶+相同时效处理下碳化物的组织及析出行为。结果表明,铸态K447A合金中初生碳化物为MC型,呈块状、骨架状和汉字状,分布于枝晶间和晶界上;热处理后初生MC碳化物呈破碎状,表面形成一层γ'相包覆层,在热处理过程中,初生MC碳化物的成分发生变化,TaC、TiC、WC等初生碳化物发生了分解,HfC受影响程度最小;热处理后初生MC碳化物附近的枝晶间和残余共晶区域析出大量以HfC为主的细小弥散分布的颗粒状二次MC碳化物,1185 ℃固溶2 h+870 ℃时效20 h时,二次MC析出量最多。

固溶处理对TC4合金组织和硬度的影响

韩颢源, 杨涛, 邱娟, 杨刚, 余万华, 翟月雯, 周乐育

2022, 47(6): 93-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.017

摘要 ( 100 )

PDF (4050KB) ( 27 )

对TC4合金进行不同固溶处理,研究了固溶温度、保温时间、冷却方式对合金显微组织和硬度的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,TC4合金由等轴组织到双态组织再到全马氏体组织转变,硬度逐渐增加;达到高温平衡状态时,延长保温时间对TC4合金显微组织和硬度的影响不明显;当固溶温度分别为925 ℃和975 ℃时,随着冷却速率的降低,α相在冷却过程中发生扩散长大,β转变组织从α'马氏体变为次生α相+β相的片层组织,硬度分别从水冷条件下的359~389 HV0.2降为空冷条件下的318~327 HV0.2;炉冷后得到全等轴组织,硬度较低,约300 HV0.2。

淬火油温对40CrMnMo钢钻杆组织和性能的影响

钟彬, 陈义庆, 李琳, 高鹏, 伞宏宇, 艾芳芳, 田秀梅

2022, 47(6): 98-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.018

摘要 ( 79 )

PDF (3348KB) ( 26 )

利用硬度测试、显观组织观察、力学性能及冲击性能测试等研究淬火油温对40CrMnMo钢钻杆淬火态的显微组织和截面硬度,回火态的拉伸性能和冲击吸收能量的影响。结果表明,淬火油温对钻杆的微观组织和硬度影响显著,进一步影响回火后的力学性能、屈强比和冲击吸收能量。随着淬火油温的升高,冷却速度先升高后降低,油温30~50 ℃为宜,淬透性好,微观组织均匀,晶粒细小,回火后力学性能好,屈强比高,具有较高的冲击性能和较好的韧性,综合性能良好。

成形速度对7050铝合金锻件力学性能和断口形貌的影响

赵天生, 方羽, 孙誉宾

2022, 47(6): 103-106. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.019

摘要 ( 71 )

PDF (2486KB) ( 32 )

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、室温拉伸试验等研究了成形速度对7050铝合金锻件显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,随成形速度的增加,7050铝合金锻件的晶粒截面形貌逐渐由圆形过渡到细长状,且局部出现粗化。抗拉强度和屈服强度随成形速度增加呈先增加后减小的趋势,伸长率随成形速度的增加逐渐减小;当成形速度为2 mm/s时,抗拉强度、屈服强度分别达到608 MPa和560 MPa,伸长率为12.7%;当成形速度分别为2 mm/s和8 mm/s时,拉伸后试样的断裂形式以穿晶断裂为主,伴随着少量的第二相粗大颗粒和晶间断裂,且随着成形速度的减小,韧窝数量不断增加,韧窝深度也逐渐变深。实际热模锻生产成形速度宜选择2~8 mm/s。

固溶处理对奥氏体不锈钢07Cr18Ni11Nb高温力学性能的影响

舒玮, 王丽英

2022, 47(6): 107-110. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.020

摘要 ( 92 )

PDF (3312KB) ( 27 )

研究了固溶处理对奥氏体不锈钢07Cr18Ni11Nb高温力学性能的影响。结果发现,500、600 ℃高温屈服强度随固溶处理温度的升高逐渐降低,500、600 ℃高温抗拉强度无明显变化。当固溶处理温度≤1100 ℃时,奥氏体晶粒尺寸基本保持不变;当固溶处理温度＞1100 ℃后,奥氏体晶粒逐渐长大,固溶处理温度达到1200 ℃时,奥氏体晶粒尺寸可增大至100 μm以上。在600 ℃以下进行高温拉伸试验时,奥氏体晶界仍然是决定强化效果的重要因素,晶粒尺寸越小,高温屈服强度越高。

固溶冷却方式对GH4220合金螺栓力学性能的影响

樊开伦, 宋文俊, 戴爱丽, 余传魁, 裴烈勇, 刘勇德, 刘文成

2022, 47(6): 111-114. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.021

摘要 ( 55 )

PDF (1073KB) ( 20 )

将GH4220合金螺栓在1220 ℃固溶处理冷却阶段的冷却方式由标准热处理制度的空冷改为缓慢冷却(24 min冷却至1100 ℃保温1 min,之后空冷),利用SEM、微机控制电子万能试验机观察合金的晶界形态及力学性能的变化。结果表明,相比标准热处理制度,缓慢冷却处理以后,晶界锯齿状特征明显,晶界由平直晶界变为弯曲晶界。室温抗拉强度由标准热处理制度的1004 MPa提升至1143 MPa,提高了13.8%,950 ℃高温抗拉强度由标准热处理制度的478 MPa提升至532 MPa,提高了11.3%;940 ℃高温应力持久断裂时间提升尤为明显,由标准热处理制度的38.2 h提高到51.7 h,提高了35%。

退火温度对T4镀锡板组织性能的影响

王彬, 魏宝民

2022, 47(6): 115-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.022

摘要 ( 79 )

PDF (2361KB) ( 38 )

以0.19 mm规格T4冷轧镀锡板为研究对象,利用Gleeble-3500热模拟机进行退火及过时效退火模拟试验,分析了T4镀锡板退火温度对组织性能影响。结果表明,试验钢板再结晶开始温度约为575 ℃,再结晶结束温度为640~670 ℃。过时效退火温度为560 ℃时,试验钢处于再结晶初始阶段。过时效退火温度高于575 ℃,随着退火温度升高,再结晶程度越为充分。过时效退火温度达到640 ℃后,再结晶形核已经完成,逐渐形成无畸变新晶粒。此外,T4镀锡板经时效退火处理后,其硬度随过时效退火温度升高呈下降趋势,在540~640 ℃过时效退火因发生再结晶导致硬度降幅显著(49 HV),640~670 ℃过时效退火则硬度降幅较小(9 HV)。

高压热处理对35CrMo钢组织与硬度的影响

杨小禹, 李笑笑, 佟静, 胡树凯

2022, 47(6): 119-122. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.023

摘要 ( 99 )

PDF (3385KB) ( 18 )

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和硬度计分析和测试了35CrMo钢经高压热处理结合高温回火后的组织和硬度,并与传统调质工艺处理后作比较。结果表明,高压热处理后35CrMo钢经高温回火后可析出弥散分布的颗粒状碳化物,有效提高了35CrMo钢的硬度。经3 GPa压力、860 ℃×20 min高压热处理+550 ℃×60 min回火后,35CrMo钢的硬度为45 HRC,较同工艺传统调质处理提高了7.14%。

模拟正火温度对Q355E钢锻件组织和性能的影响

何春静, 庞庆海, 李洁, 殷立涛, 聂新林

2022, 47(6): 123-127. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.024

摘要 ( 84 )

PDF (2996KB) ( 22 )

利用模拟程控热处理炉进行300 mm×300 mm截面Q355E钢锻件心部材料的模拟正火处理试验,通过光学显微镜、扫描电镜、拉伸和冲击试验机,研究模拟正火温度对厚截面风电法兰用Q355E钢锻件组织和性能的影响。结果表明,模拟正火温度由780 ℃升高至900 ℃,并经580 ℃回火后,材料-50 ℃冲击吸收能量呈现先增加后降低的趋势,铁素体平均尺寸由14.73 μm降低至12.07 μm又增大至15.02 μm,珠光体的平均尺寸从3.69 μm增大至10.51 μm;模拟正火温度为820 ℃和840 ℃时,铁素体和珠光体组织均匀细小,珠光体呈条状和近等轴状分布,-50 ℃冲击吸收能量为183.8~211.1 J,试样剪切断面率在50%以上。对于300 mm×300 mm截面Q355E钢锻件,可选择820~840 ℃正火处理,以获得优良稳定的低温冲击吸收能量。

淬火工艺对粉末冶金马氏体不锈钢组织与性能的影响

刘少尊, 车洪艳, 李欧, 梁晨, 桂舜, 王铁军

2022, 47(6): 128-132. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.025

摘要 ( 71 )

PDF (2875KB) ( 29 )

研究了淬火工艺对粉末冶金超高碳不锈钢的微观组织与力学性能的影响。高碳铬粉末冶金不锈钢经900~1200 ℃淬火并于200 ℃回火后,碳化物主要为M₇C₃,少部分为MC,随淬火温度升高,马氏体中固溶碳增大,硬度与抗弯强度升高;经1150 ℃淬火与低温回火后,力学性能达到最佳,硬度为59 HRC,冲击吸收能量为18.9 J,抗弯强度为3079 MPa,碳化物均匀弥散分布于基体中,其中M₇C₃相平均尺寸约为2 μm,体积分数为17%,MC相尺寸为0.5 μm,体积分数为2%;经1200 ℃淬火后残留奥氏体体积分数为35%,导致硬度下降。

淬火冷却工艺对F460钢调质厚板组织与性能的影响

冯赞, 脱臣德, 欧阳藩

2022, 47(6): 133-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.026

摘要 ( 90 )

PDF (3665KB) ( 26 )

对120 mm厚的F460钢调质厚板采用相同的淬火回火温度,不同的淬火冷却速度处理,之后对钢板进行组织与性能对比,寻找该钢种的最佳热处理工艺。采用2 ℃/s冷速进行冷却的钢板,回火后强度最高,但是冲击性能不佳;适当降低淬火冷却速度后,钢板回火后强度有一定下降,但是冲击性能得到明显提升;继续降低淬火冷却速度,钢板回火后强度进一步下降,但是冲击性能提升有限。经组织分析,2 ℃/s冷速进行冷却淬火时,钢板回火后的组织为铁素体+贝氏体组织,组织中主要是贝氏体;冷却速度降低以后,钢板回火后组织为铁素体+退化珠光体组织,铁素体含量的增加,有利于钢板韧性的提升,残留奥氏体回火后形成的珠光体组织比较细小,能有效保证钢板的强度。通过对钢板的连续冷却转变曲线进行分析,钢板在冷却过程中先开始进行铁素体相变,溶质元素向奥氏体迁移。在钢板冷速较快时,铁素体中的碳化物迁移较少,奥氏体低温时转变成马氏体或者贝氏体;在钢板冷速较慢时,碳化物迁移到奥氏体内,提高奥氏体稳定性并保留到室温,形成残留奥氏体。残留奥氏体在后续的高温回火过程中,转变成珠光体。块状转变形成的铁素体组织与回火过程中形成的细小珠光体有利于钢板的强韧性匹配。

HIP温度对SLM制备TC4钛合金组织和力学性能的影响

吕周晋, 李好峰, 车立达, 吴战芳, 翟一多, 崔晓敏, 李向阳

2022, 47(6): 138-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.027

摘要 ( 68 )

PDF (3408KB) ( 22 )

以激光选区熔化技术(SLM)成型TC4钛合金为研究对象,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机等测试分析方法,研究了热等静压处理温度对TC4钛合金材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,SLM态TC4钛合金横截面微观组织由等轴状初生β晶粒组成,纵截面微观组织由呈外延生长的柱状初生β晶粒组成。晶粒内部以不同取向的针状α'马氏体相为主,纳米点状β相在初生马氏体间形核生长。在α+β两相区温度进行热等静压处理,TC4钛合金的组织由α相和β相组成。随着热等静压处理温度的升高,板条状α相粗化成短棒状,β相含量增加且发生一定粗化。随着热等静压处理温度的升高,材料的抗拉强度和屈服强度呈现降低的趋势,断面收缩率也呈下降趋势。热等静压处理工艺为910 ℃-110 MPa-2 h的TC4钛合金可获得最优的强韧性匹配。

真空低压渗碳热处理在重载齿轮上的应用

朱鹏凯, 徐燊, 陈旭阳, 张晓田, 李阳

2022, 47(6): 143-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.028

摘要 ( 72 )

PDF (2454KB) ( 23 )

研究了20CrMnTiH钢同步器齿毂经真空低压渗碳热处理后组织和性能的变化,并与气氛渗碳热处理工艺进行对比。结果表明,真空渗碳热处理后齿面位置处几乎无晶间氧化和非马氏体组织,在晶间氧化的控制上较大幅度优于气氛渗碳热处理工艺;高压气淬在齿毂类零件的热处理畸变控制方面优于油液淬火。

低Ni型LNG钢的热变形行为及力学性能

党玉珍, 蔡晓辉, 陈其源, 刘振宇

2022, 47(6): 148-154. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.029

摘要 ( 71 )

PDF (3092KB) ( 20 )

通过单道次、双道次压缩试验,研究了低Ni型LNG钢的高温奥氏体动态再结晶及静态再结晶行为,并采用两阶段控制轧制及超快速冷却技术进行不同轧制工艺下的热轧试验,通过热模拟及热轧试验研究了低Ni型LNG钢的热变形行为及力学性能。结果表明,在高温(1000~1050 ℃)、低应变速率(0.1~0.5 s^-1)下奥氏体容易发生动态再结晶,确定了发生再结晶的临界条件,并建立了动态再结晶动力学模型。试验钢在较高温度(800~1050 ℃)、较长道次间隔时间(60 s)下静态软化现象明显,容易发生静态再结晶。依据热模拟试验结果制定热轧试验工艺,通过控制精轧开轧温度和终轧温度调控高温奥氏体再结晶行为,从而细化晶粒,改善低Ni钢的冲击性能。精轧开轧温度920 ℃、终轧温度770 ℃时,低Ni钢的低温冲击吸收能量为180.1 J,屈服强度为595.1 MPa,抗拉强度为717.8 MPa。

含锡取向硅钢高温二次再结晶退火过程中抑制剂的析出特点

杨礼林, 郭晓雨, 张年迪, 韩强, 李涛

2022, 47(6): 155-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.030

摘要 ( 66 )

PDF (2025KB) ( 17 )

采用透射电镜研究了含锡取向硅钢高温二次再结晶退火过程中抑制剂的析出行为,分析了抑制剂对初次再结晶的抑制作用。结果表明,析出物除了常规的AlN和MnS外,还有少量Sn单质;其中AlN和MnS相是主要抑制剂,具有强烈的抑制作用;少量Sn相起辅助抑制作用,控制析出物AlN的尺寸和数量,有助于主抑制剂的弥散分布。抑制剂在600~700 ℃时开始析出长大,900 ℃显著长大,1020 ℃平均尺寸达到最大值;抑制剂的尺寸随退火温度升高而增大,体积分数、分布密度则先增大后减少。当退火温度达到1000 ℃时,析出物平均粒径约50.3 nm,体积分数最大约3.81%,分布密度约5.9×10¹⁴个/cm³。根据试验和Zener因子综合判定抑制力,Zener因子随退火温度升高而增加,在900 ℃达到最大139,析出物分布密度达到最大8.9×10¹⁴个/cm³;在1020 ℃时,Zener因子几乎为零,完成二次再结晶过程。

17-4PH不锈钢连续冷却转变及相变动力学

吴轲源, 刘云鹏, 李孔斋, 徐良乐

2022, 47(6): 161-167. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.031

摘要 ( 62 )

PDF (3240KB) ( 33 )

通过热模拟试验、X射线衍射、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法研究了17-4PH不锈钢连续冷却转变行为、奥氏体稳定化以及马氏体相变动力学。研究发现,在0.05~5 ℃/s冷却速度范围内,17-4PH不锈钢只发生马氏体转变,Ms和Mf分别为116 ℃和35 ℃;在0.05~0.3 ℃/s冷速范围内出现奥氏体稳定化现象,当冷速≥0.5 ℃/s时奥氏体稳定化现象消失。在0.05~5 ℃/s冷速范围内,试验钢中都有少量的NbC析出;而在冷速≤0.08 ℃/s时,试验钢中可析出一定数量弥散的纳米ε-Cu颗粒。此外,根据试验数据构建了预测17-4PH不锈钢马氏体相变动力学的K-M方程。

回火态AerMet100钢的热物理性能

焦清洋, 赵栋, 王新宇, 李世键

2022, 47(6): 168-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.032

摘要 ( 50 )

PDF (2493KB) ( 16 )

AerMet100钢是一种先进的二次硬化型Ni-Co-Cr系结构钢,通过试验获得了回火态AerMet100钢的密度、热应变、弹性模量、泊松比、热导率、流变应力随温度的变化情况,以及升温过程奥氏体转变Ac₁和Ac₃点,降温过程马氏体转变Ms点和马氏体转变系数K_m。最后基于获得的回火态AerMet100钢热物理性能数据,以齿轮淬火过程为例,采用SYSWELD有限元分析软件进行了仿真分析。结果表明,回火态AerMet100钢的室温组织为回火马氏体+残留奥氏体,在升温过程中奥氏体反应热焓为42 600 J/kg,其他热物理性能参数均在Ac₁~Ac₃范围内发生非线性变化,且测试状态和升温速度不同导致Ac₁和Ac₃存在差异,回火态AerMet100钢不同冷却速度下的Ms基本一致,约为213 ℃,马氏体转变系数K_m值为0.011 736。SYSWELD有限元仿真分析表明,试验获得的各项热物理性能数据可用于该钢的热处理模拟分析。

薄规格12MnNiVR储罐钢低屈强比控制策略

张跃飞, 王坤, 张学峰, 邹扬, 杜群超

2022, 47(6): 173-177. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.033

摘要 ( 74 )

PDF (2512KB) ( 18 )

利用力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜观察等方法分析了不同规格调质态12MnNiVR储罐钢显微组织对屈强比的影响。试验结果表明,12MnNiVR钢板淬火后主要组织为马氏体+部分针状铁素体/贝氏体铁素体,18 mm薄规格钢板的针状铁素体体积分数在10%~15%,而33.5 mm厚规格钢板的针状铁素体体积分数可以达到40%以上。通过优化薄规格钢板淬火冷速、淬火温度、回火温度等工艺参数,提高薄规格钢板针状铁素体体积分数,能够降低薄规格钢板屈强比。

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

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

摘要 ( 82 )

PDF (8432KB) ( 18 )

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。

核电主设备支承件用12MDV6铸钢成分及热处理工艺对性能的影响

尤申申, 于海华

2022, 47(6): 186-191. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.035

摘要 ( 59 )

PDF (2657KB) ( 21 )

利用拉伸试验、冲击试验、金相检测及成分检测等方法,通过对比不同成分及热处理工艺对核电主设备支承件用12MDV6铸钢力学性能的影响,提出合理的热处理工艺及成分控制措施。结果表明,回火温度对拉伸性能影响较大,适宜的回火温度为690 ℃;碳含量及合金当量增加会提高强度,合金当量对伸长率无明显影响;低温冲击性能的不合格主要是Al含量过高造成的,Al成分宏观偏析会造成低温冲击吸收能量的波动,为使冲击性能达到要求,宜将Al含量控制在0.018%以下。

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

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

摘要 ( 88 )

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。

VNbMoTaWCo高熵合金氮化物扩散阻挡层的制备及其热稳定性

李荣斌, 张霞, 蒋春霞

2022, 47(6): 196-201. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.037

摘要 ( 76 )

PDF (3684KB) ( 22 )

利用直流磁控溅射镀膜机设置不同氮气流量参数,制备VNbMoTaWCoN_x薄膜,氮气流量为20%时,在洁净的硅基底上沉积厚度约为15 nm的VNbMoTaWCoN₂₀高熵合金氮化物薄膜,并在其上面再溅镀一层厚度约为50 nm的Cu膜,最终形成Cu/VNbMoTaWCoN₂₀/Si 三层复合结构。采用四点探针电阻测试仪(FPP)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(SEM)对三层复合结构500 ℃退火前后的方块电阻、物相结构、粗糙度以及表面形貌进行了分析表征,研究了VNbMoTaWCoN₂₀高熵合金氮化物薄膜作为扩散阻挡层的热稳定性。研究结果表明,当氮气流量占比为20%时,VNbMoTaWCo₂₀高熵合金氮化物薄膜为非晶态,且出现了微量纳米晶;此氮气流量占比下制备的薄膜表面平整光滑、致密度最佳、粗糙度数值最小。Cu/VNbMoTaWCoN₂₀/Si三层复合结构进行500 ℃退火8 h后,Cu膜的方块电阻仍然维持在较低的数值,即0.065 Ω/sq,虽然Cu膜发生团聚,但是并未检测到高阻态Cu-Si化合物。VNbMoTaWCoN₂₀高熵合金氮化物薄膜作为扩散阻挡层在500 ℃温度下退火8 h后,表现出了优异的热稳定性。

TC4钛合金表面沉积CrAlSiN涂层的组织与性能

吴一若, 谢峰, 张月霞, 张毓军, 刘满红, 胡瀚杰, 陈全龙, 周志明

2022, 47(6): 202-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.038

摘要 ( 75 )

PDF (3807KB) ( 20 )

为了提高TC4钛合金表面硬度和耐磨性能,通过等离子渗氮技术和多弧离子镀技术相结合的方法对TC4钛合金进行表面改性处理。通过扫描电镜、维氏显微硬度计、三维轮廓仪、高速往复摩擦磨损试验仪和电化学工作站,对比研究了TC4钛合金、渗氮层和CrAlSiN涂层的显微组织、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,经渗氮处理后,TC4合金表面渗氮层硬度提高了约2倍,在此基础上制备的CrAlSiN涂层的平均硬度高达3222 HV0.025,涂层表面存在少许大颗粒和凹坑;CrAlSiN涂层平均摩擦因数为0.22,磨损机理主要为粘着磨损,对磨副的材料粘着到涂层表面,而涂层几乎无磨损,耐磨性能显著提高。CrAlSiN涂层的自腐蚀电位为-0.542 V,比TC4钛合金基体的自腐蚀电位-0.747 V正移了0.205 V,表明在渗氮层基础上沉积CrAlSiN涂层显著提高了合金的耐电化学腐蚀性能。

热喷涂工艺对NiCrFeAl/hBN复合涂层性能的影响

周子民, 熊声健, 陈皓晖, 李彰, 王长亮, 郭孟秋, 崔秀芳, 金国

2022, 47(6): 208-215. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.039

摘要 ( 76 )

PDF (2500KB) ( 31 )

为提升氧乙炔火焰喷涂NiCrFeAl/hBN复合涂层的力学性能,对氧乙炔火焰喷涂的氧燃比、喷枪速度及喷涂间距等3个主要参数,采用L₉(3⁴)正交试验方法,以涂层的表面洛氏硬度和结合强度性能为主要判定指标分析了不同工艺参数的影响主次关系,对最优工艺制备涂层性能进行了验证。结果表明,喷涂间距是影响涂层性能的主要因素,最优工艺参数为氧燃比(O₂/C₂H₂)26/20,枪速600 mm/s,间距12 mm,涂层内部组织更为均匀、熔融结合较好,表面平整、未熔颗粒较少,涂层平均结合强度高达10.3 MPa,表面平均洛氏硬度为54.9 HR15Y。

热障涂层对单晶高温合金多轴热机疲劳性能的影响

高栋, 钱凌翼, 郭云珊, 黄爱华

2022, 47(6): 216-221. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.040

摘要 ( 57 )

PDF (2571KB) ( 34 )

采用电子束物理气相沉积工艺在CMSX-4单晶合金空心试管表面制备了Y₂O₃(7%~8%,质量分数)-ZrO₂热障涂层,然后在500~1000 ℃范围内对带/不带涂层试样进行了机械应变控制的热机械疲劳(TMF)和热梯度机械疲劳试验(TGMF)。结果表明,热障涂层可在一定程度上提高单晶合金试棒的疲劳寿命,同时,在相同的应变幅值下,同相位带热障涂层试样的热梯度机械疲劳寿命略高于反相位带涂层试样。试样的断口分析结果表明,同相位热机疲劳和反相位热机疲劳断口呈现显著差异,反相位疲劳试样断口具有明显的疲劳辉纹,材料蠕变和氧化对断口影响较小;同相位试样断口则明显与材料的蠕变和氧化相关。

激光熔覆原位合成WC单道成形控制方法

肖石洪, 练国富, 黄旭, 冯美艳

2022, 47(6): 222-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.041

摘要 ( 63 )

PDF (4217KB) ( 24 )

采用响应面法中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量、WC粉末配比与熔覆层宽度、高度、横截面积之间的数学模型,通过方差分析和模型验证,验证了数学模型的准确性。熔覆层的宽度与激光功率成正比,与扫描速度、气流量、粉末配比成反比;熔覆层的高度和横截面积与激光功率成正比,与扫描速度、粉末配比成反比。最后以熔覆层宽度和横截面积最大,高度最小为目标优化工艺参数,通过试验验证获得熔覆层宽度、高度和横截面积预测值和实际值误差分别为9.439%、5.153%、4.835%,平均误差率低于6.5%,进一步验证了所建立模型的准确性。研究结果为WC激光熔覆原位合成成形质量的预测、控制及工艺参数优化提供理论参考依据。

喷丸处理对不锈钢表面影响的研究

张俊双, 刘凤铃, 唐涛, 陈泷, 兰伟

2022, 47(6): 232-239. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.042

摘要 ( 78 )

PDF (3781KB) ( 25 )

从喷丸强化方法对不锈钢表面硬度、磁性能、残余应力等方面进行了剖析,并综述了喷丸参数对不锈钢材料性能的影响,揭示喷丸强化机制,分析了喷丸对不锈钢残余应力的影响。详细介绍了材料属性与硬度的关系,以及喷丸时间、丸料大小等因素对不锈钢表面性能的影响,并展望了喷丸在不锈钢表面处理的发展方向。

气体渗氮对F92钢在700 ℃空气中氧化行为的影响

汪博, 黄一君, 熊定标, 赵炜炜, 楼玉民, 赵宁宁

2022, 47(6): 240-248. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.043

摘要 ( 62 )

PDF (5494KB) ( 19 )

利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)研究了F92钢供货态和渗氮后在700 ℃静态空气中的高温氧化行为,阐述了气体渗氮对F92钢氧化行为的影响。研究表明,渗氮后F92钢表面形成了氮的过饱和膨胀铁素体相和CrN相。供货态F92钢表面生成了薄且致密的(Cr, Fe, Mn)₂O₃和MnCr₂O₄氧化层,具有良好的保护性。此外,供货态F92钢表面有两种瘤状氧化物生成,一种由连续的Fe₂O₃构成,另一种独立的由外层Fe₂O₃和内层富Cr的(Cr, Fe, Mn)₃O₄组成。渗氮加剧了F92钢的氧化,基体内部观察到了内氧化区。渗氮试样表面氧化膜呈双层结构,其中,外层为Fe₂O₃,内层为富Cr的Fe-Cr氧化物。F92钢渗氮过程中形成的膨胀氮过饱和铁素体相和CrN相以及氧化过程中析出的CrN沉淀相降低了铬的活性,阻碍了有保护性的富铬氧化物的生成,从而导致抗氧化性能的下降。

真空炉隔热屏保温效果的数值仿真

王硕彬, 丛培武, 陆文林, 杜春辉, 陈旭阳

2022, 47(6): 249-252. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.044

摘要 ( 70 )

PDF (1645KB) ( 20 )

金属炉胆的真空炉主要用于处理一些对真空气氛要求较高的金属产品,炉胆的隔热屏制造成本较高并且不易改动。通过对WZDGQ-40型真空炉的金属隔热屏保温效果进行仿真研究,得到每层隔热屏的温度场情况。结果表明,调整中间两发热带的距离为200 mm时,炉胆外层温度降低80 ℃。合理的发热带宽度和发热带间距能够较好提高炉胆的保温效果,为今后该类型装备制造提供一定的参考价值。

激光冲击波传播特性对E690钢表面微凹坑动态塑性变形的影响

王志敏, 黄春玲, 曹宇鹏

2022, 47(6): 253-258. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.045

摘要 ( 52 )

PDF (3070KB) ( 18 )

为研究激光冲击次数以及多次冲击过程中冲击波的传播特性对微凹坑动态塑性变形的影响,利用ABAQUS有限元软件分析了应力波在E690高强钢中的传播规律及微凹坑动态塑性应变规律,并设计试验验证了仿真的准确性。结果表明,由冲击压力引起的应力波在材料深度方向的衰减呈现先快后慢的特性,第3次和第4次冲击过程中应力波的衰减速度基本接近。受冲击波动态传播过程中表面波与纵波协同作用的影响,微凹坑表面塑性变形深度整体呈现沿光斑中心径向向四周递减,对比冲击1~4次后微凹坑深度方向塑性变形的测试结果与模拟结果,最大误差为4.80%,仿真模型准确可靠。同时,多次冲击后表面硬度增加趋势变缓,4次冲击后微凹坑表面出现硬化饱和现象。

碳化硅真空烧结炉温度场数值模拟与系统优化

熊梨, 张登春, 宋石初, 陈霖

2022, 47(6): 259-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.046

摘要 ( 78 )

PDF (3115KB) ( 22 )

为了提高碳化硅真空烧结炉加热系统的加热效率和温度均匀性,以ZSD4.5-1150C真空高温烧结炉为参考建模,采用Ansys Fluent软件、DO辐射模型,模拟了空载状态下真空烧结炉的瞬态温度分布规律,并与实测数据进行对比,最大误差在10%以内。在此基础上,进一步研究加热速率、加热管直径、加热管与有效加热区间距对加热系统温度分布特性及加热效率的影响,并对加热系统进行优化。结果表明,适当增大加热速率和加热管直径,可有效提高加热系统的加热效率和温度均匀性,加热管与有效加热区间距对加热系统性能影响不大;具体优化方案为加热速率9 K/min、加热管直径ø45 mm、加热管与有效加热区间距50 mm,优化后系统加热时间减少了60 min,加热效率提高了30%,温度均匀性满足工艺要求。

G12MnMo7-4钢异常组织分析及调质工艺优化

常有余, 宋仲明, 李富燕, 苟春林

2022, 47(6): 266-269. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.047

摘要 ( 67 )

PDF (3242KB) ( 18 )

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、万能试验机、显微维氏硬度计等对调质态G12MnMo7-4钢铸件出现异常组织原因进行分析,并对其调质工艺做了优化。结果表明,因G12MnMo7-4钢属于低碳合金钢,调质淬火温度较高,致使局部产生过热异常组织;经改进调质工艺(870 ℃保温3 h急冷淬火+580 ℃保温3 h回火)处理后,组织为较细的回火索氏体,且综合性能良好,满足产品技术条件要求。

590 MPa级低合金高强度热镀锌钢板表面亮点缺陷分析

赵川翔

2022, 47(6): 270-273. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.048

摘要 ( 80 )

PDF (2022KB) ( 33 )

采用SEM、EDS分析了590 MPa级低合金高强度热镀锌钢板表面亮点缺陷的形貌及成分。结果表明,低合金高强钢中合金元素选择性氧化析出的颗粒物尺寸较小时,可以被Zn液中Al完全还原。对比正常位置,析出物颗粒位置没有形成完整致密的Fe₂Al₅Zn_x抑制层,在后续热镀锌过程中,该位置Zn-Fe反应扩散快,镀层生长厚。光整时,该位置形成的压缩片状结构相互连结,宏观表征为表面亮点缺陷。通过降低炉内露点可以抑制低合金高强钢表面合金元素外氧化,进而防止镀层表面亮点缺陷产生。

气体氮碳共渗SPCC钢表面硬度超低的原因分析及解决措施

高晓辉

2022, 47(6): 274-276. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.06.049

摘要 ( 103 )

PDF (1149KB) ( 26 )

SPCC钢在试产中满足技术要求,但是在量产后出现表面硬度超低的情况,分析来料、制程、检测各过程要素后确定了原因,并与客户协商解决产品表面硬度超低的问题。根据对可能原因的验证与检测,最终确定是产品表面结构与检测方式不匹配导致硬度偏低,产品表面的车刀纹影响了检测设备的准确性。改进后的硬度检测采用不切割镶嵌、直接抛光的方式,检测位置仅选择“波峰”位置。

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