金属热处理

黄元春, 王舟, 马尚坤

2022, 47(10): 1-9. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.001

摘要 ( 70 )

PDF (658KB) ( 55 )

采用DSC、SEM、EDS、OM等检测方法研究了Mg-9.8Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金铸锭在505~535 ℃均匀化处理0~84 h后的组织演变规律。结果表明,铸态组织呈枝晶状,第二相含量为19.86%,晶间第二相主要由白色点状共晶相和块状LPSO相组成,晶内第二相为少量针状LPSO相、花瓣状Zr团簇相和方形富稀土相。均匀化处理后的LPSO相形貌为晶间块状和晶内片层状两种。晶内片层状LPSO相的含量受均匀化温度和均匀化时间的影响。在505~525 ℃下,晶内片层状LPSO相随均匀化温度的升高,生长速度加快,数量增多。在相同均匀化温度下延长保温时间,晶内片层状LPSO相沿晶界向基体内部析出,贯穿晶粒后开始粗化。535 ℃下晶间块状LPSO相转变为W相,晶内片层状LPSO相溶解进入基体。晶间LPSO相对晶界迁移起钉扎作用,在505~525 ℃均匀化,随着保温时间的延长,晶粒长大幅度并不明显。在535 ℃均匀化,晶间LPSO相大量溶解,晶粒开始急剧长大。

热处理对3D打印制备GH4169合金组织与性能的影响

孙兵兵, 姜涛, 雷杨, 陈冰清, 曾天翼, 王威

2022, 47(10): 10-14. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.002

摘要 ( 72 )

PDF (582KB) ( 38 )

通过选区激光熔化(SLM)技术三维打印(3D priting)制备了GH4169合金板状试样,并对其进行了热处理。采用三维原子探针技术(3DAP)以及附带原位拉伸功能的扫描电镜(SEM)对热处理前后试样的显微组织及力学性能进行了检测。结果表明,打印态GH4169合金中熔池和晶粒内部均为凝固枝晶组织,合金元素分布均匀。经过热处理后,基体中形成了大量细小γ″相和γ′相;拉伸试验结果显示,3D打印GH4169合金热处理后具有更优的力学性能,这归因于枝晶组织的消失、有害δ相的减少以及大量纳米级γ″相和γ′相在基体中的析出。

马氏体时效钢等温时效析出行为

方慧亮, 呼陟宇, 吕萌, 伍健, 翟亭亭, 薛春江, 王海燕

2022, 47(10): 15-18. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.003

摘要 ( 62 )

PDF (579KB) ( 26 )

以马氏体时效钢为研究对象,将试验钢经900 ℃固溶后,再进行500 ℃等温时效处理,采用光学显微镜、扫描电镜及维氏硬度计表征了时效过程中其显微组织与析出相及硬度变化规律,在此基础上,分析了时效工艺对马氏体时效钢显微硬度变化的影响。结果表明,在时效初期,试验钢硬度增幅明显,并于12 h时达到峰值,为585 HV30。随着时效时间进一步延长,试验钢进入过时效状态,硬度开始缓慢下降。试验钢基体由板条马氏体与残留奥氏体组成,且基体分布着细小弥散的第二相颗粒。时效0.5 h时,析出相尺寸为5~10 nm,当时效达到12 h时,析出相缓慢长大至20~25 nm。

回火温度对V-N微合金化铸钢组织及性能的影响

王晓东, 陈蕴博, 左玲立, 毛丰, 张程, 陈冲, 王舒, 崔海林

2022, 47(10): 19-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.004

摘要 ( 65 )

PDF (579KB) ( 32 )

采用真空熔炼炉制备了两种不同V含量的微合金化铸钢,并对其进行了正火+淬火+不同温度回火处理,研究了回火温度对试验钢组织及性能的影响。结果表明,V含量的增加促进了碳氮化物的析出,降低了C、N在马氏体中的固溶度,使铸钢的冲击吸收能量有所提高。当回火温度低于400 ℃时,强化机制以固溶强化为主,当回火温度高于400 ℃时,强化机制以析出强化为主。V含量的增加还促进了碳氮化物在高温回火时由短杆状向球状的转变,从而有效改善了高温回火脆性。

形变热处理对Cu-Ti-Fe-Sn合金组织与性能的影响

靖青秀, 孙玉晴, 肖翔鹏, 魏渺, 彭勇, 黄晓东

2022, 47(10): 24-30. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.005

摘要 ( 52 )

PDF (583KB) ( 31 )

利用真空熔炼法制备了Cu-3Ti-0.2Fe-1Sn合金,通过均匀化退火、固溶+冷轧(变形量分别为40%、60%、80%)+450 ℃时效处理,研究了形变热处理对Cu-3Ti-0.2Fe-1Sn合金显微组织、导电率及硬度的影响。结果表明:真空熔炼制得的 Cu-3Ti-0.2Fe-1Sn合金铸态组织中含有大量的枝状晶组织,经固溶处理后组织中出现了晶粒长大;铸态合金的硬度和导电率分别为178.1 HV和10.85%IACS,固溶处理后硬度和导电率都相应降低,分别为102.7 HV和4.58%IACS。经过冷变形和时效处理后Cu-3Ti-0.2Fe-1Sn合金硬度明显提高,变形量为60%时,时效480 min时硬度达到峰值,合金硬度为310.2 HV,此时合金的导电率为18.59%IACS。

退火时间对冷轧中碳Cr-Mo钢微观组织的影响

吝冉, 杨丽娜, 冯运莉, 李杰

2022, 47(10): 31-35. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.006

摘要 ( 61 )

PDF (582KB) ( 25 )

通过SEM观察和EBSD技术研究了冷轧中碳Cr-Mo钢在600 ℃退火不同时间后的组织演变规律。结果表明,随退火时间的延长,渗碳体颗粒分布越弥散,并且球化越来越明显,变形后的铁素体条带转变为铁素体等轴晶粒。晶粒内部渗碳体颗粒较小,晶界处渗碳体颗粒较大,部分呈连续分布,且晶粒尺寸不断增大,但在退火时间小于240 min时,晶粒长大不明显,进一步延长保温时间后,晶粒尺寸增长变快。当保温时间从15 min延长到120 min和480 min时,铁素体平均晶粒尺寸从0.670 μm长大到0.732 μm和2.000 μm。在退火0~120、120~240、240~360和360~480 min时段的晶粒长大速率分别为55.7%、9.7%、74.3%和42.9%,其中0~15 min时晶粒尺寸的增长比例高达42.6%。在退火0~120 min时段,晶粒长大速率相对较大,从节约能源的角度考虑,退火时间可以定在120 min。

3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变

罗旭东, 祖立成, 王飞, 张新宇, 陈金生, 秦俊杰

2022, 47(10): 36-45. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.007

摘要 ( 52 )

PDF (583KB) ( 20 )

利用热分析仪、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等方法研究了3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变。结果表明,晶粒尺寸、二次枝晶间距和金属间化合物尺寸从铸锭心部至铸锭表层逐渐减小。当均匀化温度为590 ℃时,α-Al晶体内析出细小颗粒状的Al₆Mn;随均匀化温度的提高,颗粒状析出相不断溶解并促进针棒状析出相长大;当均匀化温度为640 ℃时,针棒状析出相开始溶解,至650 ℃时完全溶解。金属间化合物Al₆(Fe,Mn)和Al₆Mn随均匀化温度的升高而变得圆滑球化,部分Al₆(Fe,Mn)在均匀化过程中转变为Al(Fe,Mn)Si。3003铝合金热轧卷材的晶粒组织在厚度方向上存在不均匀性,冷轧和中间退火后有所改善。3003铝合金卷材中的化合物沿轧制方向成行排列,具有明显的方向性,其中大尺寸化合物的比例随加工率的增大逐渐降低。均匀化可以改善3003铝合金的成分和组织均匀性,改善合金的塑性。变形加工在提高3003铝合金强度的同时降低了合金的塑性。中间退火过程中纤维状的变形组织转变为再结晶组织,消除了硬化现象,合金的塑性得到改善。

稀土La对NbC在700 ℃等温析出行为的影响

雷梓华, 方琪, 金自力, 孙伟, 熊东东

2022, 47(10): 46-51. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.008

摘要 ( 55 )

PDF (581KB) ( 20 )

对不同稀土La含量(0、0.0006%和0.0048%)的Nb微合金化试验钢进行1250 ℃固溶+700 ℃盐浴等温处理,研究了在铁素体区等温不同时间下,稀土对NbC析出行为的影响。结果表明,在钢中加入稀土La能够促进Nb在1250 ℃时的固溶,未溶第二相数量减少;700 ℃等温时,在析出开始阶段,稀土的促进作用相对较弱,随着等温时间的延长,稀土的促进作用逐渐显著。稀土La使NbC析出动力学曲线左移,加入0.0048%La使NbC析出开始时间由199 s缩短至125 s,结束时间由35 183 s缩短至29 128 s;等温时间为10^4.25 s时,与不加稀土时相比,添加稀土后试验钢在铁素体区700 ℃等温10^4.25 s后析出的NbC第二相尺寸小,不加稀土时NbC尺寸主要分布在10~20 nm,占42.8%,而添加0.0006%La和0.0048%La时,NbC尺寸主要分布在1~10 nm之间,分别占53.6%和64.3%,表明稀土La的添加使NbC尺寸得到了明显的细化。

轴类锻件用中锰钢的高温热塑性

栾玉琦, 吴红艳, 王琬淇, 高秀华, 杜林秀

2022, 47(10): 52-57. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.009

摘要 ( 46 )

PDF (581KB) ( 21 )

对轴类锻件用中锰钢进行了高温热塑性研究。在不同温度下对试验钢进行了不同应变速率的高温拉伸试验,绘制了试验钢在不同条件下的高温热塑性曲线,并通过研究高温拉伸断口的形貌和组织分布,分析其断裂机理。结果表明,试验钢在650~1200 ℃范围内断面收缩率均达60%以上,热塑性良好,无脆性温度区。试验钢的高温拉伸断口附近组织为马氏体组织,在热塑性稍差的温度点(750,900 ℃)对应的组织中含有少量先共析铁素体。试验钢在650~1050 ℃范围内的断裂方式为穿晶韧性断裂,在1100~1200 ℃的断裂方式为沿晶断裂。

马氏体TiAl合金的热变形行为

邢晨, 程亮, 朱彬, 陈逸

2022, 47(10): 58-64. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.010

摘要 ( 46 )

PDF (588KB) ( 27 )

为研究马氏体TiAl合金的热变形行为,对Ti-42.1Al-8.3V合金进行1320 ℃油淬,得到马氏体,然后利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了马氏体在变形温度为1000~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s^-1下的热变形行为。利用背散射电子成像(BSE)和背散射衍射(EBSD)研究了热变形参数对TiAl合金显微组织的影响,通过分析真应力-真应变曲线,结合双曲正弦方程建立了本构方程。结果表明,马氏体TiAl合金的流变应力曲线符合动态再结晶特征,峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;通过计算得到n为2.175,变形激活能Q为595.79 kJ/mol,并构建了马氏体TiAl合金的本构方程;在热变形后,TiAl合金中近等边三角形排布的马氏体转变成α₂/γ片层结构。随着变形温度的升高和应变速率的减小,α₂/γ片层逐步被再结晶晶粒替代,最后在变形温度为1100 ℃、应变速率为0.001 s^-1条件下全部转化为等轴晶。另外,随着应变速率的降低和变形温度的升高,晶粒充分长大,逐渐粗化。

冷却速率对Ti_40.9Zr_30.4Nb_4.2Cu₇Ni_1.7Be_15.8内生型非晶合金复合材料组织及性能的影响

夏士超, 耿铁强, 李文, 李宏, 朱正旺

2022, 47(10): 65-70. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.011

摘要 ( 41 )

PDF (579KB) ( 19 )

探究了冷却速率对Ti_40.9Zr_30.4Nb_4.2Cu₇Ni_1.7Be_15.8内生型非晶合金复合材料组织结构及力学性能的影响。采用铜模铸造法制备内生型非晶复合材料,通过控制复合材料的尺寸来控制冷却速率,尺寸越大冷却速率越慢。利用XRD、SEM、DSC、万能力学试验机等对非晶合金复合材料的组织结构及力学性能等进行表征。结果表明,随冷却速率的降低,枝晶相发生熟化且尺寸增大;压缩试验证明,冷却速率显著影响复合材料的压缩性能,随冷却速率的降低,加工硬化能力变强,抗压强度显著提高,最高达到1921 MPa,但屈服强度略有降低;拉伸试验证明,冷却速率对非晶复合材料的屈服强度和抗拉强度等影响不大,最高抗拉强度达到1469 MPa。

Mg对X80管线钢夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响

田俊, 苏丽娟, 吴静, 黄圣珑, 王德永

2022, 47(10): 71-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.012

摘要 ( 46 )

PDF (585KB) ( 19 )

在实验室条件下,对X80钢进行了镁处理和热处理试验,分析了镁对钢中夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,镁处理后,钢中钙铝酸盐类夹杂物含量减少,MgO·Al₂O₃夹杂物含量增加。Mg含量进一步增加,钢中会形成MgO夹杂物,导致MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夹杂物含量减少。镁处理对钢中硫化物、碳化物和氮化物的类型和含量影响不大。镁处理可使钢中小尺寸夹杂物数量增加,夹杂物尺寸平均值减小。镁处理X80钢热处理后,钢中夹杂物主要为尺寸小于1 μm的MgO·Al₂O₃,具有钉扎晶界的作用,从而使镁处理后试样的奥氏体晶粒尺寸明显减小。

合金元素的变化对20MnCr5钢齿轮渗碳淬火后性能的影响

张玉全, 陈勇, 臧立彬, 巨东英, 周乐育, 王再宙, 贾纪鹏

2022, 47(10): 78-87. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.013

摘要 ( 62 )

PDF (578KB) ( 22 )

为探究合金元素变化对渗碳淬火齿轮性能的影响规律,以20MnCr5低碳合金钢制齿轮为研究对象,利用JMatPro软件计算得到两种含不同合金元素的20MnCr5钢的材料性能参数;基于有限元方法开展齿轮渗碳淬火模拟分析,根据实际热处理工艺路线,建立渗碳淬火过程的数学模型,通过COSMAP软件模拟了齿轮的渗碳淬火热处理工艺过程,对比分析合金元素变化对渗碳淬火20MnCr5钢齿轮的温度场、组织场和硬度场的作用结果。研究表明,模拟值与试验值具有较好的一致性。温度场和渗碳层对合金元素含量的变化反应不明显,而渗碳淬火后的组织分布和硬度分布受C、Mn、Cr、Al等合金元素变化的影响较大。

Q345FRE耐火钢SH-CCT曲线测定与分析

刘攀, 王红鸿, 鄢文泽, 彭思远

2022, 47(10): 88-93. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.014

摘要 ( 34 )

PDF (584KB) ( 18 )

利用Gleeble-3500试验机对Q345FRE耐火钢进行了焊接热模拟,结合膨胀法、杠杆法、金相分析与硬度测试,测得了Q345FRE耐火钢焊接热影响区在不同t_8/5条件下的相变温度,并绘制了焊接热影响区连续冷却转变曲线(SH-CCT),研究了其焊接热影响区在不同t_8/5条件下的组织变化规律。结果表明,当t_8/5为3~80 s时,Q345FRE耐火钢热影响区组织为贝氏体;当t_8/5为80~300 s时,其组织为贝氏体、铁素体和珠光体;当t_8/5为300~600 s时,其组织为铁素体和珠光体。随着t_8/5的增大,其焊接热影响区的组织硬度减小。为保持组织稳定性,Q345FRE耐火钢焊接线能量的适当选取范围为15~150 kJ/cm。

Co对Cu-Cr合金组织和性能的影响

龚清华, 刘健, 陈辉明, 谢伟滨, 汪航, 杨斌

2022, 47(10): 94-98. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.015

摘要 ( 57 )

PDF (582KB) ( 28 )

研究了Cu-Cr-Co合金经80%变形量冷轧和450 ℃时效后的组织和性能,并与Cr-Cr合金进行了对比。结果表明, Cu-0.66Cr-0.05Co和Cu-0.62Cr-0.22Co合金的性能在450 ℃时效4 h时达到峰值,此时的抗拉强度、硬度及导电率分别为376 MPa和410 MPa、143.7 HV0.5和138.4 HV0.5、84.1%IACS和66.2%IACS。峰时效态Cu-Cr-Co合金析出相为体心立方结构(bcc),并与基体呈Nishiyama-Wassermann取向关系,Co含量对Cu-Cr-Co合金的晶粒形貌几乎没有影响。与Cu-Cr合金相比,Co的加入使合金时效的时间延长,硬度有所增加,抗软化性能提高,但抗拉强度和导电率均下降。由于Cu和Co在422 ℃以上具有一定的固溶度,在时效过程中部分Co逐渐固溶进基体中,形成固溶体,并没有与预测一样分布在析出相外围,降低了合金综合性能。

热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响

王英虎, 郑淮北, 宋令玺, 刘庭耀

2022, 47(10): 99-106. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.016

摘要 ( 43 )

PDF (584KB) ( 21 )

使用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜及Phenom Partical X扫描电镜能谱仪研究了热变形工艺对铈-硫易切削不锈钢中硫化物形态演变的影响。铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状形式沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物。在800~1100 ℃温度范围内,随着变形量的增加,硫化物的分布密度逐渐增加,平均面积逐渐减小。在800~1000 ℃温度范围内,随着变形量从10%增加到70%,长宽比≤3的硫化物所占比例逐渐减小,当变形温度为1100 ℃并且变形量增加到70%时,长宽比≤3的硫化物所占比例又略有增加,硫化物发生熔断或重新形核。在10%~70%变形范围内,硫化物的相对塑性升高,在30%变形量达到峰值后又逐渐降低。在800~1100 ℃温度范围内,当变形量不变时,硫化物的相对塑性随变形温度的增加而降低。高温大变形更容易得到均匀弥散细小的硫化物。

Inconel 600合金的微观组织及其热加工图

周宇森, 程晓农, 罗锐, 高佩, 刘瑜, 袁志钟

2022, 47(10): 107-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.017

摘要 ( 91 )

PDF (567KB) ( 26 )

利用Gleeble-3500试验机进行热压缩试验,绘制了Inconel 600合金的热加工图,对热加工图不同区域对应的微观组织进行了研究,并利用热加工图给出的热加工窗口进行了实际的热挤压生产。结果表明,在大应变量0.6下变形时热加工窗口总体稳定在低应变速率0.01~0.1 s^-1区域和高应变速率10 s^-1下的1150~1200 ℃区域。实际生产的管材具有良好的宏观形貌,显微组织基本为存在孪晶的等轴再结晶晶粒,晶粒尺寸较退火态合金发生了细化。

退火温度对铜铝复合板界面相演化及性能的影响

郑伟波, 骆宗安, 王明坤, 谢广明, 王宇豪, 索井港

2022, 47(10): 113-118. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.018

摘要 ( 45 )

PDF (565KB) ( 27 )

采用冷轧复合法制备铜铝复合板,研究退火温度对复合界面金属间化合物的演化及性能的影响。利用电子探针(EPMA)观察复合界面结构,结合EDS、XRD分析界面物相成分,通过剥离测试和室温拉伸试验表征复合板的结合性能。结果表明,随着退火温度的升高,复合界面扩散层增厚,依次生成CuAl₂、Cu₉Al₄和CuAl 3种金属间化合物。CuAl₂和CuAl相的生成破坏了界面结合,导致剥离强度显著下降。在300 ℃及以上温度退火时,复合板发生回复和再结晶软化,其整体拉伸性能优异。综合考虑拉伸性能及剥离强度,冷轧复合法制备铜铝复合板的最佳退火温度为300 ℃。

细化无碳化物贝氏体无缝钢管组织的热处理工艺

程巨强

2022, 47(10): 119-123. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.019

摘要 ( 46 )

PDF (568KB) ( 19 )

研究了不同热处理工艺下无碳化物贝氏体无缝钢管的显微组织和力学性能。结果表明,热轧态无碳化物贝氏体无缝钢管的组织粗大,强度较高,韧性很低。热轧+低温回火后韧性的提高幅度不大,仍然较低。热轧+正火+低温回火可以改善无碳化物贝氏体无缝钢管的韧性,但仍存在部分粗大的组织。热轧后先长时间高温回火(690 ℃×300 min),再正火和低温回火可以细化无碳化物贝氏体无缝钢管的组织,消除组织遗传性,大幅度提高韧性,冲击断裂特征由脆性断裂转变为韧性断裂。

罩式退火工艺的升温速率对无取向硅钢织构及性能的影响

苏志贺, 金自力, 吴忠旺, 崔元林, 任慧平, 赵小龙, 罗晓阳, 狄彦军

2022, 47(10): 124-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.020

摘要 ( 42 )

PDF (572KB) ( 20 )

研究了罩式退火工艺的升温速率对0.8%Si无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响。结果表明,经过不同升温速率退火后,无取向硅钢的再结晶织构主要为{111}织构,伴随有{110}、{100}织构。随着退火升温速率的提高,晶粒尺寸逐渐增大,{111}织构明显减弱,{110}织构明显增强,{100}织构没有明显变化,铁损P_1.5/50逐渐降低,磁感应强度B₅₀₀₀逐渐增强。但当升温速率由80 ℃/h升高至100 ℃/h时,{111}织构出现一定程度的增强,{110}织构出现减弱,{100}织构没有明显变化,铁损P_1.5/50增大,磁感应强度B₅₀₀₀减小。在退火升温速率为80 ℃/h时,无取向硅钢可获得最优的磁性能:P_1.5/50=4.249 W/kg,B₅₀₀₀=1.715 T。

提高渗碳淬火齿轮硬度的后处理工艺

赵少甫, 许鸿翔, 王红伟, 李子岩, 陈岩, 李纪强, 陈生超, 戎泽玉

2022, 47(10): 129-134. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.021

摘要 ( 60 )

PDF (565KB) ( 21 )

研究了20Cr2Ni4A钢渗碳淬火齿轮在低温回火后硬度较低时进行后冷处理和后低温回火处理对表面硬度、有效硬化层深度及心部硬度的影响。结果表明,20Cr2Ni4A钢在渗碳淬火低温回火后的残留奥氏体稳定化现象并不明显,此时进行冷处理仍能提高工件硬度,而当残留奥氏体较多时具有低温回火二次硬化现象,提高低温回火温度也能提高表面硬度。据此可采用后冷处理和后低温回火工艺提高硬度,代替常规的重新高温回火+渗碳淬火+低温回火的返工工艺。后冷处理温度可根据Mf点确定,对于渗碳后高温回火并重新加热淬火和低温回火工艺,Ms和Mf点不能按常规方法计算,可根据残留奥氏体含量进行估算。

1000 MPa级热轧双相钢不同弛豫时间的热处理工艺

吴腾, 张桂淋, 尹利成, 柯德庆, 李思杰, 答国宇, 孙兆康

2022, 47(10): 135-138. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.022

摘要 ( 38 )

PDF (572KB) ( 20 )

基于汽车轻量化原则,应用热轧+超快冷+弛豫热处理一体化工艺技术得到了1000 MPa级热轧双相钢,并研究了弛豫时间对试验钢组织和性能的影响。结果表明,随着弛豫时间的增加,试验钢中铁素体和马氏体组织的带状分布越明显,其中铁素体晶粒尺寸与体积分数均增加,屈服强度降低,伸长率增加;抗拉强度先增加后降低,是马氏体体积分数和碳含量综合作用的结果;屈强比减小,n值增加。弛豫时间影响两相的体积分数、晶粒大小和内部亚结构。弛豫时间为10 s时,试验钢的抗拉强度为1025 MPa、伸长率为17.5%、屈强比为0.48、n值为0.13,具有最优综合力学性能;综合考虑力学性能和生产效率,试验钢在该工艺技术条件下合适的弛豫时间为7~10 s。

淬火温度对40Si2Ni2CrMoV钢组织及析出行为的影响

张伟锋, 何肖飞, 尉文超, 李莉, 王毛球

2022, 47(10): 139-146. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.023

摘要 ( 39 )

PDF (569KB) ( 21 )

通过OM、SEM、TEM等手段,研究了40Si2Ni2CrMoV钢不同温度淬火(840、860、880、900 ℃)和300 ℃回火后的显微组织和力学性能,并利用相分析法对钢中的析出相进行了定性及定量表征。结果表明,在800~900 ℃淬火时,随着淬火温度的升高,试验钢的组织为板条马氏体,并呈现先细化后粗化的趋势,在880 ℃时组织最细,且均匀性较好;析出相弥散分布于马氏体基体中,随着淬火温度的升高,析出相逐渐回溶。结合力学性能研究,认为880 ℃是该试验钢较合适的淬火温度。

回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响

车马俊, 周生璇, 杜晓洁, 赵晋斌, 何宜柱, 徐震霖

2022, 47(10): 147-153. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.024

摘要 ( 44 )

PDF (566KB) ( 20 )

为探究回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析了原始淬火态和不同回火温度下EH890钢的物相及微观组织,通过电化学试验研究了不同热处理状态下的腐蚀行为,并结合显微硬度、位错密度计算分析了回火温度对其腐蚀的影响规律。结果表明,EH890钢原始淬火态组织为板条贝氏体,少量粒状贝氏体及准多边形铁素体和薄膜状残留奥氏体,随着回火温度的提高,贝氏体板条不断粗化,铁素体与残留奥氏体分解转化,回火温度达到350 ℃时,贝氏体边界处开始析出弥散细小的碳化物及第二相。随回火温度的升高,试样钢的耐蚀性能呈现先上升后下降的趋势。一方面,回火处理降低了因淬火产生的高位错密度,减轻试样的腐蚀倾向;另一方面,随着回火温度的升高,弥散第二相不断从基体析出,与基体形成局部电偶作用,破坏钝化膜的完整性,降低钝化膜对基体的保护作用,降低腐蚀抗力。在两种因素的综合作用下,经350 ℃回火试样表面形成了更具保护性的钝化膜,表现出最佳的耐蚀性能。

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

朱震宇, 吴志方, 吴润

2022, 47(10): 154-159. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.025

摘要 ( 47 )

PDF (566KB) ( 24 )

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。

固溶冷却方式对TB15钛合金组织和力学性能的影响

胡生双, 肖君, 赵虎, 姜毅, 吴海峰, 张兵宪, 颜家维

2022, 47(10): 160-163. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.026

摘要 ( 57 )

PDF (569KB) ( 23 )

采用扫描电镜观察、拉伸和断裂韧性测试研究了不同固溶冷却方式下TB15钛合金经900 ℃×2 h固溶+530 ℃×8 h时效后的力学性能、断口形貌和显微组织。结果表明,固溶冷却方式对TB15钛合金强度和塑性的影响较大,对断裂韧性的影响较小。固溶后回充0.1 MPa氩气真空气冷时,合金的综合力学性能最好,抗拉强度为1391 MPa,伸长率为7.0%,断面收缩率为13.6%,断裂韧度为70.3 MPa·m^1/2。随着固溶冷却速率的增加,TB15钛合金的断裂韧度逐渐减小,但变化幅度不大。不同固溶冷却方式下,TB15钛合金经固溶时效后的次生α相数量、厚度及片层间距有所不同。与空冷相比,回充0.1 MPa氩气真空气冷的片层状次生α相数量增多,厚度略有增加,片层间距有所增大。

深冷处理对18Cr2Ni2MoNbA钢耐磨性的影响

罗子相, 刘克, 杨兵, 吴焕芬, 张灵, 廖蓓蕾

2022, 47(10): 164-168. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.027

摘要 ( 34 )

PDF (566KB) ( 22 )

使用正交试验对18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳钢深冷处理工艺参数进行筛选优化,分析深冷处理时间、低温回火温度和时间对试样耐磨性的影响,并对试样磨痕形貌、显微组织、残留奥氏体以及显微硬度进行分析。研究表明,18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳淬火后的-196 ℃深冷工艺参数对磨损量影响的显著性排序为:深冷处理时间＞低温回火时间＞低温回火温度。深冷处理能够有效增加试样的耐磨性,在深冷温度-196 ℃,深冷处理时间1 h,低温回火温度120 ℃,低温回火时间2 h的工艺下试样磨损量最小,与未深冷时相比减少46.67%,磨损机制变为磨粒磨损与氧化磨损。经过深冷处理后渗碳层的碳化物沿晶界析出,同时有小颗粒碳化物在基体上弥散析出。深冷处理能够降低钢的残留奥氏体含量,增加马氏体含量,使表层渗碳层的显微硬度增加,从而改善18Cr2Ni2MoNbA钢的耐磨性。

成品退火工艺对Cu-20wt%Fe原位复合带材组织和性能的影响

曾延琦, 余辉辉, 陆德平, 张友亮, 胡强, 郭军力, 胡斐斐, 邹晋

2022, 47(10): 169-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.028

摘要 ( 45 )

PDF (565KB) ( 36 )

通过拉伸性能和导电率测试、扫描电镜微观组织观察和能谱分析,研究了不同成品退火工艺下Cu-20wt%Fe原位复合带材的抗拉强度、导电率和富铁相的变化规律。结果表明,经退火处理后,部分厚度较小的富铁相可以回溶到铜基体中,随着退火温度的升高,富铁相回溶增多,残留的扁长富铁相最终呈断续分布。带材抗拉强度随退火时间的延长先显著下降至380~440 MPa,随后下降速率明显放缓,甚至出现轻微波动上升,最终趋于平稳,而退火温度越高,抗拉强度越低。带材导电率随退火时间的延长迅速提高至31%IACS~37%IACS,随后变化缓慢、略有波动,最终趋于平稳。Cu-20wt%Fe原位复合带材较理想退火工艺为450 ℃×60 min。

热处理对极寒服役条件下弯管用X70钢焊接接头组织和性能的影响

张侠洲, 陈延清, 赵英建, 董现春

2022, 47(10): 173-178. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.029

摘要 ( 53 )

PDF (565KB) ( 17 )

采用手工焊条电弧焊焊接X70管线钢,模拟弯管热煨工艺,对焊接接头进行调质处理,采用950 ℃淬火,分别采用500、550和600 ℃回火,研究回火温度对X70管线钢焊接接头组织形貌和力学性能的影响。结果表明,经过调质处理后,焊缝中心和热影响区组织为回火索氏体,-45 ℃低温冲击吸收能量明显下降。随着回火温度的升高,焊缝组织中碳化物析出增加,分布逐渐均匀,针状铁素体增加,冲击吸收能量增加。在550 ℃回火时,热影响区-45 ℃低温冲击吸收能量最高,在600 ℃回火时,热影响区组织粗大,析出碳化物粗大,低温冲击吸收能量降低。调质处理后,焊缝中心硬度最高,拉伸时从母材处断裂,强度满足要求。由此可知,焊接接头在550 ℃回火时可以获得最佳强韧匹配性能。

时效前冷变形对Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金组织及力学性能的影响

肖济金, 刘崇宇, 石磊, 孙浩鸣, 张磊

2022, 47(10): 179-184. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.030

摘要 ( 42 )

PDF (569KB) ( 19 )

对热轧态Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金进行固溶+时效和固溶+冷轧+时效处理,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能力学试验机等研究了各状态合金的微观组织及力学性能。结果表明,冷轧可使饱和Al-Zn固溶体分解,并动态析出Zn相,同时冷轧还促使合金晶粒细化以及位错增殖。人工时效可使合金内析出高密度η′相,而冷轧所导致的高密度位错促进了析出过程并加速了η′相向η相的转变。时效前冷轧可明显优化Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金的力学性能,Al-15Zn-0.5Mg-0.5Sc合金经固溶+冷轧+70 ℃人工时效后,其屈服强度和极限抗拉强度分别为413和462 MPa,其强化机理包括细晶强化、位错强化和析出强化。而120 ℃时效会加速位错湮灭,从而削弱位错强化效果。

热处理对Ti-38644钛合金棒材组织和性能的影响

韩伟松, 朱宝辉, 李建锋, 刘彦昌, 李永林, 沈立华, 胡革全, 刘意

2022, 47(10): 185-190. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.031

摘要 ( 48 )

PDF (571KB) ( 33 )

对Ti-38644钛合金ϕ68 mm棒材进行了不同温度、保温时间和冷却方式的热处理试验,研究了不同热处理制度对合金棒材显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,析出α相含量增大,强度明显下降,塑性提高;随着时效温度的升高,析出α相粗化,强度降低,伸长率随之升高,强化效果降低;随着时效保温时间的延长,析出α相进一步增加,强度呈先增加后降低的趋势,塑性变化与之相反;固溶冷却方式对合金组织性能的影响也很明显,随着冷却速率的加快,获得的β晶粒比较细小,时效后的强度随之明显增高,同时伸长率下降也很明显。为了获得良好的强塑性匹配,最佳的固溶时效热处理工艺为810 ℃×1 h(油冷)+510 ℃×8 h(空冷)。

铌微合金化高强塑积冷轧DP780钢的I&Q&P工艺

杨康, 史娜, 丁敬, 于良, 方强

2022, 47(10): 191-197. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.032

摘要 ( 42 )

PDF (568KB) ( 18 )

基于亚稳奥氏体形变诱导相变理论,在实验室采用盐浴炉对800 MPa级冷轧双相钢DP780的I&Q&P(临界退火与淬火配分)工艺进行了探讨,并采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机与XRD对不同工艺下试验钢的组织性能进行了研究。结果表明,在I&Q&P工艺试验条件下,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体与残留奥氏体组成;830 ℃退火时铁素体晶粒尺寸以＞5 μm为主,860 ℃退火下其晶粒尺寸以＜5 μm为主。830 ℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较大,860 ℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较小。860 ℃退火+260 ℃淬火时,试验钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度、伸长率与强塑积分别为802 MPa、26.8%与21.5 GPa·%,钢中残留奥氏体含量高达13.89%。

双重时效处理对β21S钛合金棒材组织性能的影响

王幸运, 黄文彬, 乔恩利, 雷文光, 岳旭

2022, 47(10): 198-202. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.033

摘要 ( 38 )

PDF (571KB) ( 21 )

研究了双重时效处理β21S钛合金棒材的显微组织及性能。结果表明,β21S钛合金时效时首先在晶粒内部析出α相,首次时效处理的温度及时间对析出相的影响较大。540 ℃×20 min和550 ℃×10 min首次时效处理获得了较为均匀和数量相当的析出相,首次时效后再进行510 ℃常规时效,试样的抗拉强度未明显降低,但伸长率比单次固溶时效提高2%以上。相同双重时效制度下,固溶温度升高,抗拉强度增大,伸长率减小。双重时效处理对剪切性能的影响不大。

中间退火温度对新能源汽车用4004/3003/4004铝合金复合板组织和性能的影响

宾月景, 刘莹, 曹宇, 曾勇谋, 胡梦晗, 莫灼强, 王哲英

2022, 47(10): 203-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.034

摘要 ( 29 )

PDF (656KB) ( 19 )

利用光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机等设备,研究了中间退火温度对新能源汽车动力电池用4004/3003/4004三层铝合金复合板组织和性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,复合板的包覆率未发生明显变化,复合界面清晰、平直,包覆率偏差较小。皮材4004铝合金层中的Si颗粒细小、弥散,尺寸为2～4 μm。中间退火温度为370 ℃时,芯材3003铝合金层中晶粒全部完成再结晶。随着中间退火温度的升高,复合板抗拉强度和屈服强度先急剧降低后趋于稳定,伸长率呈相反的变化趋势。中间退火温度为370 ℃时,复合板的强度和伸长率开始趋于稳定,故复合板最佳中间退火温度为370 ℃,此时复合板的抗拉强度为137 MPa,屈服强度为80 MPa,伸长率为31%。

冷变形对5052铝合金板材力学性能及制耳率的影响

曾招芬, 齐文刚, 赵富有, 康跃民, 王雪萍, 张义

2022, 47(10): 208-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.035

摘要 ( 37 )

PDF (659KB) ( 18 )

利用光学显微镜、拉伸试验机及制耳率测试仪研究了冷变形对5052铝合金板材晶粒尺寸、力学性能及制耳率的影响。结果表明,5052铝合金冷轧板材的屈服强度与冷变形率呈线性关系,10%的变形量引起的抗拉强度的变化约为20 MPa,屈服强度的变化约为15 MPa。经再结晶退火后,退火板的晶粒尺寸与冷变形率及屈服强度均呈线性关系。冷变形率在50%~60%时,退火板的制耳率及平面各向异性指数Δr值均较小。

预渗氮处理对20CrMnTi钢真空渗碳层耐蚀性能的影响

李卓程, 田勇, 王斌, 王昊杰

2022, 47(10): 211-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.036

摘要 ( 32 )

PDF (236KB) ( 29 )

在真空渗碳前预先对20CrMnTi钢进行真空渗氮处理,采用OM、SEM和XRD研究了预渗氮处理对渗碳层显微组织及腐蚀形貌的影响,通过电化学测试和浸泡腐蚀质量损失来评价其耐蚀性能。结果表明,经过预渗氮处理的渗碳试样的渗层马氏体更加细小并且有大量渗碳体析出,耐腐蚀性明显提高,自腐蚀电流密度从1.3608×10^-5 mA·cm^-2下降到2.9817×10^-6 mA·cm^-2,自腐蚀电位由-0.7741 V提高到了-0.6672 V,其腐蚀速率和发生腐蚀的倾向大大降低,并且由质量损失得出的腐蚀速率仅为渗碳试样的一半。这主要是由于预渗氮+渗碳处理试样渗层细小的马氏体组织和渗碳体在腐蚀时会阻碍孔蚀的扩展从而降低腐蚀速率,并且渗层的氮原子会与溶液发生化学反应生成NH⁺₄及NO^-₂或NO^-₃,降低Cl^-对材料的腐蚀作用。

表面淬火工艺对大型轴承套圈用42CrMo钢淬硬层的影响

魏世同, 吴长江, 郑雷刚, 胡小强, 陆善平

2022, 47(10): 218-223. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.037

摘要 ( 51 )

PDF (652KB) ( 26 )

对42CrMo中碳轴承钢进行不同温度中频感应加热及淬火介质的表面淬火处理,并使用洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对淬火试样不同区域组织及硬度进行测试分析。结果表明,经表面淬火处理后,按硬度由大到小试样可分为淬硬区、过渡区及基体3个区域,随着表面淬火加热温度的升高,表面淬硬层的深度增加,并且相对于水淬,油淬的淬硬层深度显著减少。组织分析表明,水淬淬硬区组织均为马氏体,而油淬工艺由于冷速较慢,淬硬层组织为马氏体+铁素体组织,不同表面淬火工艺条件下过渡区组织均为马氏体+回火索氏体,基体为原始调质态的回火索氏体。淬硬区、过渡区及基体的组织差异导致不同区域的硬度差异。实际应用中应根据所需淬硬层深度选择合适的水淬加热温度。

淬火温度对Fe-Cr-B-C合金涂层组织及硬度的影响

吴宪吉, 宋元元, 杨志荣, 闫德胜, 姜海昌, 胡小锋

2022, 47(10): 224-227. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.038

摘要 ( 31 )

PDF (652KB) ( 20 )

利用等离子堆焊工艺制备了Fe-Cr-B-C合金涂层,并对其进行了不同温度(850、950和1050 ℃)的淬火处理。利用OM、SEM、XRD研究了合金涂层不同温度淬火后的显微组织,利用显微硬度计对合金涂层的硬度进行了测试。结果表明:堆焊态Fe-Cr-B-C合金涂层的显微组织由树枝晶基体和网状硼碳化物组成;经1050 ℃淬火处理的Fe-Cr-B-C合金涂层网状硼碳化物回溶、球化,硬度达64.3 HRC,综合性能最优。

加热温度对Al-Si涂层热成形钢组织及性能的影响

陈忠

2022, 47(10): 228-233. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.039

摘要 ( 42 )

PDF (660KB) ( 18 )

利用粗糙度仪、扫描电镜、硬度计、辉光放电原子发射光谱仪等检测方法,研究分析了热冲压成形工艺过程中的加热温度对Al-Si涂层22MnB5热成形钢组织及性能的影响。结果表明,随着加热温度的升高,Fe沿垂直于表面方向由热成形钢基体向Al-Si涂层表面的迁移量逐渐增大,O沿垂直于表面方向由Al-Si涂层表面向热成形钢基体的迁移量逐渐增大,且迁移的最大深度约为2.80 μm。Fe沿垂直于表面方向由热成形钢基体向Al-Si涂层表面的迁移量直接决定了Fe-Al-Si相的形态、生成位置及界面结合层厚度。随着加热温度的升高,Al-Si涂层表面粗糙度R_a、峰值计数R_pc值先增大后减小;当加热温度为930 ℃时,涂层表面粗糙度R_a达到最大值1.89 μm,峰值计数R_pc值达到最大值218。随着加热温度的升高,Al-Si涂层总厚度从27.78 μm增加至40.46 μm,界面结合层厚度从1.08 μm增加至15.11 μm。当加热温度为930 ℃时,热成形钢基体的硬度达到最大值505 HV0.2。

18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮不同喷丸处理后的齿根表层应力分布

陈永祥, 李勇, 张金梦

2022, 47(10): 234-237. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.040

摘要 ( 34 )

PDF (658KB) ( 21 )

对模数20 mm的18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮经不同喷丸处理后的齿根表层应力分布进行测试,并与未喷丸时进行了对比。结果表明,在喷丸前后18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮齿根最表层均为压应力状态,从表至里均呈先升高后降低的变化趋势。未喷丸时最表层残余应力约为-75 MPa,最大残余应力出现在次表层110~120 μm处,约为-250 MPa;喷丸处理可使齿根表层残余压应力提高4~5倍,最表层残余应力在-350 MPa左右,最大残余应力出现在次表层90～110 μm处,为-900~-1000 MPa。

不同镀层重量的铝硅镀层加热时的镀层结构转变规律

周世龙, 叶盛薇, 邓璐璐, 邓宗吉, 卢茜倩, 郑笑芳

2022, 47(10): 238-245. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.041

摘要 ( 44 )

PDF (652KB) ( 35 )

采用扫描电镜和能谱分析仪研究了不同镀层重量的铝硅镀层热成形钢经不同温度和时间加热后的镀层结构转变规律。结果表明,不同重量的铝硅镀层在完全合金化后的镀层结构相同,由基体至表面依次为扩散层、Fe-Al层、Fe-Al-Si层和Fe-Al表面层;随着加热的进行,Fe-Al-Si层和扩散层逐渐增厚,Fe-Al-Si层中Si含量逐渐降低,厚镀层AS150未出现镀层层数减少的现象,薄镀层AS40、AS80出现镀层层数减少的情况。综合考虑铝硅镀层热成形钢加热后的镀层结构、性能变化和产品使用要求,对于1.4 mm厚22MnB5钢基板,薄镀层AS40、AS80的优选热处理工艺为900~930 ℃×3~6 min,厚镀层AS150的优选热处理工艺为900~930 ℃×4~6 min。

镀锌层重量对其生长规律的影响

马沙龙, 丁文红, 方玉, 鲁小轩, 胡映

2022, 47(10): 246-250. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.042

摘要 ( 76 )

PDF (656KB) ( 17 )

采用场发射扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了不同镀锌层重量下镀锌层微观组织及相分布情况。结果表明,镀锌层重量为80、120 g/m²,镀锌层中的δ相呈栅栏状,ζ相从疏松状变为致密状;而镀锌层重量为275 g/m²时,镀锌层中的δ相呈致密状,ζ相呈疏松状。3种镀锌层重量下的δ相厚度占总厚度的比例最少,且各相厚度与镀锌层重量呈正比关系。当镀锌层重量较小时,锌层表面疏松多孔,有类似晶界的沟槽;随着镀锌层重量的增加,镀锌层表面变得致密平整,沟槽深度明显变浅变少。因此镀锌层重量影响其微观组织结构,进而影响锌铁合金的相结构。

热处理自动物料装备

张志鹏

2022, 47(10): 251-257. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.043

摘要 ( 30 )

PDF (652KB) ( 32 )

自动物料装备对于防止混料、降低劳动强度、保证热处理品质和提高热处理自动化程度有重要的作用。本文介绍了物料输送设备、物料存储设备和物料布放收集设备等自动物料装备的特点、适用情况和实际应用效果,为广大热处理从业者在热处理工厂规划时提供帮助。

基于DEFORM的U型截面铝合金锻件淬火入水方式对残余应力的影响

龙帅, 周杰, 吴道祥, 王姝俨

2022, 47(10): 258-262. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.044

摘要 ( 32 )

PDF (652KB) ( 21 )

采用DEFORM软件对U型截面铝合金锻件固溶后淬火入水方式进行了数值模拟分析,研究了4种入水姿态和自由落体、5 m/s及2 m/s的入水速度对锻件温度场和残余应力的影响规律。结果表明,锻件入水姿态和入水速度对残余应力的影响显著,该锻件以U型面旋转90°姿态和自由落体入水时,残余应力值最小且分布最均匀。

基于分段热边界的杆件连续淬火过程的数值模拟

何浩平, 王发展, 荆烁文, 许正昊, 黄克鹏

2022, 47(10): 263-269. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.045

摘要 ( 26 )

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提出了一种针对连续淬火过程数值模拟的分段热边界方法,并得出了模型分段判据。以30CrNi3MoV钢多孔杆件为例,采用MARC软件对其进行了水淬模拟,得到了温度场、应力场、组织分布比例与硬度场。模拟结果表明,分段热边界法较整体热边界淬火模拟更符合实际工况,且工件内部温度随入水深度的增加而降低,工件应力由工件前端向后端衰减;淬火后的表面硬度为51.9~53.7 HRC,心部硬度为36.8 HRC,其与工件实际淬火后的硬度差最大不超过10%;孔偏向中心的畸变量为0.18~0.20 mm,工件长度的畸变量为1.85 mm,孔和工件的畸变量相差在5%以内。该结果验证了分段热边界方法的准确性。

大型精轧支撑辊疲劳断裂失效分析

张强, 陈永平, 毕国喜, 王洪鹏

2022, 47(10): 270-274. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.046

摘要 ( 27 )

PDF (662KB) ( 33 )

某单位1580生产线精轧支撑辊在轧制过程中突然发生断裂,为查明失效原因,利用光学显微镜、拉伸、冲击试验机以及扫描电镜对轧辊材料显微组织、力学性能、断口形貌、起裂源位置进行了综合分析。结果表明,精轧支撑辊芯部材料为球墨铸铁,其组织主要由珠光体、棒状渗碳体、球状石墨及聚集在石墨周围的牛眼状铁素体构成。组织洁净度较差,夹杂物主要为球状Al₂O₃-MgO-SiO₂、Al₂O₃-MgO、Al₂O₃氧化物,尺寸集中在10～15 μm。支撑辊断口呈现典型旋转弯曲疲劳断口特征,裂纹源区位于轧辊内部且为多源起裂,断口内部呈现典型“鱼眼”特征,“鱼眼”区中最大夹杂物直径3 mm,为球状Al₂O₃-MgO-SiO₂。裂纹源最大拉应力30 MPa。裂纹在夹杂物周围萌生时其裂纹尖端最大应力强度因子为1.385 MPa·m^1/2,大于内部起裂裂纹扩展门槛值,因此裂纹在夹杂物与基体界面处形核。裂纹扩展至“鱼眼”区之外时,裂纹在应力作用下快速扩展并汇聚形成一条长裂纹,最终导致轧辊发生瞬断。

真空油淬马氏体不锈钢表面白亮层的形成原因

丁亚红, 朱凯, 何军, 朱苓, 王巧利, 李剑飞

2022, 47(10): 275-282. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.047

摘要 ( 109 )

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马氏体不锈钢螺母的表面在空气环境中易出现棕黄色锈迹,利用光学显微镜、扫描电镜和化学元素检测等方法对马氏体不锈钢表面锈蚀进行分析。结果表明,马氏体不锈钢在真空固溶+油液淬火后表面形成一层均匀的白亮层组织,白亮层组织耐蚀性较正常的马氏体组织差,白亮层组织在空气中易锈蚀,锈蚀通常不穿透白亮层。通过碳含量测定及机理分析,认为白亮层产生的必要条件为真空加热、油液冷却。真空加热引起不锈钢表层合金元素Cr贫化、冷却时油液中的碳渗入导致表层增碳,导致淬火时不锈钢表层未发生马氏体转变,形成耐蚀性较差的白亮层组织。

短应力线轧机拉杆离子渗氮畸变控制

孙华雨, 赵玉霞, 李双喜

2022, 47(10): 283-289. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.10.048

摘要 ( 26 )

PDF (752KB) ( 18 )

为探明杆状工件离子渗氮畸变的影响因素,对短应力线轧机拉杆的加工残余应力、装卡方式、多次升温和降温等因素进行了研究。结果发现,影响拉杆渗氮畸变的最大因素是拉杆的加工应力,所以对于长杆状工件,在精加工和渗氮之前加入合理的去应力工序可以有效控制渗氮畸变;另外,缓慢升温、降温及垂直悬吊的装卡方式也可以在一定程度上减小渗氮畸变。需多次渗氮才能满足图纸技术要求的长杆状工件,在每渗氮一次之后,把工件旋转180°,可以有效控制渗氮畸变。

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