金属热处理

Nb含量和变形量对水电站用800 MPa高强钢淬火再加热奥氏体晶粒尺寸及其分布的影响

邹扬, 张苏渊, 张学峰, 张跃飞, 王坤, 刘国权

2023, 48(4): 1-9. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.001

摘要 ( 88 )

PDF (670KB) ( 99 )

利用Gleeble 3500热/力模拟试验机,通过1000 ℃+820 ℃两阶段热变形+900 ℃淬火再加热联合模拟试验,研究了Nb含量和不同热变形量对水电站用800 MPa级高强度试验钢淬火再加热晶粒尺寸及其分布的影响规律,并通过透射电镜(TEM)对形变诱导析出的Nb(C,N)的粒子尺寸、分布进行了观测。结果表明,热变形态奥氏体晶粒尺寸(D)对于再加热淬火态奥氏体晶粒尺寸(D′) 具有重要遗传性影响,二者以及900 ℃ 再加热保温时间t之间存在函数关系D′=(1.0057D-6.9785)×(t/300)^0.215,用于预测800 MPa高强钢再加热淬火态晶粒尺寸时具有较高精度。增加Nb含量可同时细化晶粒尺寸D和D′,并改善晶粒尺寸分布、显著降低个别粗大晶粒出现的概率。在常用的淬火加热制度下,添加0.03%Nb和0.05%Nb的晶粒细化效果基本相当,兼顾其经济性应优选0.03%Nb。TEM观测结果表明,含Nb变形态试样中存在大量10~30 nm 尺寸的Nb(C,N) 粒子,其数量和密度随Nb含量增加而增加,但粒子尺寸并未随之明显增大。通过热力学计算并综合粒子尺寸和形成时间推断,这些Nb(C,N)粒子在1000 ℃ 形变诱导析出。

Cr3型压铸模具钢4Cr3Mo2V的CCT和TTT曲线

李玲, 吴晓春

2023, 48(4): 10-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.002

摘要 ( 49 )

PDF (588KB) ( 44 )

利用DIL805A淬火变形膨胀仪对新型Cr3型热作模具钢4Cr3Mo2V进行过冷奥氏体连续冷却转变和过冷奥氏体等温转变试验,研究了冷却速度对相变组织和硬度的影响,绘制了Cr3钢的CCT曲线和TTT曲线,并与Cr5型4Cr5Mo2V钢的CCT曲线和TTT曲线进行对比。结果表明,Cr3钢的Ms=320 ℃,Ac₁=795 ℃,Ac_cm=895 ℃。当Cr3钢以不同速度连续冷却时,分别出现了珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。与Cr5钢相比,Cr3钢的CCT曲线左移,淬透性降低。Cr3钢的TTT曲线呈“双C型”,贝氏体转变区的温度范围在320~410 ℃,珠光体转变区的温度范围在650~750 ℃,“鼻尖”温度出现在715 ℃左右,珠光体转变结束所需时间为17 882 s。

Er、Zr微合金化对Al-Zn-Mg合金组织及性能的影响

刘阳, 吴晓蓝, 饶茂, 毛雪晶, 高坤元, 魏午, 熊湘沅, 黄晖

2023, 48(4): 18-22. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.003

摘要 ( 50 )

PDF (588KB) ( 39 )

研究了Er、Zr元素的添加对Al-Zn-Mg合金的微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,Er、Zr元素的复合添加可以使合金的硬度、强度以及抗腐蚀性能有明显提高。Er、Zr元素的添加形成了弥散分布的纳米级Al₃(Er,Zr)析出相,阻碍位错运动和晶界迁移,使合金的强度得到明显提高。另外,Er元素的添加使合金的晶粒细化,既提高了强度也保证了一定的伸长率,还使合金具有良好的抗剥落腐蚀性能。

SWRCH35K钢连续冷却转变曲线的测定与分析

王子波, 江畅, 陆恒昌, 满廷慧, 左锦中, 董瀚

2023, 48(4): 23-27. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.004

摘要 ( 44 )

PDF (587KB) ( 37 )

使用DIL805A热膨胀仪测定了SWRCH35K钢的热膨胀曲线。采用切线法结合微观组织及硬度,绘制了试验钢的连续冷却转变(CCT)曲线,分析了冷却速率对试验钢连续冷却过程组织演变的影响。结果表明,冷速在0.1~1 ℃/s范围时,试验钢的组织为多边形先共析铁素体和珠光体,随着冷速增加,组织细化,珠光体含量增加,硬度为148~165 HV;冷速为3 ℃/s时,开始出现少量魏氏组织及贝氏体,硬度增加至189 HV;冷速为5~50 ℃/s时,铁素体沿晶界呈网状,针状魏氏组织增加,组织为晶界铁素体、珠光体、魏氏组织和贝氏体,其中冷速为30~50 ℃/s时,铁素体含量大幅减少且尺寸明显减小,硬度为225~237 HV。珠光体在不同冷速下的形态不同,冷速较小时以片层及短棒状为主,还有少量球状,随着冷速增加,短棒状珠光体占比增加,片层及球状珠光体占比减小。

中锰钢微观结构调控与强韧化机制研究进展

杜一飞, 闫佳鹤, 冯运莉

2023, 48(4): 28-34. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.005

摘要 ( 54 )

PDF (586KB) ( 41 )

汽车工业的迅猛发展对汽车用钢的综合性能提出了更高的要求。高强高塑和低合金是现代汽车用钢开发的主要目标。本文主要介绍了国内外非均质结构中锰钢的研究现状,系统总结了合金元素和临界退火工艺对组织的影响,并对非均质结构中锰钢的强化机制进行了分析。在传统强化机制的基础上,异质结构通过异质变形诱导(HDI)强化、多阶段相变诱导塑性(TRIP)效应与TRIP/TWIP综合效应进行协同强化,大大提高了中锰钢的强度与伸长率。最后提出了非均质结构中锰钢发展中需解决的问题。

基于温变形耦合逆相变细化铁素体制备

王志豪, 李红斌, 刘立涛

2023, 48(4): 35-39. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.006

摘要 ( 28 )

PDF (589KB) ( 21 )

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行650 ℃多道次温变形以研究某中碳钢奥氏体及铁素体晶粒的细化,并利用OM、TEM和EBSD等检测手段进行表征。结果表明,650 ℃下6道次的快速压缩变形(总应变为2.6)后有逆转变发生,所得奥氏体晶粒平均尺寸为3.4 μm;再在10 ℃/s的速率冷却到600 ℃,可以形成平均晶粒尺寸为0.64 μm的铁素体,且渗碳体呈粒状分布于基体之上。

异质结构铜铬锆合金的摩擦磨损性能

赖振民, 黄泽雄, 揭晓华, 麦永津

2023, 48(4): 40-44. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.007

摘要 ( 34 )

PDF (588KB) ( 32 )

以纯铜粉和铜铬锆合金粉为原料,通过热压烧结法制备了由铜铬锆超细晶和铜粗晶组成的异质结构铜合金,研究了其在干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明,与均质结构铜合金相比,异质结构铜合金具有更稳定的摩擦因数、更好的耐磨性和更高的导电性能。性能的提高源于其独特的异质结构。

回火温度对含Nb低合金高强度钢氢行为的影响

蔡贞祥, 程晓英, 彭浩, 李晓亮, 王兆丰

2023, 48(4): 45-52. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.008

摘要 ( 38 )

PDF (587KB) ( 28 )

采用X射线衍射、电化学氢渗透和动态充氢拉伸试验研究了含Nb低合金高强度钢560、600和640 ℃回火的氢行为,建立了氢扩散系数、氢浓度、氢扩散激活能与氢陷阱密度之间的定量关系。结果表明,随着回火温度的升高,试验钢的位错密度降低,氢陷阱密度降低,氢扩散系数增大,氢扩散激活能和氢浓度降低,氢脆敏感性下降。

固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响

杨苗, 林茂, 孙福德, 刘钧, 陈哲, 王浩伟

2023, 48(4): 53-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.009

摘要 ( 25 )

PDF (590KB) ( 27 )

研究了固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响规律。结果表明,TiB₂/7050Al复合材料内的可溶性第二相主要为MgZn₂(η相)、AlZnMgCu(T相)和Al₂CuMg(S相)。η相在470 ℃已完全溶解,T相在476 ℃开始溶解,S相在491 ℃下可完全溶解。随固溶温度的升高,复合材料的强度整体呈上升趋势,但伸长率先增加后降低。在480 ℃固溶时,复合材料同时具备高强度和高塑性,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为658 MPa、719 MPa和11.3%;继续升高固溶温度至490 ℃,虽然可使铝基体内残余S相完全溶解,但也使基体再结晶晶粒异常长大,降低了复合材料的塑性。

GCr15SiMo轴承钢球化退火过程的碳化物演变

王博卉, 徐太旭, 路明, 何志军

2023, 48(4): 60-66. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.010

摘要 ( 38 )

PDF (586KB) ( 86 )

借助差示扫描量热法、扫描电镜等检测分析手段以及JMatPro热力学软件,研究了等温球化退火的奥氏体化温度和保温时间对GCr15SiMo轴承钢碳化物的影响。结果表明,随着奥氏体化温度的升高和保温时间的延长,GCr15SiMo轴承钢中碳化物趋于均匀化、细小化,且有利于GCr15SiMo轴承钢退火过程碳化物球化效果。在奥氏体化温度为800 ℃、保温时间为30 min的等温球化退火工艺下,GCr15SiMo轴承钢中碳化物数量多、尺寸小、弥散分布度高,且组织最为均匀致密,硬度较低,球化效果最好。

快速回火工艺条件下超高强低碳贝氏体钢的组织与性能

邹航, 刘曼, 田俊羽, 徐光

2023, 48(4): 67-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.011

摘要 ( 34 )

PDF (587KB) ( 33 )

采用盐浴热处理试验,结合扫描电镜、透射电镜及室温拉伸试验,研究了快速加热+短时保温快速回火条件下超高强低碳贝氏体钢的组织和性能变化规律。结果表明,快速回火工艺下,超高强低碳贝氏体钢发生碳过饱和贝氏体和马氏体中的碳化物析出、铁素体和马氏体的重构以及微合金析出物的析出等现象,进而影响材料的强塑性;在700 ℃以下快速回火时,与以板条状贝氏体(LB)组织为主的复相贝氏体钢相比,以粒状贝氏体(GB)组织为主的钢具有更好的回火稳定性;在750~800 ℃两相区快速回火时,铁素体和马氏体相大量重构,最终形成粗大铁素体和马氏体,抗拉强度大幅提升,屈强强度大幅降低,且以LB组织为主的复相贝氏体钢中重构铁素体晶粒更为粗大,导致其屈服强度更低。

弯曲矫直变形路径对ZK60镁合金板材组织及性能的影响

任健斌, 王昆, 梁伟, 聂慧慧, 李线绒

2023, 48(4): 74-78. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.012

摘要 ( 30 )

PDF (591KB) ( 27 )

通过弯曲矫直工艺在较大尺寸的ZK60镁合金板材中成功预置大体积分数的拉伸孪晶,研究了在200 ℃沿RD(轧向)和TD(横向)方向弯曲矫直对板材组织及力学性能的影响。结果表明,不同弯曲矫直方向下ZK60镁合金板材的组织和性能不同。沿RD方向进行弯曲矫直时产生的拉伸孪晶数量要高于沿TD方向弯曲矫直时产生的;在沿RD 方向进行拉伸时,沿RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度降低,抗拉强度升高,而沿TD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度会大幅升高,抗拉强度略有升高。在沿TD方向进行拉伸时,沿TD 或者RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度和抗拉强度都会提高。经过弯曲矫直之后的应变硬化指数(n值)有所提高,塑性应变比(r值)大幅下降,有利于改善镁合金板材的塑性成形性能。

热处理工艺对3J53合金组织及性能的影响

李晓涛, 黄海堂, 杨静远, 何曲波, 李卫民, 郑雅文

2023, 48(4): 79-84. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.013

摘要 ( 32 )

PDF (587KB) ( 39 )

研究了热处理工艺对测量膜片材料3J53合金组织性能的影响。结果表明,3J53合金在920~1010 ℃温度区间固溶处理10 min时可获得均匀细小的晶粒组织和较低的硬度。并且,在980 ℃固溶温度下,合金晶粒尺寸的大小随固溶时间的增长变化不明显。进一步研究证明,3J53合金经920~1010 ℃×10 min固溶+670 ℃×5 h时效后,硬度为302~346 HV0.2,无法满足压力变送器要求。但经920 ℃固溶+冷轧+650~700 ℃×5 h时效处理后,材料的硬度显著提高。同时,当时效处理温度为670 ℃时,硬度达到峰值483 HV0.2,满足核级压力变送器要求。与进口产品对比发现,研制的3J53合金测量膜片样品的硬度、回差性能和原始量程温度影响性能均无显著差异,满足国产化应用要求。

冷轧+退火对CoCrNi中熵合金显微组织和力学性能的影响

张明旭, 徐旺, 李涌泉, 董福元

2023, 48(4): 85-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.014

摘要 ( 18 )

PDF (587KB) ( 20 )

研究了CoCrNi中熵合金分别经低温(-196 ℃)和室温(25 ℃)冷轧及分别700 ℃和800 ℃退火后的显微组织和力学性能。结果表明,合金经低温冷轧+700 ℃退火后具有优良的强度-韧性匹配,抗拉强度为1023 MPa,总延伸率为34%,相比于室温冷轧+700 ℃退火、低温冷轧+800 ℃退火和室温冷轧+800 ℃退火,其抗拉强度分别提高了16%、13%、37%,主要是由于试样内发生回复与再结晶产生退火孪晶,细化晶粒,减小位错密度,阻碍位错的移动,提高合金强度。

镁合金预变形时效处理工艺的研究现状

留灵锴, 张静, 伊军英, 杨维姝, 肖浩, 孟雪

2023, 48(4): 89-96. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.015

摘要 ( 15 )

PDF (586KB) ( 18 )

分析了预变形工艺对镁合金孪生行为的影响,论述了不同类型的镁合金在预变形时效处理工艺下的析出行为,阐明了该工艺下镁合金力学性能的变化规律及强化机制,并提出了通过变形工艺可以调控镁合金的析出行为,使镁合金的晶内组织向着有利于提升力学性能的结构发展,最后对预变形时效处理工艺未来的研究方向进行了展望。

固溶处理对新型镍钴基高温合金显微组织及力学性能的影响

程体娟, 于鸿垚, 毕中南, 杜金辉

2023, 48(4): 97-103. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.016

摘要 ( 25 )

PDF (650KB) ( 32 )

采用OM、SEM和拉伸试验等研究了固溶温度和固溶时间对新型镍钴基高温合金组织及力学性能的影响。结果表明,晶粒尺寸变化与一次γ′相含量变化一致,固溶温度低于1110 ℃时,随着固溶温度升高或固溶时间延长,残留的一次γ′相钉扎晶界,晶粒尺寸增加较缓。固溶温度为1110 ℃时,延长固溶时间至4 h时,一次γ′相基本回溶,晶粒尺寸迅速增加,进一步延长固溶时间至6 h时,晶粒尺寸增加减缓,即合金中一次γ′相的全溶温度为1110 ℃。合金在1100 ℃固溶4 h和双级时效处理(670 ℃×24 h, 空冷+780 ℃×16 h, 空冷)后的抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为1584 MPa和1104 MPa。因此,合金的固溶温度宜选取为1100 ℃,固溶时间宜选取为4 h。

脉冲电流对Al-Cu-Mn-Zr合金时效处理组织及性能的影响

蔡春波, 高少伟, 高桂丽, 石德全

2023, 48(4): 104-110. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.017

摘要 ( 14 )

PDF (589KB) ( 19 )

通过力学性能测试、显微组织和断口形貌观察,研究了脉冲电流密度对Al-Cu-Mn-Zr合金时效后组织及性能的影响,从热力学和动力学角度分析了脉冲电流在铝合金时效过程中的作用机理。结果表明,脉冲电流能够以促进空位跃迁的方式,促进Al-Cu-Mn-Zr合金在时效过程中析出相形核,降低第二相尺寸,使析出相在晶界处由连续分布转为弥散分布。当脉冲电流密度为15 A/mm²时,Al-Cu-Mn-Zr合金的力学性能达到峰值,抗拉强度及断后伸长率分别为444.6 MPa和8.4%,较未施加电脉冲时效处理时分别提高了52.8%和50%。

热处理工艺对激光熔化沉积制造JBK-75合金组织及性能的影响

李佶纳, 苏杰, 刘赓, 王敖, 伊勇

2023, 48(4): 111-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.018

摘要 ( 19 )

PDF (588KB) ( 20 )

采用激光熔化沉积技术制备JBK-75合金,选取750 ℃直接时效和1180 ℃高温固溶＋750 ℃时效两种不同热处理工艺路线,分析了其沉积态的显微结构,对比两种不同热处理态的组织和力学性能。结果表明,沉积态JBK-75合金组织表现为各向异性,存在柱状晶、胞状组织和Ti元素偏聚。直接时效处理JBK-75合金打印组织未发生溶解,打印组织对强化相(γ′相)的析出行为几乎没有影响,但是Ti元素的偏聚促进了晶界有害相(η相)的生成。高温固溶＋时效处理JBK-75合金打印组织消失,获得细小均匀的γ晶粒且在晶界未发现η相。高温固溶＋时效处理激光熔化沉积JBK-75合金表现出最佳的强塑性配比,抗拉强度为1055 MPa、屈服强度为679 MPa、断后伸长率为29%,达到锻件JBK-75合金热处理态力学性能水平。

脉冲磁场对GCr15钢球化退火过程中碳化物析出的影响

谢港生, 邢淑清, 申丽娟, 麻永林, 刘永珍, 陈重毅

2023, 48(4): 118-122. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.019

摘要 ( 20 )

PDF (587KB) ( 47 )

研究了GCr15轴承钢在单一温度场和磁-热耦合场条件下球化退火时离异共析转变过程中碳化物的析出行为。采用扫描电镜观察不同条件下析出碳化物的形貌,使用维氏硬度计测试不同条件下试样的硬度。结果表明,脉冲磁场有利于GCr15轴承钢离异共析转变过程中碳化物的形成,析出碳化物的等效直径由0~0.2 μm长大到0.6~0.8 μm。动力学分析认为,磁-热耦合场促进碳原子扩散,加速碳化物的析出。

热加工对冷喷涂铝合金块材性能的影响

吴畏, 张留艳, 郑之栋, 郑洪迪, 刘垲燚, 谭桂斌, 揭晓华

2023, 48(4): 123-129. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.020

摘要 ( 17 )

PDF (588KB) ( 19 )

为了提高冷喷涂增材制造铝基块材性能,对低压冷喷涂法沉积的7075铝合金块材进行了后续退火和热轧加工。采用光学显微镜和扫描电镜观察试样的组织结构特征,并通过拉伸试验和电化学测试表征了块材的应力-应变曲线和耐蚀性。结果表明,低压冷喷涂法沉积的铝合金块材结构上存在大量的颗粒界面和少量微孔等缺陷,拉伸时发生脆性断裂,塑性很差,耐点蚀性能差;经过400 ℃退火4 h后,结构缺陷显著减少;再经过30%压下量的热轧加工后,结构更加致密,强度和韧性均提高,耐蚀性也随着结构缺陷的减少而提高。

回归再时效工艺对7055铝合金板材组织及性能的影响

程志远, 孙宁, 郭丰佳, 王志雄, 李涛, 王经涛

2023, 48(4): 130-136. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.021

摘要 ( 12 )

PDF (585KB) ( 18 )

通过TEM、SEM、DSC等分析及拉伸试验、电导率测试,对7055铝合金板材回归再时效后的显微组织、性能进行了系统研究。结果表明,随着回归时间的延长,回归再时效处理后的合金强度先升高后降低,导电率单调升高。与T6态相比,合金经回归再时效处理后,晶界析出相间距变大,呈断续分布,且晶内强化相的尺寸也发生了一定程度的粗化。当合金板材的回归再时效工艺为121 ℃×24 h+170 ℃×30 min+121 ℃×24 h时,7055铝合金板材的综合性能最优,抗拉强度达630.75 MPa,屈服强度达588.75 MPa,导电率达34.75%IACS,断裂机制为混合型断裂。

二次回火对23MnNiCrMo54钢矿用接链环疲劳循环次数的影响

刘进德, 卢俊玲, 王亮, 马涛, 马春亮, 孙永鹏

2023, 48(4): 137-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.022

摘要 ( 17 )

PDF (584KB) ( 33 )

因设备技术改造更换了矿用接链环的淬火介质,23MnNiCrMo54钢矿用接链环按原工艺淬火、回火后的疲劳寿命达不到图纸标准技术要求。通过二次回火试验发现,矿用接链环疲劳循环次数明显提高,达到了图纸标准技术要求。对经二次回火提高矿用接链环零件疲劳寿命的现象进行了验证确认,对不同回火状态下矿用接链环的显微组织、夹杂物进行了观察分析,未发现异常。在使用扫描电镜对回火试样的碳化物分布、合金元素分布和碳化物形态进行观察发现,分别经420 ℃一次回火和380 ℃+420 ℃二次回火后钢中碳化物具有不同的形态结构。一次回火后的碳化物边界较清晰,碳化物数量少,而经二次回火后碳化物的边界较模糊,碳化物数量多,二次回火状态下的碳化物形态对应有较高的疲劳寿命。

30CrMnSiA钢外齿摩擦片的工艺改进

周洪刚, 刘克, 熊明定, 王鑫铭, 余杰, 左经纬

2023, 48(4): 143-147. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.023

摘要 ( 13 )

PDF (594KB) ( 24 )

为实现30CrMnSiA钢外齿摩擦片的大批量生产,解决其单件生产工序繁琐、生产效率低及生产成本高等问题,对热轧板进行工艺试验研究。得出最优的生产工艺为(735±3) ℃×(13~15) h球化退火+冷轧+精冲+860 ℃×60 min油淬+380 ℃×60 min预回火+550 ℃模压碟形回火+氧化处理,其中模压碟形回火宜采用增加中间层的改进模具,可实现较高的装炉数量(60件/模)和100%的产品合格率,所得摩擦片的显微组织为回火索氏体,晶粒度为8.5级。小批量生产的10套摩擦片均通过考核验证且无异常,性能满足要求。

合金元素及热处理对新型槽帮钢组织与性能的影响

徐海峰, 李海, 李凤敏, 付胜敏, 明科宇, 郁言

2023, 48(4): 148-154. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.024

摘要 ( 20 )

PDF (587KB) ( 28 )

通过Cr、Mo等合金化设计出新型槽帮铸钢,利用扫描电镜、拉伸、冲击试验机及布氏硬度计等研究了新型槽帮钢在不同热处理条件下的组织与性能变化。结果表明,添加Cr、Mo等合金元素提高了钢的淬透性和回火稳定性,细化组织并促进碳化物析出,热处理后钢的强度、硬度、塑性和韧性得到明显改善。ZG-1试验钢经900、920 ℃淬火、500 ℃回火时抗拉强度为999~1002 MPa,屈服强度931~933 MPa,断后伸长率15.0%~14.0%,室温硬度296~298 HBW,冲击吸收能量61.0~63.0 J;ZG-2试验钢920 ℃淬火、500~520 ℃回火时强韧性更优异,抗拉强度1039~1011 MPa,屈服强度981~947 MPa,断后伸长率15.0%~15.3%,室温硬度305~298 HBW,冲击吸收能量64.5~67.5 J,可以满足刮板输送机中部槽材料的性能要求。

扫描速率对SLM成形718HH模具钢成形性的影响

张梦醒, 马党参, 周健, 迟宏宵, 王长军

2023, 48(4): 155-160. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.025

摘要 ( 16 )

PDF (584KB) ( 27 )

利用选区激光熔化成形技术于激光扫描速度800~1100 mm/s范围内制备了718HH塑料模具钢试样。采用光学显微镜、扫描电镜和半自动显微硬度计研究了激光扫描速率对选区激光熔化成形718HH塑料模具钢试样成形质量、显微组织和显微硬度的影响规律。研究表明,随着扫描速率的增加,成形件内部孔洞的数量增多、尺寸变大,且侧表面边界出现不同程度的裂纹;腐蚀后的成形件,其组织主要由马氏体组成,侧表面可以观察到典型的熔池形貌,且随着扫描速率的增大,熔池分布越来越不均匀;成形件具有较高的显微硬度,由于晶粒尺寸、残余应力以及孔洞裂纹等缺陷的综合影响,成形件的平均显微硬度随着扫描速率的增加呈现先升高后降低的趋势。当扫描速率为800 mm/s时,成形件内部几乎没有孔洞和裂纹等缺陷,成形组织致密,且具有良好的显微硬度,适用于718HH模具钢的选区激光熔化成形。

42CrMoVNb钢的热处理工艺优化及力学性能

韩贵生, 张学敏, 李海涛, 樊帅奇, 戴姣燕, 徐金富

2023, 48(4): 161-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.026

摘要 ( 22 )

PDF (586KB) ( 40 )

利用单因素和正交试验对42CrMoVNb钢的热处理工艺进行了优化,利用洛氏硬度计、万能拉伸试验机和金属摆锤冲击试验机检测了相关的力学性能,研究了热处理工艺对42CrMoVNb钢组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMoVNb钢的最优淬火回火工艺为 860 ℃×20 min,油冷+440 ℃×150 min,空冷;经最优工艺处理后其组织为回火屈氏体基体上弥散分布着细小的碳化物颗粒,硬度、抗拉强度、屈服强度、屈强比、断后伸长率、断面收缩率和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为44.5 HRC 、1467 MPa、1357 MPa、0.93、10.5％、46％和27.1 J;力学性能满足14.9级高强度螺栓的技术指标要求。

Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温塑性变形行为

王英虎, 金磊

2023, 48(4): 166-172. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.027

摘要 ( 12 )

PDF (584KB) ( 17 )

为了研究Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温力学性能,利用Gleeble-3500热模拟机对Y12Cr18Ni9Cu钢进行了不同温度的高温拉伸试验,并对断口形貌、抗拉强度以及断面收缩率进行了分析。结果表明,随着温度升高试验钢的高温抗拉强度逐渐降低,断面收缩率逐渐增加。试验钢的低温脆性区为800~900 ℃,未出现高温脆性区。低温脆性区的出现是由于材料在热变形过程中没有发生动态再结晶,并且由于硫化物与基体所能承受的变形能力不同,裂纹在硫化物与基体界面产生,最终导致脆性断裂。在1150~1250 ℃温度范围内,试验钢发生了动态再结晶并表现出良好的高温热塑性,Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的热加工温度应选择在1150~1250 ℃之间。

新型高强韧铝锂合金的显微组织和性能

李海涛, 于娟, 刘洪涛, 谢睿勋, 冯朝辉, 赵唯一

2023, 48(4): 173-177. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.028

摘要 ( 15 )

PDF (594KB) ( 21 )

通过室温拉伸试验、热稳定化试验、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等方法对人工时效状态下新型高强韧铝锂合金厚板室温拉伸性能、热稳定性、断口形貌以及微观组织进行了研究。结果表明,合金进行室温拉伸试验时,厚板T/2厚度位置处的强度和伸长率均高于T/4厚度位置,这是由于板材进行轧制变形时,T/2厚度位置处变形量较大,位错密度更高,后续时效处理时会析出更多的强化相;稳定化时间一定时,随稳定化温度的升高,合金强度先增加,稳定化温度超过175 ℃后,强度逐渐降低,合金的热稳定性主要取决于稳定化处理后析出相的变化,稳定化温度低于150 ℃时,T₁相具有较好的耐热性,析出相的尺寸和数量变化较小,稳定化温度进一步升高后,T₁相数量逐渐减少。

Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

王博, 高坤元, 丁宇升, 文胜平, 黄晖, 吴晓蓝, 魏午, 聂祚仁

2023, 48(4): 178-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.029

摘要 ( 17 )

PDF (589KB) ( 22 )

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4 μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸＞5 μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸＜5 μm 时,超塑性变形过程晶粒粗化严重,进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450~540 ℃、应变速率为1.67×10^-4~1.67×10^-1 s^-1,超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势;变形温度为520 ℃、应变速率为1.67×10^-3 s^-1条件下,水冷FSP态合金获得最大伸长率330％,对应的超塑性变形机理主要是晶界滑移。相比于5083合金,Er、Zr的添加显著提高了超塑性,这主要是由于Er、Zr在Al基体中形成了纳米级弥散的Al₃(Er, Zr)相,在超塑性拉伸时能够钉扎晶界,阻碍晶界迁移,在晶粒尺寸＞5 μm时,有效地抑制了晶粒长大,从而提高了超塑性。

退火工艺与碳含量对Monel 400合金组织稳定性的影响

张涛, 郑文杰, 李才巨, 方轶

2023, 48(4): 184-189. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.030

摘要 ( 16 )

PDF (586KB) ( 23 )

研究了Monel 400合金在不同碳含量(0.004%~0.100%C)、不同退火温度(750~950 ℃)和退火时间(10~60 min)下晶粒长大的规律和组织均匀性。结果表明:Monel 400合金在900 ℃以上退火时,晶粒长大的速度更快,组织均匀性随退火温度的升高而变差;退火时间在30 min之内时,晶粒长大速度较快,组织均匀性逐渐变差,晶粒长大到一定程度后,其长大速度降低,组织均匀性略有改善;在800~850 ℃退火10~20 min可以得到晶粒相对细小且较为均匀的组织。根据Anelli改进模型建立了6种不同碳含量Monel 400合金在750~950 ℃退火过程中的晶粒长大方程。

V微合金化对55SiCr钢组织和抗延迟断裂性能的影响

卢茂勇, 徐乐, 何肖飞, 吴润

2023, 48(4): 190-195. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.031

摘要 ( 15 )

PDF (588KB) ( 20 )

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、热力学计算、物理化学相分析和恒载荷缺口拉伸试验,研究了V微合金化对55SiCr弹簧钢淬火和回火后的组织和抗延迟断裂性能的影响。结果表明,由于微合金化元素V的加入,试验钢经淬火和回火后的屈服强度提高了150 MPa,抗拉强度提高了100 MPa,同时获得了尺寸集中在18~36 nm的MC析出相,有效阻止了淬火保温时奥氏体晶粒的长大,将奥氏体晶粒尺寸由15.4 μm细化至4.7 μm。添加V元素后,在超细晶粒和MC型纳米析出相作为氢陷阱的共同作用下,55SiCr弹簧钢获得高强度和更好的抗延迟断裂性能。

添加Sc和提高Zn含量对7085铝合金力学性能、淬火敏感性和耐蚀性能的影响

孙浩鸣, 刘崇宇, 石磊, 张磊, 肖济金

2023, 48(4): 196-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.032

摘要 ( 16 )

PDF (585KB) ( 20 )

在7085铝合金基础上添加Sc和提高Zn含量制备了3种不同成分的热轧薄板样品,在470 ℃加热1 h后分别风冷(FC)和水冷(WC)淬火,然后进行120 ℃×24 h人工时效。再采用室温拉伸和晶间腐蚀试验及光学显微镜和透射电镜观察等试验方法,研究Sc和Zn对7085铝合金力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,添加Sc可以显著细化晶粒、钉扎位错、抑制再结晶、提高形核率、降低晶界无沉淀析出带的宽度及晶界析出相尺寸,从而有利于提高合金的强度与耐蚀性能,淬火敏感性也有所提高。在含Sc的基础上进一步提高Zn含量会使淬火诱导相的析出驱动力增大,晶内析出相和晶界析出相的数量增加,时效后合金的强度进一步提高,淬火敏感性显著增强,耐蚀性能有所下降。

感应淬火条件下Cu-Ni低碳低合金钢的强化机制

孙铭璇, 孟利, 张宁, 张波, 梁丰瑞, 罗小兵

2023, 48(4): 204-210. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.033

摘要 ( 14 )

PDF (556KB) ( 19 )

采用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和TEM原位拉伸试验等分析了含Cu-Ni低碳低合金钢经感应加热淬火＋时效的显微组织及Cu粒子与强度的关系,并对强化机制进行了量化分析。结果表明,试验钢经980 ℃感应淬火+670 ℃时效的综合性能优于1030 ℃感应淬火+680 ℃时效;含Cu-Ni低碳低合金钢呈现多种强化机制,包括沉淀强化、晶界强化、位错强化、固溶强化和点阵阻力,其中沉淀强化与晶界强化为主要强化机制,二者占比超过70%;理论计算出Cu粒子在Orowan机制中最小临界尺寸为28.50 nm,在TEM原位拉伸中观测到位错在Cu粒子周围发生塞积,并按照绕过机制与尺寸为44.57 nm的Cu粒子发生交互作用。

压铸模具钢大模块真空高压气淬冷却过程的数值模拟

蒋志鹏, 陈浩, 吴晓春

2023, 48(4): 211-220. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.034

摘要 ( 18 )

PDF (557KB) ( 22 )

以尺寸为500 mm×500 mm×500 mm的SDDVA模具钢大模块为研究对象,采用DEFORM建立模块真空气淬冷却过程的数值模型,结合试验研究了大模块在真空气淬炉中不同淬火压力条件下的冷却行为、组织演变及应力演变规律,并从理论角度预测了模块可生产的最大规格。结果表明,大模块心部在0.4、0.6和0.9 MPa压力条件下气淬,均观察到先共析碳化物沿晶析出。为了避免碳化物沿晶析出,从800 ℃冷却到500 ℃的冷速应不小于0.25 ℃/s。0.4 MPa压力条件下气淬过程中,模块最大心表温差最小,约为120 ℃;大模块心部在0.9 MPa压力条件下淬火所得马氏体含量高于0.4、0.6 MPa压力下淬火,同时,贝氏体含量也更少;模块表面和心部主要表现为热应力和组织应力。SDDVA钢模块在0.4、0.6和0.9 MPa压力条件下真空高压气淬可生产的理论最大厚度分别为280、320和380 mm。

富氧燃烧条件下钢坯加热特性的数值模拟

张斌, 尹少武, 张文聪, 卢世杰, 童莉葛, 王立

2023, 48(4): 221-228. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.035

摘要 ( 27 )

PDF (565KB) ( 21 )

以某轧钢厂步进式加热炉为研究对象,利用Fluent软件对炉内气相流动与燃烧和钢坯加热过程建立数学模型,并开发了用户自定义函数处理钢坯移动。炉膛内气体流动采用Realizable k-ε模型,燃烧过程采用非预混燃烧模型,辐射传热采用DO模型来计算。通过所建立的数学模型,模拟研究了氧气体积分数为21%~35%的助燃气体与燃料燃烧对钢坯加热特性的影响。结果表明,随着氧气浓度的增加,燃烧区的烟气温度逐渐升高,导致钢坯具有更快的升温速率;由于富氧燃烧在燃烧区产生了更均匀的温度场,因此在氧气浓度为35%时,钢坯的黑印温差仅为15 K,比空气工况下的黑印温差低了20 K;当助燃气体中氧气体积分数从21%增加至35%时,钢坯的辐射传热量也随之增加,加热炉热效率从41.1%提高至48.4%。

基于热处理模拟仿真的超高强度钢制复杂零件构型优化与验证

马蓼奕, 慈言海, 李世键, 杨立新, 刘刚, 崔晶

2023, 48(4): 229-234. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.036

摘要 ( 21 )

PDF (557KB) ( 20 )

某超高强度钢制航空零件初始构型复杂,热处理后关键部位畸变量不能满足设计要求(±1 mm)。针对此问题,采用模拟仿真手段,研究了零件不同构型状态下的热处理畸变。结果表明,零件初始构型整体冷却先快后慢,厚壁部分应力较大,薄壁部分应力相对较小,尾部畸变最大,达2.16 mm。通过反复迭代优化零件有限元模型,模拟结果显示关键部位最大畸变量由最初的2.16 mm减少至0.90 mm,最终获得优化的零件构型。基于优化后的构型在实际生产中对零件进行了验证,零件各特征点实际畸变量均满足设计要求,模拟结果与实际生产结果吻合良好,证明了所建有限元模型的准确性及热处理模拟仿真技术在零件构型状态优化过程中的有效性。

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

陈素明, 杨平, 任树锋, 罗贤, 王文博

2023, 48(4): 235-244. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.037

摘要 ( 65 )

PDF (555KB) ( 23 )

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10 ℃。

丝杠用1Cr15Ni4Mo2CuN不锈钢热处理温度场的有限元数值模拟

王中琳, 李权, 龚志华, 包汉生, 雍兮

2023, 48(4): 245-252. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.038

摘要 ( 21 )

PDF (558KB) ( 20 )

基于ANSYS有限元平台,结合热物性参数的温度敏感性和现行热处理工艺对1Cr15Ni4Mo2CuN钢不同尺寸丝杠工件在淬火加热和深冷处理过程中的温度场变化规律进行了模拟,通过显微组织观察、XRD和硬度测试分析了不同深冷处理时间下工件的残留奥氏体含量。结果表明,φ40、φ45和φ50 mm工件在1070 ℃加热时的温度均一时间分别为1100、1294和1446 s;φ40 mm工件在-196 ℃深冷79 s时整体温度降至Mf点以下,此时工件中的残留奥氏体已大量转变为马氏体,硬度明显升高,残留奥氏体含量随深冷时间延长而降低,但深冷1800 s后,继续延长深冷时间时残留奥氏体含量变化不明显。

基于Jmatpro和Deform的钛合金试件热处理模拟

刘馨宇, 谢本昌, 王业双, 张迪, 岑耀东, 陈林

2023, 48(4): 253-256. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.039

摘要 ( 25 )

PDF (560KB) ( 25 )

利用Jmatpro和Deform软件对 “A”型TC4钛合金试件的固溶时效处理过程(900 ℃×1 h, WQ+540 ℃×4 h, AC)进行数值模拟。结果表明,“A”型试件在900 ℃固溶冷却时顶端和两脚处冷速高于10 ℃/s,产生约为48%的马氏体,540 ℃时效处理后的组织中不存在细针状α′马氏体,由初生等轴α相和弥散分布的析出相(时效α相、时效β相)组成;试件在固溶冷却后的最大等效应力为65.6 MPa,而时效冷却后的最大等效应力降至35.3 MPa;在固溶时效处理过程中,“A”型试件顶端螺栓孔处的温度梯度和应力最大,变形量呈迅速增大-稳定-迅速减小-增大-稳定-逐渐减小的趋势,在固溶时效处理后的畸变量为0.77 mm。

45Mn钢发动机链板激光淬火表面的组织及力学性能

李枭, 杨勇, 巩春红

2023, 48(4): 257-263. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.040

摘要 ( 20 )

PDF (556KB) ( 20 )

针对大型船舶发动机链条内外链板之间磨损严重的问题,提出采用激光淬火表面改性技术来提高链板表面力学性能的方法,并对45Mn钢表面进行单道和多道激光淬火试验,分析了其激光淬火后的显微组织和硬度变化规律。结果表明,单道激光淬火后形成了以板条马氏体与细小马氏体为主的相变硬化区。当激光功率为300~900 W、扫描速度为5~20 mm/s时,45Mn钢单道激光淬火后的表面硬度为850~950 HV,有效硬化深度约为0.63 mm,在基本没有改变表面粗糙度的前提下降低磨损体积,为未激光淬火时的45.1%~53.0%。多道搭接激光淬火形成以回火马氏体为主的软化区。经搭接率为30%的多道激光淬火后45Mn钢表面硬度较为平均,回火软化区的宽度为0.68 mm。

激光重熔处理对铝合金微弧氧化层组织及性能的影响

林丹, 谷高扬, 商剑

2023, 48(4): 264-272. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.041

摘要 ( 20 )

PDF (562KB) ( 21 )

采用激光重熔处理改善6061铝合金微弧氧化层的耐蚀性,采用光学显微镜、共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电化学工作站等研究了500~1000 W激光功率下微弧氧化层孔隙率、粗糙度、表面形貌、物相组成及耐蚀性能。结果表明,经过激光重熔处理后微弧氧化层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃两相组成,随着激光功率的增加,γ-Al₂O₃向α-Al₂O₃转化的程度增加。激光功率为500~900 W时微弧氧化层孔隙率先增加后减小,但粗糙度变化不明显;1000 W时微弧氧化层鼓起、开裂,粗糙度、孔隙率增加。激光功率为900 W时微弧氧化层表面微孔孔径减小甚至闭合、裂纹数量减少,孔隙率降至最低,耐蚀性能最好。

航空不锈钢1Cr11Ni2W2MoV精密薄层气体氮碳共渗

王新宇, 焦清洋, 李世键, 王克喜, 颜廷宇, 王宇

2023, 48(4): 273-276. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.042

摘要 ( 22 )

PDF (557KB) ( 24 )

对航空不锈钢1Cr11Ni2W2MoV进行气体氮碳共渗热处理,以获得深度为0.02~0.03 mm的精密薄层,并对不同工艺参数下的渗层深度、硬度和脆性、组织进行了检测和分析。结果表明,在480~560 ℃共渗温度下,通过控制保温时间,均可得到深度0.02~0.03 mm,硬度≥800 HV0.1的精密渗层。温度越高,保温时间越长,渗层厚度和硬度越大。从工艺控制稳定性和生产效率等方面考虑,520 ℃温度下渗入速率均匀易控,更适合零件的实际生产。所得渗层脆性达到HB 5022—1994中1~2级的要求,组织符合2级及以上要求。

300M钢件表面的喷丸强化

李巍

2023, 48(4): 277-280. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.043

摘要 ( 23 )

PDF (557KB) ( 27 )

针对300M钢材料研究了4种不同喷丸工艺。分别对喷丸层的残余应力、组织结构、显微硬度及其分布和表面粗糙度进行了测试与分析。结果表明,高硬度陶瓷丸在较低的喷丸强度下可以获得较高的残余压应力,且不会大幅度提高表面粗糙度值;钢丝切丸喷丸后虽然得到比较好的残余应力分布,但伴随的是表面粗糙度值的大幅提高;大粒径高强度钢丝喷丸不会使残余压应力水平得到很好的提高,而是会大幅增加粗糙度值;钢丝切丸+陶瓷丸的复合喷丸强化工艺在粗糙度改变不大的前提下,可以获得较好的强化效果和表层组织结构。

车轮的感应加热淬火工艺

甄延波, 闫佳佳, 楚蓓蓓, 耿晨雷, 路少华, 张远, 李绪晨, 杨少华

2023, 48(4): 281-284. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.044

摘要 ( 28 )

PDF (582KB) ( 26 )

分别采用同时加热淬火方式和连续加热淬火方式对45钢锻件车轮进行感应淬火研究。结果表明:采用连续加热淬火方式(感应器与工件间隙6 mm、输出功率为339 kW、频率为6.3 kHz),用清水进行喷淋冷却,然后对其进行230 ℃×2 h炉中回火处理后,车轮外表面踏面及倒圆角区域的表面硬度为509~599 HV0.2(50~55 HRC)、淬硬层深度为3.4~4.7 mm、显微组织级别为5~7 级,均能达到其技术要求,并在工业化试生产中取得了较好的应用效果。

38CrMoAl钢液气弹簧活塞杆断裂失效分析

金林奎, 吴正环, 程曦, 黎肖辉, 方曼婷

2023, 48(4): 285-292. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.045

摘要 ( 26 )

PDF (508KB) ( 32 )

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对38CrMoAl钢液气弹簧活塞杆断裂样品进行检测。结果发现,断口呈快速断裂的放射状条纹特征形貌,表明该失效件断裂速度快。活塞杆末端外圆存在数条圆弧状表面裂纹,推测该处受到外力作用的高速撞击,使得法兰端承受极大的弯曲应力,最终在应力集中最大的凹槽部位产生断裂。断口剖面显微组织检测发现,法兰端存在两处凹槽,由靠近杆部的第一凹槽产生断裂。实测第二凹槽倒圆角半径R极小并产生表面裂纹,表面裂纹两侧渗氮层明显加深,表明该表面裂纹形成于渗氮处理之前,属于调质处理过程形成的淬火应力集中开裂,由此推断第一处凹槽同样存在应力集中开裂倾向。断裂源区存在表面裂纹及表面剥落,表面渗氮层脆性大。杆部外圆存在表面脱碳层,并产生脆性针状氮化物。样品表层及心部的显微组织为粗大马氏体位向的回火索氏体,基体组织为粗大过热组织,材料强韧性比正常晶粒组织显著降低。

G115钢管埋弧自动焊焊缝冲击性能不足的原因分析及热处理修复措施

田力男, 张丰收, 李俊峰, 白丽, 王鲁, 乔立捷, 冯可云

2023, 48(4): 293-297. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.046

摘要 ( 22 )

PDF (503KB) ( 25 )

采用埋弧自动焊(SAW)对大口径厚壁G115钢管进行焊接,焊后经785 ℃回火后发现焊缝冲击吸收能量低于标准要求的最低值。通过对焊接方法、焊材及回火温度的分析和试验表明,焊缝的回火温度超出了熔覆金属的Ac₁点,产生不完全相变组织,且碳化物回溶、沉淀强化作用减少、马氏体亚结构和位错密度降低、析出相长大粗化等多种因素的交互作用最终造成了焊缝冲击性能的下降。采用1080 ℃×3 h正火+770 ℃×6.5 h回火的热处理修复后,焊缝的冲击性能得到大幅度的提升。

7A04铝合金壳体失效分析

王翠英, 杨有才, 柯美武, 褚小菲, 王伟

2023, 48(4): 298-302. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.047

摘要 ( 22 )

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7A04铝合金壳体在使用过程中发生开裂失效,通过对失效件的外观、断口宏微观形貌观察,以及对失效件和库存件材质、显微组织、力学性能和表面应力等方面的测试,对壳体的开裂原因进行了分析。结果表明,失效壳体为沿纵向脆性断裂,壳体横向力学性能较低,使用过程中承受较大的工作应力是导致开裂的主要原因。

采用金相法对17-7PH不锈钢钢丝表层残留奥氏体深度测试

林文钦, 李东升, 邓枫, 吴佳欣, 蒋洪俊, 杨元熙, 徐心洁, 刘吕波

2023, 48(4): 303-306. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.048

摘要 ( 29 )

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AMS5678G材料规范要求采用金相法对17-7PH不锈钢钢丝表层残留奥氏体深度进行测试,针对测试中存在的试样制备和残留奥氏体层深度界定问题,对试样夹的选择、侵蚀方式与侵蚀时间、残留奥氏体层深度界定进行了试验。结果表明,为避免残留奥氏体显示时化学浸蚀电位的影响,宜采用塑料试样夹进行镶嵌;使用Fry's 试剂以擦拭的方式,擦拭5～10 s显示组织较合适;当钢丝表层存在残留奥氏体层时,其深度界定为致密的残留奥氏体层深度,得到材料规范归口单位认可。

GB/T 38819—2020《绿色热处理技术要求及评价》解读

董小虹, 徐跃明, 常玉敏, 李俏, 王广生

2023, 48(4): 307-315. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.04.049

摘要 ( 26 )

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针对热处理企业的特点,对GB/T 38819—2020标准中规定的热处理企业在基本要求、热处理厂房、热处理设备、热处理工艺材料、热处理工艺、管理体系、环境排放等方面的要求进行了详尽的解读,并对绿色热处理的评价方法进行了说明。

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