金属热处理

金属材料学的“思想”

袁志钟, 戴起勋, 王安东, 鞠玉琳, 曹甫洋, 罗锐

2023, 48(5): 1-5. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.001

摘要 ( 130 )

PDF (1390KB) ( 100 )

从系统综合角度提炼了金属材料学的“思想”,揭示了金属材料性能演化过程的矛盾规律,归纳了合金元素作用的复杂性,讲述了金属材料组织演化的量变与质变规律,阐明了热处理工艺的多向可变性。

钨表面WTaVNbMo难熔高熵合金层的组织与性能

黄天阳, 郑家圣, 田林海, 林乃明, 王振霞, 秦林, 吴玉程

2023, 48(5): 6-11. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.002

摘要 ( 82 )

PDF (2249KB) ( 104 )

采用双层辉光等离子表面冶金技术,以粉末冶金W₁₈Ta₁₈V₂₀Nb₁₈Mo₂₆合金作为源极靶材,控制工件极温度为1200 ℃,源极和阴极电压差分别为300、400和500 V,在纯钨表面制备了WTaVNbMo难熔高熵合金层。用扫描电镜及其所附能谱仪和X射线衍射仪检测合金层的显微组织和相组成,用显微硬度计和电化学工作站测试了合金层的硬度和耐蚀性,利用SRIM软件模拟分析了合金层的抗辐照性能。结果表明,在不同电压差条件下纯钨表面均形成了BCC结构的WTaVNbMo高熵合金层。电压差为400 V时,制备的合金层厚度达到100 μm以上;500 V电压差下制备的合金层表面均匀,组织致密,硬度最高,可以达到1635 HV0.05,耐蚀性良好,自腐蚀电流密度较W基体降低了近两个数量级。辐照模拟结果表明,相比于纯钨,高熵合金层的损伤范围较为集中,投影射程更短,电子阻止本领更大,电离损失速度加快。

奥氏体不锈钢表面激光熔覆锆涂层的组织及硬度

吴裕, 唐奇, 苏晓峰, 蒋文龙, 周丹晴

2023, 48(5): 12-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.003

摘要 ( 76 )

PDF (4859KB) ( 67 )

为了提高常用奥氏体不锈钢的表面性能,延长其服役寿命,拓宽其使用价值,采用激光熔覆技术在一种典型奥氏体不锈钢表面制备了锆涂层,借助金相显微镜、XRD、ECC、EDS对熔覆涂层的微观组织进行了表征,利用维氏硬度测试仪对熔覆涂层和基体的硬度进行了测试。结果表明,锆涂层与基体具有良好的冶金结合,其中涂层晶粒主要呈树枝晶形貌,基体晶粒主要呈含退火孪晶的等轴晶形貌。激光熔覆涂层中Zr、Si元素主要富集在枝晶内,Fe、Cr元素主要富集在枝晶间,Ni、Mn元素分布较均匀。涂层区的硬度(约743.2 HV0.1)相较于基体区(230.5 HV0.1)有了显著提升,约为基体的3.2倍。这可能与涂层部分形成的枝晶结构的微观组织和其中的元素偏聚有关,此外第二相强化也不可忽视。

镍基合金Inconel 740H和617B的组织稳定性和耐蚀性对比

侯世香, 刘燕, 刘东雨

2023, 48(5): 18-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.004

摘要 ( 57 )

PDF (4262KB) ( 60 )

对镍基高温合金Inconel 740H和617B在750 ℃和780 ℃进行了5000 h的时效及模拟燃煤环境腐蚀试验。使用透射电镜(TEM)、配备能谱(EDS)的扫描电镜(SEM)等对试样表面和截面微观组织进行了分析。结果表明,时效前Inconel 740H合金晶内的γ′相约为5 nm,750 ℃和780 ℃时效后分别为70 nm和95 nm左右。617B合金时效前未观察到γ′相,时效后γ′相析出,并分别长大到100 nm和130 nm左右,说明Inconel 740H合金的组织稳定性比617B合金好。在750 ℃和780 ℃模拟燃煤环境的试验证明,Inconel 740H合金比617B合金具有更好的耐腐蚀性,617B合金目前还无法取代Inconel 740H合金。

蠕变过程中P91钢晶界析出相的变化行为

顾宝兰, 刘嘉晨, 孙浩宇, 柳旺, 于海洋

2023, 48(5): 25-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.005

摘要 ( 39 )

PDF (4910KB) ( 35 )

对600 ℃和650 ℃蠕变持久断裂试验过程中P91钢组织演变及晶界析出相的变化规律进行了研究。结果表明,在蠕变过程中,P91钢马氏体板条组织随蠕变断裂时间增加逐渐趋于分散,晶界析出相的数量及尺寸增加。晶界上的析出相主要为M₂₃C₆相和Laves(Fe₂Mo)相,Laves相的形核点主要位于晶界上M₂₃C₆相界面处,晶界上的M₂₃C₆相与基体相比具有更高含量的Mo,为Laves相的形成和粗化提供了有利条件,同时晶界上偏聚的Si增加了钢的自扩散系数,促进了Laves相的形成,也使得Laves相的粗化速率较M₂₃C₆相更高。在蠕变过程中P91钢的硬度随断裂时间的延长呈下降趋势,且试验温度越高硬度下降越明显。

34CrNi3MoV合金钢的动态再结晶行为

邹志鹏, 徐东, 任毅诚, 王怡群, 郑磊, 庞洪轩

2023, 48(5): 32-40. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.006

摘要 ( 43 )

PDF (4619KB) ( 42 )

采用Gleeble-1500热模拟试验机对34CrNi3MoV钢在最大变形量为50%的条件下,进行变形温度为800~1200 ℃、应变速率为0.01~10 s^-1的单道次等温压缩试验并得到了真应力-真应变曲线。结果表明,34CrNi3MoV钢在800 ℃和900 ℃(1、10 s^-1)条件下仅发生动态回复,在1000~1200 ℃和900 ℃(0.01、0.1 s^-1)条件下发生动态再结晶。采用Arrhenius方程计算不同应变量时的激活能Q,并利用五次多项式拟合激活能Q与应变量ε的对应关系:Q=331.78+1401.47ε-10 233.34ε²+33 725.26ε³-52 745.07ε⁴+31 981.48ε⁵。利用加工硬化率构建了临界特征值ε_c和ε_p与Z参数的关系模型,在此基础上构建了预测动态再结晶体积分数的动力学模型X_DRX=1-exp[-0.564((ε-ε_c)/ε_p)^1.945]。

新型700 MPa级高强锚杆钢的微观组织及强化机制

孟亚森, 潘丽芳, 张红旭, 刘鹏, 任志峰, 刘光明

2023, 48(5): 41-48. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.007

摘要 ( 42 )

PDF (3111KB) ( 35 )

自主设计了700 MPa级高强锚杆钢,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等对其微观组织与性能进行了系统测试与表征,并进一步讨论了其强化机制。结果表明,该锚杆用钢的显微组织为珠光体和铁素体复相组织,铁素体呈细小的等轴状,珠光体呈长条形片层状分布,组织中珠光体体积分数约为43%;铁素体基体上析出了大量小于20 nm的纳米级V(C, N)粒子;试验钢屈服强度约为734 MPa,抗拉强度约为936 MPa,断后伸长率约为15.1%,屈强比约为0.78,具有良好的综合性能;该锚杆钢的强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及析出强化的耦合强化,其中,细晶强化及固溶强化引起的强度贡献约占总强度值的73%。

电致热处理工业纯铝线的强度演化规律

章益, 侯嘉鹏, 袁衢龙, 张振军, 陈玲, 张哲峰

2023, 48(5): 49-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.008

摘要 ( 37 )

PDF (3454KB) ( 53 )

分别采用干燥箱和施加电流装置对工业纯铝线进行了传统的退火处理和电致热处理,并研究了不同温度下退火处理和电致热处理对工业纯铝线强度和微观组织的影响规律及机制。结果表明,当热处理温度相同时,与退火态工业纯铝线相比,电致热处理态工业纯铝线的抗拉强度更低,晶粒尺寸更大,施加电流在工业纯铝线内晶界处导致的局部焦耳热温升是电致热处理态工业纯铝线晶粒尺寸更大的主要机制,也是导致电致热处理态工业纯铝线强度更低的本质。

超细晶铁素体双峰结构及其对中碳钢力学性能的影响

张家豪, 李红斌, 赵志浩, 徐海卫, 韩赟, 田亚强, 陈连生

2023, 48(5): 54-59. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.009

摘要 ( 44 )

PDF (4849KB) ( 56 )

对含碳0.49%的中碳钢在两相区不同温度下淬火,随后冷轧50%并退火,制备中碳钢铁素体双峰结构。通过扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)对双峰结构进行表征,并通过室温拉伸试验分析了双峰结构对力学性能的影响。结果表明,随两相区淬火温度的升高,铁素体平均晶粒尺寸减小;当淬火温度为770 ℃时,试验钢的强度最高,750 ℃时伸长率最高,760 ℃时强塑积最高。当亚微米晶比例为31.4%,粗细晶峰值晶粒尺寸为2.51和0.79 μm时,试验钢具有较好的强塑性匹配。

选区激光熔化打印Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5/316L复合材料的微纳力学及耐蚀性能

孙颖, 郑留伟, 张慧云

2023, 48(5): 60-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.010

摘要 ( 28 )

PDF (3835KB) ( 33 )

选用316L不锈钢为基体材料,Al_0.5CoCrFeNiTi_0.5高熵合金(HEA)粉末为颗粒增强体,通过选区激光熔化(SLM)制备了不同HEA含量的316L不锈钢基复合材料,对复合材料的微观组织、微纳力学和耐蚀性进行了研究。结果表明,SLM打印的316L不锈钢及其复合材料内部未出现孔洞、裂纹等缺陷,重熔区主要由细小的胞状晶组成,非重熔区由胞状晶和等轴晶组成,这是由凝固过程中熔池温度梯度所导致的;随着复合材料中HEA含量的增加,材料的硬度和弹性模量呈现升高的趋势,强化机制主要是固溶强化和细晶强化;复合材料的自腐蚀电位先向负后向正方向移动,自腐蚀倾向先变大后变小。

4Cr5Mo2V扁钢中AS14类退火组织成因分析

陈建礼, 楚宝帅, 张晓琨

2023, 48(5): 66-69. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.011

摘要 ( 31 )

PDF (2476KB) ( 44 )

采用不同温度奥氏体化+贝氏体转变温度范围等温+球化退火工艺,模拟了4Cr5Mo2V扁钢中AS14类退火组织形成过程。利用Leica光学显微镜观察显微组织,采用438VP/KEVEX扫描电镜/能谱仪对试样微区化学成分进行分析,并对不同组织状态扁钢的冲击性能进行了测试。结果表明,终锻温度偏高,锻后在贝氏体转变温度范围停留或缓慢冷却导致钢中形成粗大的竹叶状贝氏体组织;退火时碳化物沿粗大贝氏体组织界面形核长大,而竹叶之间析出碳化物较少,从而形成了AS14类退火组织;AS14类退火组织具有较强的组织遗传性,能够显著降低扁钢的横向冲击性能;较低的终锻温度和冷却过程避免在贝氏体转变温度区间停留或缓慢冷却,可以防止4Cr5Mo2V扁钢形成AS14类退火组织。

稀土钇对H13钢组织与性能的影响

舒瑞熙, 杨忠民, 曹燕光, 李昭东, 陈颖, 王慧敏

2023, 48(5): 70-77. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.012

摘要 ( 53 )

PDF (4866KB) ( 36 )

研究了不同稀土Y含量对H13模具钢组织和性能的影响。实验室采用电渣重熔冶炼获得了稀土Y的质量分数分别为0.0008%、0.0060%和0.0120%的H13钢电渣锭。利用OM、SEM、TEM和热力学计算等方法研究稀土Y对组织的影响;利用冲击试验机和显微硬度计探究了稀土Y对性能的影响。结果表明,稀土Y使H13钢中的隐晶马氏体的形貌变成狗骨状,随着稀土Y含量的增加,隐晶马氏体呈局部细小和弥散分布趋势;H13钢中凝固终点处残留液相中元素的浓度达到高碳高合金钢的浓度,导致液析碳化物生成。稀土Y的质量分数为0.0120%时,钢中C元素的偏析度由1.292降低至0.529,合金元素Cr、Mo、V的偏析度也均有降低;钢中5 μm以上的碳化物占比最低,碳化物的平均尺寸为3.13 μm;钢热处理后的横向冲击吸收能量为19.5 J,退火和回火后的维氏硬度分别为244.4和525.5 HV0.5。

稀土元素Ce与Y对JG4246A合金高温氧化行为的影响

陈崇林, 王均安, 余建波, 涂玉国, 张朦, 李梦丽

2023, 48(5): 78-82. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.013

摘要 ( 34 )

PDF (2724KB) ( 60 )

在第二代高温合金JG4246A中分别添加不同含量的稀土元素Ce和Y,得到含0.012Ce(质量分数,%,下同)、0.017Ce、0.034Y、0.061Y四种合金铸锭,研究了在1100 ℃下Ce与Y对合金高温抗氧化性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了氧化膜的物相组成以及氧化表面的形貌。结果表明,JG4246A合金在1100 ℃空气中恒温氧化过程中,添加稀土元素可以减少合金的氧化质量增加,氧化动力学符合抛物线规律;相对于稀土元素Y,Ce对减缓JG4246A合金的高温氧化速率的作用更显著;稀土元素的添加没有改变氧化膜的表面形貌,但是生成的尖晶石型氧化物使氧化膜更加致密,能够抑制阳离子的向外扩散,降低氧化反应速率,从而提高高温抗氧化性能。

化学成分对X32双金属锯条用钢热处理性能的影响

曾斌, 汪净, 梁亮, 陈刚, 苏斌

2023, 48(5): 83-89. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.014

摘要 ( 30 )

PDF (4321KB) ( 76 )

为开发合金含量更低、更经济的X32钢材,制备了两种不同C、N含量的X32钢,通过性能和组织的表征来探讨其可行性。测定了两种X32钢的静态CCT曲线,研究了两种钢钢轧中间坯样热处理后的显微组织和力学性能,并通过两种X32冷轧带钢的工业化试制对热处理试验结果进行验证。研究表明,X32钢通过提高钢水中C、N含量,采用钒碳、钒氮微合金化技术,可实现明显的显微组织细化和强度、硬度提升。在不影响质量的前提下,采用钒碳、钒氮微合金化技术,提高C、N含量来降低Ni、Cr、Mo合金含量是可行的,这为开发更经济的新型X32钢指明了方向。

Sn及深冷拉拔对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响

陈金水, 王冲, 郭诚君, 彭炳锋, 张建波, 肖翔鹏, 杨斌

2023, 48(5): 90-97. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.015

摘要 ( 37 )

PDF (6521KB) ( 20 )

采用真空铸造的方法制备了不同Sn含量的Cu-Cr-Zr-xSn合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等检测方法分析了Cu-Cr-Zr-xSn合金在多阶段形变热处理过程中(杆坯→一次拉拔→950 ℃固溶1 h→二次拉拔→450 ℃峰时效→室温拉拔/深冷拉拔→450 ℃退火)微观组织的变化,同时测定了相应的抗拉强度和导电率。重点研究了Sn元素和深冷拉拔对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响规律。结果表明,添加Sn和深冷拉拔都能够明显提高Cu-Cr-Zr合金的抗拉强度,同时不会对导电率造成太大的损失。其中Sn元素会促进富Cr初生相的形成,在形变热处理过程中,富Cr初生相会被拉成纤维状,起到纤维强化的效果;深冷拉拔则会提高变形抗力,从而导致变形晶粒尺寸更小,同时也能够促使富Cr初生相转变为纤维状,进一步提高合金的强度。

镧对H13钢表面渗铌层组织及性能的影响

谭慎路, 张越, 张孟九, 谢爱军, 商剑

2023, 48(5): 98-103. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.016

摘要 ( 36 )

PDF (4255KB) ( 61 )

采用固体粉末包埋法和添加镧的渗铌剂在H13钢表面制备了碳化铌渗层,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等研究了稀土镧对渗层组织及摩擦学性能的影响。结果表明,不同La含量(0%~5%)条件下,H13钢表面渗层主要由NbC组成;适量La的加入有利于提高渗层的致密性、硬度及摩擦学性能;随着La含量的增加,渗层显微硬度先增大后减小;当La含量为3%时,渗层组织均匀致密,厚度达7~9 μm,硬度较高(1669 HV0.2)。在相应的摩擦条件下,随着La含量的增加,渗层平均摩擦因数先降低后升高,稀土La含量为3%时渗层的耐磨性最佳。

低Ti含量(0~0.15%)对高强钢耐磨性的影响

陆春洁, 邵春娟, 镇凡, 曲锦波

2023, 48(5): 104-109. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.017

摘要 ( 38 )

PDF (2873KB) ( 71 )

针对0~0.15%不同低Ti含量高强试验钢,利用万能磨损试验机进行磨损试验,并对试验钢组织、析出相及磨损形貌进行分析。结果表明,试验钢中析出相主要为TiC,其形貌为多边形、椭圆形、长条形、圆形,尺寸有大颗粒(横截面积＞100 μm²)、微米级(横截面积1~100 μm²)、亚微米级(横截面积＜1 μm²)。对耐磨性提升起主要作用的为微米级析出相,亚微米级析出相对耐磨性影响较小,大颗粒析出相对耐磨性起负作用。随着Ti含量增加,亚微米级、微米级析出相数量呈线性增加,当Ti含量≥0.10%时,出现大颗粒析出相。当Ti含量为0.10%时,试验钢板的耐磨性最好。

新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的组织性能

张浩, 迟宏宵, 王成蹊, 马党参, 樊译, 谢官利

2023, 48(5): 110-115. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.018

摘要 ( 24 )

PDF (3848KB) ( 62 )

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度试验、冲击试验、盐雾腐蚀试验对新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢和传统Cr13型耐蚀塑料模具钢的组织和性能进行对比研究。结果表明,新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢除N之外,还添加了Ni、Mo、V等合金元素,新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢与传统Cr13型耐蚀塑料模具钢洁净度差异不大,但新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢退火组织更为均匀,退火硬度更低,更易机械加工。经相同热处理后,新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的组织更为均匀,未溶碳化物数量减少;新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的硬度为51.8 HRC,冲击吸收能量为12.3 J,而传统Cr13型耐蚀塑料模具钢的硬度为52.7 HRC,冲击吸收能量为6.9 J,两者硬度相当,但新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢拥有更好的韧性;经120 h的盐雾腐蚀后,新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢表面腐蚀坑较少,腐蚀速率为0.0594 g/(m²·h),传统Cr13型耐蚀塑料模具钢表面有明显的腐蚀坑,腐蚀速率为0.1136 g/(m²·h),新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的耐蚀性更好。

稀土对L360管线钢低温冲击性能的影响

王红莉, 奉亮, 樊轩宇, 于彦冲

2023, 48(5): 116-120. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.019

摘要 ( 33 )

PDF (2272KB) ( 24 )

工业化生产L360RE管线钢,研究了微量稀土对L360钢中夹杂物变质以及热轧组织和低温冲击性能的影响。结果表明,L360管线钢中添加0.0062%的稀土,可使O、S含量显著降低,钢液的洁净度显著提高;夹杂物种类由MnS夹杂物和Al₂O₃-CaO复合夹杂物转变成含稀土的RE₂O₂S夹杂物,且大尺寸的长条状或不规则形状的夹杂物转变为小尺寸的球状夹杂物;晶粒尺寸减小,显微组织细化;室温至－60 ℃的横向冲击能量均增加。－60 ℃下,L360RE管线钢的横向冲击吸收能量较L360管线钢提高了19.2%。

镍在低碳钢表面的扩散机理与规律

张士宪, 徐鸣悦, 赵晓萍, 李运刚

2023, 48(5): 121-128. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.020

摘要 ( 22 )

PDF (7014KB) ( 18 )

采用水溶液电沉积+高温固态扩散法成功制备了镍/低碳钢表面复合材料,研究了镍在低碳钢表面的扩散机理,利用 Den Broeder 法得到了不同温度下镍在低碳钢中的扩散规律。结果表明,高温固态扩散退火处理实现了镍沉积层与低碳钢的冶金结合,镍原子主要沿低碳钢晶界进行扩散,其扩散抑制了晶粒的长大。碳、硅、锰、硫、磷原子对镍原子的扩散影响较小。镍原子在低碳钢表面的固态扩散规律为D_Ni=-3.53×10^-21T⁴+1.75×10^-17T³ -3.22×10^-14T²+2.60×10^-11T -7.81×10^-9。在973~1373 K温度区间固态扩散时,随着温度的升高,镍原子的平均互扩散系数呈现先上升后下降再上升的趋势;晶体结构对于镍原子的扩散影响较大,镍原子在体心立方晶体结构中的扩散速度明显大于在面心立方晶体结构中的扩散速度。

汽车轮毂轴承内圈感应回火温度均匀性的数值模拟

魏文婷, 赵天翼, 柯锦哲, 刘青龙

2023, 48(5): 129-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.021

摘要 ( 73 )

PDF (3417KB) ( 27 )

采用电磁场与温度场耦合计算仿真模型,研究感应加热工艺参数对异形截面汽车轮毂轴承内圈回火温度场的影响规律,并采用响应曲面法分析感应回火工艺参数的交互影响作用。结果表明,随着感应线圈的频率和电流密度降低,轴承内圈心部与表层温度差缩小,整体升温速率降低;依据对温度差和升温速率的影响显著性程度从大到小对感应加热工艺参数排序依次是:电流密度、频率与空气间隙;基于响应曲面法得到的温度均匀性较优的感应回火工艺参数:频率10 kHz,电流密度19.6×10⁶ A/m²,外侧感应线圈与零件之间的空气间隙8.5 mm,并通过试验验证了温度场数值模拟的有效性;基于回火参数相当的等温回火与感应回火试验,发现两种工艺获得的硬度相近。

中碳Cr-Ni-Mo-V耐热高强钢大锻件淬火过程有限元分析

杨宏韬, 刘科虹, 贾奇辉, 吴润生, 赵梓恒, 李玮

2023, 48(5): 138-144. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.022

摘要 ( 29 )

PDF (4474KB) ( 34 )

针对大型锻件存在组织不均导致淬火开裂的现象,采用DEFORM有限元软件对中碳Cr-Ni-Mo-V耐热高强钢大型锻件940 ℃淬火过程的温度场、应力场及组织场进行了数值模拟。结果表明,该中碳Cr-Ni-Mo-V耐热高强钢淬火过程中的锻件心部与表面温差超过600 ℃,内应力主要集中在台阶位置。根据模拟结果,实际锻件采用“水淬14 min+空冷10 min+水淬”的淬火工艺,可以在保证组织与常规水淬相似的前提下,极大地降低台阶位置的内应力,避免锻件淬火开裂。

20Cr2Ni4A钢齿圈压力淬火过程的温度场模拟

陈建文, 袁伍丰, 邹伟, 刘克, 欧阳雪枚, 王鑫铭

2023, 48(5): 145-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.023

摘要 ( 25 )

PDF (3573KB) ( 22 )

基于20Cr2Ni4A钢齿圈在不同流量下进行压力淬火过程中冷却曲线的试验测定和对应换热系数的计算,开展有限元数值模拟,得到不同流量组合对齿圈压力淬火冷却过程温度场分布的影响规律。结果表明,189~1136 L/min流量对应的换热系数均呈现随温度下降先增大后减小的变化趋势,且随着流量的增大,换热系数的最大值随之增大。4组具有代表性的流量组合中,采用慢-快-快的流量组合能更好地减小齿圈内外温差。对比测温结果发现,模拟结果与试验数据吻合良好,建立的压力淬火温度场模型可靠,可为压淬工艺的优化提供理论指导。

Inconel 718高温合金等温压缩过程的组织演变及温度场模拟

王超, 任永海, 韩森霖, 程治, 王龙祥, 赵飞, 谭元标

2023, 48(5): 151-157. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.024

摘要 ( 31 )

PDF (4538KB) ( 26 )

采用Gleeble 3800热压缩试验机、Deform-3D有限元软件和光学显微镜研究了Inconel 718高温合金在950～1150 ℃温度范围和应变速率0.1～10 s^-1范围内的组织演变和温度场模拟。结果表明,在低变形温度和高应变速率下,初始阶段随着应变的增加,流变应力迅速增加到峰值。达到峰值应力后,流变曲线呈现出明显的流变软化现象。在低变形温度、高应变速率下,产生的变形热较大,合金易于发生动态再结晶,且动态再结晶程度较高,晶粒尺寸较小。当应变速率降低,变形热也逐渐降低,合金内部动态再结晶的晶粒体积分数减少。在变形温度为1100 ℃和应变速率为0.1 s^-1时,合金发生完全动态再结晶。基于Deform-3D软件模拟的温度场分布结果可知,低变形温度、高应变速率的热变形条件会使合金内部产生较大的变形热,随着变形温度的升高和应变速率的降低,变形热的值逐渐减小。当变形温度和应变速率一定时,合金内的变形热会随真应变的增加而不断增加。

亚稳β钛合金Ti-1500热变形行为

张书铭, 林博超, 辛社伟, 王钧仡, 黄志涛, 付明杰

2023, 48(5): 158-165. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.025

摘要 ( 25 )

PDF (4402KB) ( 22 )

通过等温热压缩试验研究了新型亚稳β钛合金Ti-1500在750~910 ℃、0.001~10 s^-1条件下的热变形行为。建立了耦合应变的双曲正弦型Arrhenius本构方程,基于动态材料模型及Prasad流变失稳准则构建了热加工图,分析了变形后的显微组织。结果表明,随着变形温度升高、应变速率降低,合金的流变应力降低,相同条件下合金的峰值流变应力略高于Ti55531合金,低于M28合金。合金在两相区的平均热变形激活能为291.36 kJ/mol,远高于纯钛的自扩散激活能,β单相区为153.96 kJ/mol,与纯钛的自扩散激活能接近。两相区能量耗散效率峰值位于低应变速率(0.001 s^-1);单相区能量耗散效率峰值位于中低应变速率(0.01~0.1 s^-1);所有试验温度下,应变速率高于1 s^-1时发生变形失稳。结合显微组织分析可以将变形分为3个区域,即低温低应变速率下的β→α相变区、中高温低应变速率下的β再结晶区以及高应变速率下变形不均匀的失稳区。

烧结温度对热压烧结Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

李季, 曹振, 罗平, 肖治同, 李炯利, 王旭东

2023, 48(5): 166-173. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.026

摘要 ( 28 )

PDF (7570KB) ( 24 )

采用热压烧结(压力25 MPa,800~1100 ℃)及780 ℃×2 h再结晶退火工艺制备了具有优异性能的Ti-6Al-4V(TC4)合金。研究了Ti-6Al-4V合金相结构及随温度的变化规律,分析了不同热压烧结温度对Ti-6Al-4V合金的烧结致密度、微观组织及力学性能的影响。结果表明,Ti-6Al-4V合金从α相到β相转变的开始温度与结束温度分别为627 ℃和941 ℃。在800 ℃热压烧结没有实现烧结致密化,900 ℃热压烧结获得了较为均匀、细小的组织,1000 ℃及1100 ℃烧结均导致组织异常长大。在900 ℃烧结并退火处理的Ti-6Al-4V合金抗拉强度达到894.6 MPa,断后伸长率达到了15.7%,获得了极好的强度与塑性。

固溶处理对选区激光熔化双相不锈钢组织及性能的影响

杨智凯, 张欣悦, 易林, 闫星辰, 王志

2023, 48(5): 174-183. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.027

摘要 ( 27 )

PDF (6097KB) ( 24 )

通过设计和优化双相不锈钢激光选区熔化(SLM)成形工艺,制得了高精度、低缺陷密度的(21.98wt%Cr-5.37wt%Ni-3.13wt%Mo-1.95wt%Mn)双相不锈钢,进一步研究了不同固溶处理温度对其显微组织和性能的影响。结果表明,通过对不同工艺参数SLM成形试样的研究,得到最佳SLM工艺参数:激光功率275 W,激光扫描速度700 mm/s,扫描间距80 μm,铺粉层厚50 μm。固溶处理能有效地调控SLM成形双相不锈钢的相组成及比例,试样中奥氏体含量均较打印态试样大幅提高。较低温度固溶处理会导致脆性σ相在晶界处析出,大幅削弱试样的塑性。当固溶温度升高到1020 ℃及以上时,σ相消失。更高的固溶处理温度又会使晶粒粗化,既降低试样的强度又损害塑性。1020 ℃固溶处理试样中可获得接近平衡的双相组织,此时抗拉强度为868 MPa,伸长率达到35.0%。

恢复热处理对R26高温合金螺栓组织和力学性能的影响

韩哲文, 王智春, 王家健, 王启冰, 彭波, 左月, 司明宇, 康举

2023, 48(5): 184-190. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.028

摘要 ( 26 )

PDF (5122KB) ( 23 )

对某发电站机组服役约6万小时后硬度超标的R26高温合金螺栓进行恢复热处理,通过化学成分检测、显微组织观察、力学性能测试及断口分析,研究了恢复热处理对R26高温合金螺栓组织和力学性能的影响。结果表明,R26合金的显微组织主要为奥氏体,并存在大量孪晶。硬度超标试样的晶界上存在断续分布的碳化物;经恢复热处理后,晶粒细化且均匀化,晶界上的碳化物溶解,晶内析出γ′相。恢复热处理可使R26合金螺栓的硬度恢复到标准范围内,同时提高塑性和韧性。

真空热处理对BCu35NiMnCoSi铜基钎料组织和硬度的影响

赵栋, 董志, 权纯逸, 胡福常, 李世健

2023, 48(5): 191-195. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.029

摘要 ( 22 )

PDF (3438KB) ( 35 )

对BCu35NiMnCoSi铜基钎料进行不同工艺的真空热处理,并通过与传统空气炉热处理工艺对比,研究了真空热处理对其组织性能的影响。结果表明,BCu35NiMnCoSi钎料经真空热处理后的显微组织、硬度与传统空气炉处理基本一致。真空热处理工艺对BCu35NiMnCoSi钎料化学成分无影响,部分元素表面贫化是由于原材料贫化造成的。随加热温度升高、保温时间延长,钎料显微硬度降低。BCu35NiMnCoSi钎料优化的真空热处理工艺参数范围为870~880 ℃、15~25 min和890 ℃、15~20 min,在此参数下真空热处理BCu35NiMnCoSi钎料条,钎焊不锈钢导管焊缝无钎料瘤、气孔、烧穿及基体熔蚀等缺陷,导管气密性良好,满足使用要求。

均匀化处理对6061铝合金显微组织及相演变行为的影响

程志远, 王经涛, 郭丰佳, 孙宁, 于继海

2023, 48(5): 196-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.030

摘要 ( 39 )

PDF (4253KB) ( 32 )

采用OM、SEM、DSC等技术手段研究了6061铝合金板材铸态及均匀化处理后的显微组织,分析了合金在均匀化处理前后析出相粒子转变过程以及晶内成分均匀性的演变规律。结果表明,6061铝合金铸锭经579 ℃×6 h均匀化处理后,合金中低熔点非平衡共晶相发生充分溶解,晶内成分偏析基本消除,合金中残留第二相的含量降低至0.87％,同时针状富铁相发生球化并呈断续分布,合金的均匀化效果优异,为大生产合理热处理工艺的制定提供了参考依据。

热处理对新型镍钴基高温合金组织及硬度的影响

胡嘉豪, 高佳利, 张尚洲

2023, 48(5): 204-209. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.031

摘要 ( 32 )

PDF (4957KB) ( 36 )

利用CALPHAD方法设计了3种不同(W+Ta)含量的新型镍钴基高温合金,并根据平衡相图确定合金固溶及时效处理制度。利用OM、SEM以及EDS等手段对新型镍钴基高温合金热处理后的微观组织特征进行了分析。结果表明,3种镍钴基高温合金,铸态组织均由γ相、γ′相、γ+γ′共晶组织及碳化物组成,γ+γ′共晶组织呈放射状。经固溶处理后,铸态一次γ′相完全消除,800 ℃时效后析出三次γ′相。随着时效时间的增加,合金中γ′相尺寸增大,合金的硬度也呈上升趋势,但W+Ta含量高的合金在800 ℃时效析出的γ′相发生了分裂,硬度先增加后减少。

奥氏体化参数对25Cr3Ni3MoNb钢700 ℃下变形行为的影响

林雄, 满达, 杨宏韬, 侯宇辰, 金自力, 李玮

2023, 48(5): 210-216. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.032

摘要 ( 22 )

PDF (6458KB) ( 23 )

以速射火炮身管用钢25Cr3Ni3MoNb钢为对象,通过分析25Cr3Ni3MoNb钢的组织特征与析出行为,对700 ℃下的变形行为进行了详细的研究,探索材料微观结构对700 ℃高温力学性能的影响。结果表明,700 ℃的变形过程中,25Cr3Ni3MoNb钢存在加工硬化与动态软化相互竞争的关系,同时25Cr3Ni3MoNb钢的奥氏体化温度与700 ℃变形行为存在密切联系,并最终影响材料的力学性能。当奥氏体化温度从980 ℃提高至1020 ℃时,材料内部的缺陷密度降低,回火后,析出物尺寸增大,700 ℃拉伸时,抗拉强度R_m由354 MPa降至237 MPa,屈服强度R_p0.2由312 MPa降低至221 MPa。经过980 ℃奥氏体化后,25Cr3Ni3MoNb钢表现出更大的加工硬化率和更小的动态软化率,这是由于980 ℃奥氏体化的试验钢板条内部存在更多的碳化物钉扎位错,使得动态回复更难发生,从而表现出高的屈服强度。

热变形行为与动态再结晶对低硫齿轮钢硫化锰夹杂物的影响

刘帅, 王福明, 徐海伦, 刘少伟

2023, 48(5): 217-223. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.033

摘要 ( 24 )

PDF (3253KB) ( 20 )

利用Gleeble-1500热-力模拟试验机对齿轮钢FAS3420H进行了热压缩试验,研究变形温度、变形量等对硫化锰夹杂物尺寸和相对塑性的影响。研究发现,在变形过程中,硫化物的碎化与长大现象交替进行,变形温度与变形量对硫化锰夹杂物的尺寸影响较大,其变化规律与齿轮钢基体再结晶程度有关。变形温度较低(900 ℃)时,随着变形量的增加,长宽比小的硫化物数量先减少后增加,相对塑性呈降低的趋势,而动态再结晶分数逐渐增加;变形温度较高(1200 ℃)时,随着变形量的增加,长宽比小的硫化物数量先增加后减小,MnS相对基体变形能力呈增加的趋势,但整体比低温轧制时要低,而此时在较低变形量下已发生充分的动态再结晶。由此可见,在实际轧制过程中选择较高温度,基体在变形量较小时即发生动态再结晶,在基体变形和再结晶过程中晶界移动的共同作用下,可以得到尺寸较小、数量较多的硫化锰夹杂物。

34CrNi3MoV钢箱体热处理工艺优化

张贺全, 谢撰业, 朱鑫, 程海英, 马宏亚, 吕正风, 王广彦

2023, 48(5): 224-228. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.034

摘要 ( 31 )

PDF (2018KB) ( 30 )

对34CrNi3MoV钢箱体的热处理工艺和性能进行了分析对比。结果表明,预备热处理采用两次正火工艺,可均匀组织,细化晶粒,切断组织遗传,去氢防止白点,预备热处理后34CrNi3MoV钢的组织为铁素体基体上弥散分布粒状或球状碳化物,为调质处理实现组织准备。淬火温度的选择主要考虑横向冲击性能,当回火温度设定为605 ℃,淬火温度设定为850～870 ℃时,横向冲击性能较佳。34CrNi3MoV钢进行调质处理时,随着回火温度的变化,组织及性能变化比较显著。当淬火温度为860 ℃,回火温度为605 ℃时,硬度、室温拉伸和冲击性能均满足要求,综合性能最佳。

热处理温度对长期服役T23钢焊缝微观组织的影响

张振华, 尹少华, 孙志强, 王传栋, 朱万进

2023, 48(5): 229-235. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.035

摘要 ( 37 )

PDF (4432KB) ( 27 )

以服役时间超过6万小时的T23钢水冷壁管对接接头作为研究对象,对焊接接头进行不同温度的热处理,通过显微硬度分析、金相分析、扫描电镜、能谱分析等手段深入研究不同温度热处理后的焊缝区微观组织变化,分析合金碳化物在晶界的分布规律,揭示T23钢焊接接头焊缝区再热裂纹的形成机理。结果表明,T23钢焊态试样的盖面焊缝组织为粗大板条马氏体和贝氏体的混合组织,原奥氏体晶界明显,最大晶粒尺寸超过300 μm,大部分晶粒尺寸在150～200 μm;T23钢盖面焊缝区在580 ℃热处理后出现了明显二次硬化现象,晶粒细化和弥散强化是导致二次硬化的主要原因;T23钢盖面焊缝区在720 ℃和760 ℃热处理时,均在焊缝晶界位置出现了孔洞及析出物,且析出物主要以M₂₃C₆和MC为主;析出物与孔洞的位置关系模式主要有两种,一种是孔洞在析出物前部沿晶界长大,另一种是孔洞在析出物靠近晶内一侧长大,形成机理有待进一步研究。

第二相析出强化真空渗碳淬火工艺

吕虎跃, 陈旭阳, 丛培武, 陆文林, 杜春辉, 胡凤娇

2023, 48(5): 236-240. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.036

摘要 ( 34 )

PDF (3768KB) ( 30 )

结合第二相析出强化原理并采用基于饱和值调整法的工艺路径,使用计算软件辅助制定第二相强化真空渗碳淬火工艺,并对18CrNiMo7-6钢制圆片试样和齿轮试样进行了试验。分别测试了圆片试样与齿轮的表面硬度、淬硬层深度,并观测了圆片和齿轮试样的显微组织。结果表明,第二相强化渗碳工艺可导致在渗碳层中析出大量弥散细小且分布均匀的碳化物,其作为渗碳层中的第二相粒子,提高圆片试样表面硬度至840 HV左右,且高硬度层较深,硬度-层深曲线较为理想,可以应用在齿轮等传动部件以提高其表面硬度。

大型轧机拉杆离子氮碳共渗+后氧化复合工艺

房颖, 李博, 李双喜

2023, 48(5): 241-245. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.037

摘要 ( 32 )

PDF (1554KB) ( 31 )

针对东南亚沿海地区使用的大型轧钢机拉杆(材料为42CrMo钢)易发生腐蚀磨损的问题,采用单热源脉冲离子渗氮炉对拉杆进行氮碳共渗+后氧化复合处理。通过对模拟试样的预氧化工艺、氮碳共渗工艺及后氧化工艺的研究,得到了满足产品要求的复合处理工艺:350 ℃×2 h预氧化;550 ℃×24 h氮碳共渗(炉压为260 Pa,NH₃∶CO₂=20∶1)和520 ℃×2 h氮氧共渗(炉压为300 Pa,NH₃∶O₂=6∶1),共渗完毕,关闭电源,同时以0.5 L/min向炉内通入空气,直至炉温降到300 ℃,打开炉盖,待试样冷至150 ℃左右,迅速在试样表面均匀涂上防锈油。在此复合工艺下,渗层深度达到0.39~0.41 mm,化合物层达到10~12 μm,与同工艺无预氧化试样渗层及化合物层厚度相比均增加;经盐雾试验检测,试样在70 h后出现腐蚀斑,和只经氮碳共渗处理无后氧化处理相比,耐蚀性提高。

退火工艺对FeCrMnNiAl_0.1高熵合金显微组织及力学性能的影响

郭宝昌, 姜凤阳, 王俊勃, 刘江南, 刘浪浪

2023, 48(5): 246-251. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.038

摘要 ( 30 )

PDF (3407KB) ( 27 )

采用电弧熔炼法制备FeCrMnNiAl_0.1高熵合金,采用SEM、XRD、显微硬度计和万能拉伸试验机,研究退火处理升温速率和保温时间对该五元合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,FeCrMnNiAl_0.1高熵合金由FCC相、BCC相和四方结构的Cr₃Ni₂组成。退火保温时间延长导致合金晶格畸变程度增加,BCC组织增加;提高升温速率,BCC组织同样增加,但晶格畸变程度减小。未热处理合金硬度在190 HV左右,高熵合金的显微硬度随退火保温时间的延长而增加,但升温速率提高会使显微硬度逐渐下降。退火时保温时间延长,会使高熵合金的抗拉强度逐渐增大,而延展性逐渐变差;随升温速率增加,合金抗拉强度先减小后增大,延展性变好。

42CrMo钢的钛催渗等离子渗氮工艺

钟厉, 王佐钰, 门昕皓, 韩西

2023, 48(5): 252-258. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.039

摘要 ( 35 )

PDF (3895KB) ( 30 )

研究了不同渗氮时间下钛元素对42CrMo钢常规离子渗氮工艺的作用效果,表征分析了不同渗氮工艺下试样表面的渗层组织及性能。结果表明,钛催渗离子渗氮试样的表面硬度和渗层深度均明显高于常规离子渗氮。在535 ℃×3 h的工艺条件下,钛催渗离子渗氮试样渗层的表面硬度达到887.4 HV0.2,渗氮层厚度约为400 μm。钛元素的加入促进了氮元素的渗透和扩散,在试样表面生成高硬度化合物TiN。相较于相同保温时间下的常规离子渗氮,钛催渗离子渗氮试样表面硬度提高了60 HV0.2,渗层厚度增加了80 μm,渗氮效率提升了约25%。与常规离子渗氮相比,钛催渗离子渗氮工艺具有显著优势,不仅有利于改善渗层组织性能,增强渗氮效果,还提高了渗氮效率,使渗氮周期明显缩短。

预处理工艺对中锰TRIP钢微观组织和力学性能的影响

张光莹, 定巍, 李岩, 冯继科, 董瑞

2023, 48(5): 259-264. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.040

摘要 ( 28 )

PDF (2373KB) ( 29 )

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等系统研究了0.2C-5Mn-1.5Al-0.5Si中锰TRIP钢经不同预处理及临界退火处理后的微观组织演变和力学性能变化。结果表明,缩短预处理时间,不影响珠光体含量,但是能细化铁素体与马氏体晶粒;730 ℃临界退火5 min时,试验钢组织中皆出现了块状和薄膜状的两种残留奥氏体,而预处理时间更短的试验钢中奥氏体与铁素体晶粒更细;预处理时间短的试验钢抗拉强度和断后伸长率整体高于预处理时间更长的试验钢,并在预处理时间较短的工艺下,退火后获得最佳力学性能:断后伸长率为34%,强塑积为34.34 GPa·%,在拉伸过程中没有屈服延伸现象,具有良好的加工硬化能力。

Q-P工艺等温淬火温度对60Mn2SiCr钢组织和力学性能的影响

王彬, 王浩祥, 汪军, 王常志, 段东, 唐拔明, 王栋栋, 胡云杰

2023, 48(5): 265-269. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.041

摘要 ( 36 )

PDF (3059KB) ( 24 )

利用扫描电镜、X射线衍射仪、冲击试验机、洛氏硬度计和拉伸试验机等,对淬火-配分(Q-P)工艺等温淬火温度对60Mn2SiCr钢微观组织及力学性能的影响进行了研究,并重点分析了试验钢经Q-P处理后微观组织中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明,等温淬火温度从120 ℃升高至180 ℃,试样洛氏硬度、冲击吸收能量、抗拉强度以及伸长率均随着马氏体、残留奥氏体及残留奥氏体中碳含量下降而降低。当Q-P工艺等温淬火温度为120 ℃时,力学性能最优,试样中残留奥氏体体积分数为13.9%,残留奥氏体中碳含量(质量分数)为1.1%,洛氏硬度为58.8 HRC,冲击吸收能量为50.7 J,抗拉强度为1768 MPa,伸长率达19.6%。

淬火配分时间对一种中锰钢耐磨性的影响

贾涓, 江萱, 蒋建江, 宋新莉

2023, 48(5): 270-274. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.042

摘要 ( 32 )

PDF (3362KB) ( 25 )

对一种中锰钢进行了两步法淬火-配分(Q&P)处理,借助OM、SEM、XRD和磨粒磨损试验机观察了中锰钢试样的组织演变并检测其耐磨性能,分析了淬火配分时间对中锰钢组织性能的影响。结果表明:配分处理后试验钢的组织主要为板条状马氏体、块状马氏体和残留奥氏体。当配分时间从5 min延长到40 min时,残留奥氏体含量先增加后减少,配分20 min后达到最大值。试验钢的磨损机制以微观切削为主,小载荷时,随残留奥氏体含量增多,耐磨性减弱;大载荷时,随残留奥氏体含量增多,耐磨性增强。

矿用接链环的喷丸强化处理

卢俊玲, 张建斌, 陈飞飞

2023, 48(5): 275-278. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.043

摘要 ( 27 )

PDF (6000KB) ( 38 )

为了提高矿用接链环的疲劳寿命,对23MnNiCrMo53K钢制接链环进行喷丸处理,并研究喷丸处理对试验钢组织和抗疲劳性能的影响。结果表明,喷丸处理前,接链环组织以回火马氏体为主;喷丸后,表面组织细化,形成亚晶,距表面深度400 μm后,组织基本接近喷丸前组织。喷丸后,接链环表面显微硬度升高,随表面层深度的增加,显微硬度逐渐降低,接链环疲劳寿命明显增加。

TC11钛合金热变形行为及微观组织演变

吕学春, 赵文革, 袁明荣, 李恒

2023, 48(5): 279-282. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.044

摘要 ( 37 )

PDF (2582KB) ( 59 )

研究了TC11钛合金在高温下的变形行为以及显微组织变化。结果表明,在变形过程中,合金的流动应力随着变形温度的升高以及应变速率的降低而降低;同时合金的流动应力软化程度随着应变速率的升高而增加。通过真应变为0.6的热加工图分析可知,能量耗散率最高出现在940 ℃,0.001 s^-1的条件下,达到0.71;塑性失稳区出现在920～930 ℃、0.9～10 s^-1的变形工艺参数范围。TC11钛合金在热变形过程中,应变速率的增加、变形量的增加以及变形温度的升高都有利于促进α相的动态再结晶。

球化退火工艺对渗碳用16MnCr5钢奥氏体晶粒度的影响

郑晓伟, 林再勇, 张剑锋, 金涛

2023, 48(5): 283-286. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.045

摘要 ( 63 )

PDF (1777KB) ( 50 )

为研究16MnCr5钢热轧盘条改制过程中的球化退火对其奥氏体晶粒度的影响,对热轧盘条试样及分别在700、720、740、760、780 ℃保温5 h的等温球化退火试样进行940±5 ℃保温1 h水淬处理,测试试样的奥氏体晶粒度并对比分析。结果表明,通过轧制过程采用“双高”工艺(加热温度1200~1250 ℃,精轧温度950~980 ℃)及800~600 ℃之间快冷(采用风冷,冷却速度≥10 ℃·s^-1),保证铝、氮原子处于固溶态,晶粒度检测前的热处理过程中AlN均匀细小析出,使得16MnCr5钢奥氏体晶粒细小均匀。当在700、720 ℃进行球化退火时,AlN质点均匀细小析出,虽然发生Ostwald熟化长大,但仍小于临界半径,奥氏体晶粒仍细小均匀;随着退火温度的进一步升高,第二相粒子发生Ostwald熟化长大,局部区域的第二相粒子超过其临界半径,局部奥氏体晶粒异常长大而出现混晶。实际生产中,为获得均匀细小的奥氏体晶粒,同时获得良好的球化组织及力学性能,16MnCr5钢采用720 ℃进行球化退火。通过以上控制轧制过程及球化退火工艺,可实现16MnCr5钢的奥氏体晶粒度7.5~7级,满足奥氏体晶粒度≥5级,且没有混晶的要求。

磁-热耦合退火对CGO钢Goss晶粒取向度的影响

董丽丽, 刘永珍, 麻永林, 刘宝志

2023, 48(5): 287-290. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.046

摘要 ( 27 )

PDF (876KB) ( 38 )

采用实验室自主研发的磁-热耦合处理装置,利用X射线衍射仪和磁性能测量仪对不同参数磁-热耦合拉伸平整退火后的CGO钢组织、Goss取向晶粒偏差角以及磁性能进行检测分析。结果表明,磁-热耦合退火能够促进CGO钢拉伸平整过程中晶粒长大,同时减小Goss取向晶粒偏差角最大值,从而改善其磁性能。在 750 ℃下施加12 mT磁场时,磁-热耦合退火作用效果最为显著,Goss取向晶粒偏差角最大值较未施加磁场时减小2.76°,铁损值降低,磁感应强度提高。

固溶时效处理对ZL108铝合金冲击性能的影响

谭国寅

2023, 48(5): 291-293. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.047

摘要 ( 27 )

PDF (1272KB) ( 61 )

采用光学显微镜、扫描电镜和冲击试验机研究了固溶时效处理后ZL108铝合金的冲击性能变化。结果表明,铸态组织主要由α固溶体和粗大的共晶硅组织及块状的初晶硅组成。经过固溶时效处理后析出相变得细小且分布均匀,形貌类似短棒状或者珊瑚状,能更好地钉扎位错,有助于材料冲击性能的提升。铸态试样中由元素不平衡分配导致产生了大量的难熔共晶硅和块状初晶硅。经固溶时效处理后析出相粒子在高温作用下不断破碎,大部分已重溶进入基体,残存的析出相粒子尺寸更为细小,能够更好地协调基体形变,将试样的冲击性能提升了6.6倍。

35CrMo钢高强螺栓断裂失效分析

王朴, 童辉

2023, 48(5): 294-297. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.048

摘要 ( 47 )

PDF (2597KB) ( 70 )

某重型牵引车鞍座35CrMo钢高强度固定螺栓打紧后放置2天时发生断裂。通过断口分析、金相检测、成分分析、硬度分析和力学测试对断裂螺栓和同批次未使用螺栓样件进行研究。结果表明,该断裂螺栓在酸洗电镀的过程中,引入的有害氢未能得到及时、有效地去除,从而导致螺栓根部在预紧力作用下,氢向应力集中处聚集,出现了螺栓氢致延迟断裂的现象。

7A09铝合金外筒零件开裂失效分析

王浩, 付能, 冯抗屯

2023, 48(5): 298-302. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2023.05.049

摘要 ( 41 )

PDF (2278KB) ( 52 )

针对某飞机起落架7A09铝合金外筒在机械加工过程中出现多件开裂的情况,通过ICP光谱仪、拉伸试验机、扫描电镜、光学显微镜和能谱仪等对铝合金外筒化学成分、力学性能、微观断口形貌、显微组织和显微硬度进行了分析,探究7A09铝合金外筒裂纹的形成原因及机理。结果表明,7A09铝合金外筒的裂纹是由锻造高温下形成的初始裂纹源,在后续镗孔机加和热处理过程中产生的加工应力和热应力作用下,沿分模面过烧组织开裂成目视可见的纵向裂纹;裂纹形成的主要原因可能与锻造过程中分模面局部温度过高导致的组织过烧有关,属于锻造工艺缺陷。

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