金属热处理

李申奥, 陈思文, 牛红伟, 朱红倩, 阚允, 江艳, 王健, 赵洪运

2025, 50(3): 1-8. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.001

摘要 ( 120 )

PDF (12658KB) ( 107 )

利用SEM、EBSD、TEM和拉伸试验机,研究了不同轧制温度对Sc微合金化Al-3.2Cu-1.5Li合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,热轧态和T6热处理状态下合金的晶粒主要以亚结构特征为主,沿位错或亚晶界析出的细小、稳定的Al₃(Sc, Zr)/Al₃(Li, Sc, Zr)弥散相是含Sc的Al-3.2Cu-1.5Li合金具有较高再结晶抗力的原因;同时,纳米Al₃(Sc, Zr)/Al₃(Li, Sc, Zr)颗粒的析出也明显阻碍了热轧和T6热处理过程中再结晶晶粒的生长。此外,随着轧制温度的升高,合金的抗拉强度先增加后降低,伸长率逐渐增加并趋于稳定。轧制温度为420 ℃时,合金具有较好的综合性能,抗拉强度和伸长率分别为480.4 MPa和13.0%,这归因于细晶强化、析出强化、弥散强化以及位错强化的综合作用结果。

时效处理对热挤压态Mg-Gd-Y-Sm-Zr合金组织和性能的影响

兖利鹏, 孙瑞雪, 马秉馨, 付靖, 苏光, 李全安, 郑鸿江

2025, 50(3): 9-15. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.002

摘要 ( 59 )

PDF (4742KB) ( 39 )

用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)、硬度试验和拉伸试验等研究了时效对热挤压态Mg-8Gd-4Y-1Sm-0.5Zr(GWS841)合金组织和性能的影响。结果表明,热挤压态GWS841合金的峰值硬度时效工艺分别为200 ℃×96 h、225 ℃×24 h和250 ℃×12 h,其中在200 ℃×96 h时效后峰值硬度和抗拉强度达到最大值。在200 ℃时效过程中,在α-Mg基体内稀土原子首先沿着〈12$\bar{1}$0〉_α晶向析出并形成黑色衬度条纹β′相,此时处于欠时效态;随着时效时间延长,β′相沿着〈10$\bar{1}$0〉_α晶向发生扩展,合金硬度也逐渐增大;时效96 h后,在(11$\bar{2}$0)_α、($\bar{1}$2$\bar{1}$0)_α和(2$\bar{11}$0)_α棱柱面内同时析出β′相,处于峰值时效态;时效120 h后,基体内的β′相长大形成梭状,晶界产生亚微米级的β相,此时处于过时效态。拉伸断裂机制为准解理断裂,断口组织由解理面、撕裂棱和韧窝组成。

回火温度对超级马氏体不锈钢组织和力学性能的影响

朱晨辉, 徐流杰, 谢红申, 石如星, 殷立涛

2025, 50(3): 16-24. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.003

摘要 ( 64 )

PDF (10260KB) ( 58 )

研究了880 ℃淬火、分别在530、580、630 ℃回火后SMSS(00Cr13Ni5Mo)钢的组织和力学性能,利用电子背散射衍射分析(EBSD)和扫描电镜(SEM)分析了回火过程中组织的变化,使用电子万能试验机测试拉伸性能。结果表明,试验钢回火组织由回火马氏体分解成的类铁素体相与少量奥氏体组成。随着回火温度升高,类铁素体相由颗粒状变成条带状最终呈现连续条带状,晶粒尺寸由25.76 μm增大到29.45 μm。当回火温度达到580 ℃时,由于Ni富集导致产生逆变奥氏体,使马氏体的相含量由88.7%降低到75.8%,当回火温度升到630 ℃时,富Ni相中Ni含量过高抑制了逆变奥氏体的产生,致使马氏体的相含量提升到79.6%。随着回火温度升高,逆变奥氏体的变化导致显微硬度和屈服强度先下降后升高(硬度:274.19 HV0.1→239.16 HV0.1→242.45 HV0.1;屈服强度:857.63 MPa→792.91 MPa→823.51 MPa);伸长率先增高后下降(20.67%→22.87%→20.80%),当回火温度为580 ℃时,由于逆变奥氏体的含量最高,钢的塑性最好。

冷变形及热处理对GH738镍基合金组织与性能的影响

王畅, 王良, 周培山, 申文竹, 王斌

2025, 50(3): 25-31. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.004

摘要 ( 27 )

PDF (3651KB) ( 30 )

对GH738镍基高温合金进行3种变形量(10%、20%、30%)的冷变形及1040 ℃×0.5 h退火+800 ℃×8 h时效+600 ℃×8 h时效热处理,探索不同工艺下合金的微观组织与力学性能变化。结果表明,GH738镍基合金主要由γ′相、γ相、TiC和Cr₂₃C₆相组成。随着变形量的增加,热处理态GH738镍基合金的晶粒尺寸逐渐减小,由固溶态的44.41 μm逐渐减小至22.03 μm;析出相γ′相逐渐回溶于基体,其尺寸趋于统一并由165 nm减小至102 nm。冷变形及热处理工艺能显著提升GH738镍基合金的抗拉强度、屈服强度和硬度,一定程度上改善合金的塑韧性。

高压低温回火对铌微合金化高碳钢组织与性能的影响

赵伟男, 卢超, 曹建春, 徐朝勇, 杨立盛, 张金昌

2025, 50(3): 32-37. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.005

摘要 ( 24 )

PDF (3301KB) ( 14 )

利用CS-IB型六面顶压机对0.86%C-0.045%Nb高碳钢淬火态试样进行不同高压下200 ℃回火处理,并与常压回火态试样进行对比,探究高压对含铌高碳钢淬回火后组织与性能的影响。结果表明,试验钢经1100 ℃淬火,在1、3、5 GPa高压下200 ℃回火后,组织为回火马氏体和少量残留奥氏体,与常压回火态相比,回火马氏体基体上出现NbC颗粒;通过ICP-OES对不同压力下回火态试样进行固溶Nb含量的测定发现,随着压力的增加,钢基体中固溶Nb含量降低,进一步表明高压可有效促进NbC低温析出。随着压力的升高,试样钢抗拉强度和断裂总延伸率呈现先增加后降低的趋势,在1 GPa高压下200 ℃回火后试验钢力学性能最佳,其抗拉强度为1556 MPa,断裂总延伸率为6.45%,与常压回火态相比,分别提高了280 MPa和1.12%。

挤压工艺对AZ80NC可溶镁合金组织和性能的影响

周晓舟, 孟利, 徐江杰, 张宁, 涂杨, 傅超, 杨勇

2025, 50(3): 38-43. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.006

摘要 ( 25 )

PDF (2901KB) ( 21 )

研究了挤压温度和挤压速度对AZ80NC可溶镁合金微观组织、力学性能和溶解性能的影响。结果表明,铸态AZ80NC合金组织由α-Mg基体和β-Mg₁₇Al₁₂、MgAlNi、MgAlCu第二相组成。在300 ℃以上热挤压时,AZ80NC合金挤压棒材发生了完全动态再结晶,其显微组织为等轴晶粒;在低温和低挤压速度挤压时,AZ80NC合金挤压棒材边部发生不完全再结晶,形成双峰晶粒组织。随着挤压温度和挤压速度的降低,AZ80NC合金屈服强度、抗拉强度逐渐升高,伸长率、腐蚀速率逐渐降低。但在低温和低应变速度挤压时形成双峰晶粒组织后,合金同时具有高的强度和塑性,合金的腐蚀速率也较大,最大可达31.18 mg/(cm²·h)。

热处理及微合金化对珠光体轨钢疲劳寿命的影响

刘畅, 王东梅, 蒋宏利, 刘东, 岑耀东, 包喜荣, 陈林

2025, 50(3): 44-50. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.007

摘要 ( 37 )

PDF (4798KB) ( 20 )

为深入研究添加稀土元素和微合金元素以及热处理工艺对珠光体轨钢疲劳寿命的影响,对轧态和热处理态的BG400轨钢和对比设计的微合金化稀土试验钢进行了高周疲劳试验,并对疲劳断口进行了细致的观察分析。结果表明,900 ℃×15 min奥氏体化+540 ℃×60 s等温淬火的热处理工艺显著提高了轨钢的疲劳寿命,并且微合金化稀土试验钢的疲劳性能优于BG400钢,使得S-N曲线整体向右移动。这是因为合理的热处理工艺减小了珠光体的片层间距,稀土及微合金元素的加入有效地细化晶粒,两者共同作用使得裂纹在穿越不同取向的晶粒以及片层时需要消耗更多的能量,从而达到增强抵抗疲劳裂纹扩展的能力,减小疲劳辉纹间距并减缓疲劳裂纹扩展速率的效果,显著提高了钢的疲劳寿命。

工程机械用超高强钢的直接淬火-回火工艺及组织性能

郑东升, 范才河, 周顺志, 董跃, 夏毅

2025, 50(3): 51-56. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.008

摘要 ( 31 )

PDF (7036KB) ( 17 )

借助MMS-200热模拟试验机、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度计研究了830 ℃热变形后的冷速(2~20 ℃/s)、回火温度(150~600 ℃)对直接淬火工程机械用超高强钢微观组织和硬度的影响,并对比了直接淬火-回火工艺和再加热淬火-回火工艺下的微观组织和硬度。结果表明,随着热变形后冷速的增大,粒状贝氏体、上贝氏体消失,自回火马氏体的含量降低,冷速超过5 ℃/s时,微观组织为板条马氏体和自回火马氏体的混合组织;试验钢的硬度逐渐增加,冷速为20 ℃/s时,硬度最大,为509 HV。试验钢直接淬火-回火后,随着回火温度的升高,碳化物的析出位置从马氏体板条内过渡到原始奥氏体晶界和马氏体板条界上,并不断聚集、粗化;试验钢的硬度逐渐减小,当回火温度为150 ℃时,硬度最大,为510 HV。相同回火工艺下,相较于再加热淬火-回火试验钢,直接淬火-回火试验钢中的马氏体板条宽度更小,基体的硬度更高。

淬火温度对403马氏体不锈钢组织及硬度的影响

王广, 殷天青, 孙亚松, 王鑫, 柯汉章, 奚邱炎, 郝琛, 李子洲

2025, 50(3): 57-63. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.009

摘要 ( 35 )

PDF (7205KB) ( 22 )

通过SEM、EBSD观察和硬度测试等手段,研究了403马氏体不锈钢在不同温度淬火(900、975、1050 ℃)和700 ℃回火后的显微组织、织构和硬度的变化。结果表明,随着淬火温度的提高,试验钢的组织为板条状马氏体,板条宽度逐渐减小。EBSD测试结果显示,随淬火温度升高,热处理后试验钢的织构强度增强、KAM值和施密特因子降低,再结晶晶粒和变形晶粒的体积分数增加,而亚结构晶粒的体积分数则减少。硬度测试结果表明,随着淬火温度的升高,显微硬度逐渐提高,分析认为主要是平均晶粒尺寸减小和施密特因子降低两方面因素共同造成的结果。

焊后热处理对4Cr5MoSiV模具钢修补焊接头组织和性能的影响

徐和林, 王江华

2025, 50(3): 64-68. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.010

摘要 ( 22 )

PDF (2040KB) ( 17 )

采用TIG焊对4Cr5MoSiV模具钢进行修补焊,并对其进行淬火和调质的焊后热处理,利用扫描电镜、显微硬度计和拉伸试验机对3种状态(焊态、淬火态和调质态)接头的组织、硬度和拉伸性能进行观察和测量。结果表明,焊态下焊缝组织主要为粗大的马氏体、奥氏体与析出碳化物。淬火处理后的焊缝组织主要为马氏体。调质处理后的焊缝组织主要为回火马氏体和少量的析出碳化物。焊态试件的焊缝区硬度平均值约648.7 HV0.1;淬火态试件的焊缝区硬度有所上升,平均值约670.1 HV0.1;调质态试件的焊缝区硬度值下降,约为481.7 HV0.1,与母材区硬度接近,且硬度均匀。接头经焊后热处理后抗拉强度和伸长率均得到显著提升,其中调质态接头抗拉强度和伸长率达到1270 MPa和11.3%,比焊态分别提升了29%和30%。

淬火工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢采煤机行走轮冲击性能的影响

何潇, 许鸿翔, 师陆冰, 赵少甫, 戎泽玉, 关鹤, 陈治

2025, 50(3): 69-73. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.011

摘要 ( 33 )

PDF (3622KB) ( 16 )

研究了淬火工艺对18Cr2Ni4WA钢渗碳淬火采煤机行走轮冲击性能的影响,通过对18Cr2Ni4WA钢采煤机行走轮进行渗碳热处理后,再分别进行780、800、830 ℃油淬,最后经-60 ℃冷处理2 h后继续180 ℃回火15 h完成全部热处理工艺,热处理后对试样进行力学性能和显微组织检测。结果表明:降低淬火温度,行走轮心部硬度明显降低,心部冲击性能大幅提升。采用亚温淬火工艺,淬火温度为780 ℃时,使采煤机行走轮满足表面硬度要求的同时提高心部冲击性能,显微组织由板条马氏体+铁素体+贝氏体及残留奥氏体组成,心部冲击性能大幅提升,冲击吸收能量达到108 J,实现渗碳淬火行走轮心部冲击性能的提升。

中间退火温度对两阶段轧制无取向硅钢织构的影响

宋子豪, 郭艳辉, 魏延新, 付斌

2025, 50(3): 74-80. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.012

摘要 ( 32 )

PDF (5577KB) ( 15 )

某无取向硅钢生产工艺流程为一次冷轧→中间退火→二次冷轧→最终再结晶退火,研究了中间退火温度(400、650、800 ℃)对试验无取向硅钢制备过程织构的影响。结果表明,随中间退火温度的增加,中间退火后晶粒尺寸逐渐增大,导致第二阶段冷轧后板材的晶粒尺寸增加,进一步导致再结晶晶粒尺寸增加。中间退火板材整体织构强度降低,λ织构组分减少直至消失,但γ织构组分逐渐成为主导织构,650 ℃中间退火样品形成了强Goss织构组分,经第二阶段轧制后,保留了少量的Goss织构组分,形成了峰值位置在{111}<112>的γ织构。最终再结晶退火初期,η织构和λ织构取向的再结晶晶核在其剪切带处形核,随着退火时间的延长逐渐消耗基体长大,退火1 h后,最终再结晶退火样品中最强织构组分为Goss织构。

PIP工艺对粉末冶金FN04Mo钢性能的影响

肖永强, 杜贵祥, 祝伟, 陈甥怡, 罗德福

2025, 50(3): 81-89. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.013

摘要 ( 18 )

PDF (3351KB) ( 11 )

为探究可控离子渗入(Programable ion permeation,PIP)技术工艺对金属粉末注射成型技术(Metal powder injection molding technology,MIM)制备的FN04Mo钢性能的影响,对MIM FN04Mo钢分别进行了4种不同时间的PIP工艺表面改性处理,得到化合物层厚度分别为5、10、15和20 μm的4种试样,对渗层的显微组织、表面硬度及渗层的硬度分布、渗层脆性、拉伸性能、耐磨性能和耐腐蚀性能进行表征分析。结果表明,MIM FN04Mo钢处理前表面硬度为372.99 HV0.1,经PIP工艺处理后表面平均硬度达510 HV0.1,提升37%,脆性评级均为1级;经PIP处理后,随化合物层厚度的增加,屈服强度和抗拉强度略微下降,耐磨性逐渐提高;经PIP处理后试样的中性盐雾测试表明保护评级R_p均为10级,电化学试验表明,试样的阻抗增大,自腐蚀电位提高,自腐蚀电流密度降低,耐蚀性提高。

烧结温度对WC-HEA硬质合金组织结构和摩擦学性能的影响

常剑秀, 张露, 柳琪, 李珂尧, 宋佳星, 曹培培, 彭祥阳

2025, 50(3): 90-95. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.014

摘要 ( 19 )

PDF (2750KB) ( 9 )

采用CrFeNiCu_0.5高熵合金(HEA)替代传统金属粘结相(Co、Fe及Ni),并结合真空热压烧结法成功制备了WC-CrFeNiCu_0.5(HEA)新型硬质合金,探究了不同烧结温度(1050、1100、1200和1300 ℃)下WC-HEA硬质合金的组织结构演变及其对摩擦磨损性能的影响。结果表明,不同温度烧结WC-HEA硬质合金的物相主要包含WC和FCC相,以及少量的Cu-Fe合金和M₃W₃C亚稳态碳化物。当烧结温度为1100 ℃时,WC-HEA硬质合金表现出最高的致密性和最低的磨损率,孔隙率仅5.15%±0.6%,磨损率0.96×10^-6 mm³·N^-1·m^-1,耐磨性最优。不同温度烧结WC-HEA硬质合金的磨损机制均以磨粒磨损为主,并伴随轻微的粘着磨损。

固溶温度对QBe1.9和QBe2铍铜合金组织与性能的影响

张保华, 董福元, 崔书辉, 黄旭刚

2025, 50(3): 96-101. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.015

摘要 ( 19 )

PDF (5175KB) ( 16 )

对QBe1.9和QBe2铍铜合金进行780、790、800 ℃的固溶处理和320 ℃的时效处理,研究固溶温度对两种合金显微组织和性能的影响。结果表明:QBe1.9铍铜合金充分固溶所需的驱动力更低,晶粒尺寸相对较小,分布更均匀。随着固溶温度的升高,QBe1.9和QBe2铍铜合金固溶后的硬度、抗拉强度和导电率不断降低,断后伸长率不断提高。320 ℃×3 h时效后,QBe1.9铍铜合金的抗拉强度和硬度远高于QBe2铍铜合金,导电率和断后伸长率不及QBe2铍铜合金。固溶温度为800 ℃时,两种合金的综合性能最优,此时QBe2铍铜合金硬度仅为327 HV0.5, 抗拉强度为1032.0 MPa,断后伸长率为8.9%,导电率为31.80%IACS;QBe1.9铍铜合金硬度达到404 HV0.5,抗拉强度达到1336.8 MPa,断后伸长率为7.3%,导电率为26.12%IACS。为企业提高QBe1.9铍铜合金力学性能的问题提供了解决方案。

回火时间对深井套管用钢组织性能的影响

王娇娇, 高云哲, 郭泰瑜, 侯伟, 周玉青, 任可飘, 赵林林, 张子悦

2025, 50(3): 102-106. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.016

摘要 ( 20 )

PDF (4752KB) ( 27 )

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸试验和0 ℃冲击试验等方法,研究了调质热处理过程中回火时间对热轧深井油管用钢微观组织与力学性能的影响。结果表明,在试验钢的回火温度为550 ℃下,回火时间为35~75 min时,均得到回火索氏体组织,随回火时间的延长,组织逐渐回复,板条形貌逐渐消失;此回火时间内,力学性能稳定,抗拉强度为955~958 MPa,屈服强度为903~908 MPa,强塑积为18.7~19.1 GPa·%,0 ℃冲击吸收能量为128.7~133.3 J;当回火时间为75 min时,试验钢获得最佳综合力学性能,此时抗拉强度为957 MPa,屈服强度为908 MPa,强塑积为19.1 GPa·%,0 ℃冲击吸收能量为133.3 J;试验钢的拉伸断口形貌与冲击断口形貌均为韧窝特征的韧性断裂。

配分时间对一步法淬火配分钢组织与性能的影响

王成, 丁茹, 刘亚军, 童善康, 甘晓龙

2025, 50(3): 107-112. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.017

摘要 ( 22 )

PDF (3446KB) ( 14 )

基于一步法淬火配分(Q&P)工艺条件,通过万能拉伸机、扫描电镜、电子背散射衍射和X射线衍射仪等研究了配分时间(2,30 min)对一步法Q&P高强钢组织性能的影响。结果发现,当配分时间为2 min时,试验钢获得了优异的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和断裂总延伸率分别为965 MPa、1288 MPa和11.1%。随着配分时间的增加,马氏体中的位错密度增加,残留奥氏体含量减少。不同配分时间下试样屈服强度的差异主要归因于固溶强化、细晶强化和位错强化的强化增量不同,其中以细晶强化和位错强化贡献为主,屈服强度理论计算结果与试验结果相吻合。

时效温度对2195铝锂合金应力松弛时效行为的影响

张力文, 刘强, 豆卫涛

2025, 50(3): 113-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.018

摘要 ( 17 )

PDF (1729KB) ( 9 )

对2195铝锂合金进行加载应力250 MPa、不同温度(160、170、180 ℃)时效17 h的应力松弛时效试验,并利用MTS CMT5205万能材料试验机和扫描透射电镜研究了时效温度对2195铝锂合金应力松弛行为、力学性能及析出相的影响。结果表明,不同时效温度下,合金的应力松弛曲线均表现出两个阶段特征:应力松弛速率减小阶段和恒速应力松弛阶段。随着时效温度增加,初始应力松弛速率和蠕变应变均增大,180 ℃下应力松弛17 h后的蠕变应变比160 ℃的提高了约62%,表明提高时效温度可以促进应力松弛过程和蠕变应变的累积。此外,合金的拉伸强度随着时效温度的升高而增大。在180 ℃时效条件下,合金的屈服强度和抗拉强度较160 ℃的分别提高了约20%和10%,而断后伸长率随时效温度升高而降低,180 ℃时效条件下的断后伸长率较160 ℃的下降约27.6%。不同时效温度下,合金中析出相均为T₁相,且随时效温度增加,T₁相分布更弥散、数量更多、尺寸更细小,有利于提高合金的强度。

直接淬火对590 MPa含铜HSLA钢组织演变及力学性能的影响

王惟一, 潘应君, 周乃鹏, 柴锋, 罗小兵

2025, 50(3): 118-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.019

摘要 ( 14 )

PDF (6655KB) ( 8 )

对比离线淬火(Q)工艺,研究了直接淬火(DQ)工艺对590 MPa含铜HSLA钢组织演变及力学性能的影响。对经两种工艺处理后的试样,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析其微观组织,通过拉伸试验、冲击试验测试了其抗拉强度、屈服强度和低温韧性。结果表明, DQ工艺保留了控制轧制获得的大位错密度和细小晶粒,DQ试验钢的显微组织呈现压扁拉长的状态,Q试验钢的显微组织则为等轴晶粒,DQ试验钢的有效晶粒尺寸较Q试验钢更小,但强度和低温韧性差别不大。后续回火过程中产生了富Cu相和碳化物的析出,利用位错、细晶、沉淀等增强作用提高材料的屈服强度,并利用细晶强化弥补了位错密度增加、压扁状组织等因素造成的韧性下降。经直接淬火+680 ℃回火后试验钢综合性能最佳,其屈服强度较离线淬火+680 ℃回火(QT680)试验钢提高159 MPa,达到805 MPa,-84 ℃冲击吸收能量达到了248 J。

基于BP神经网络预测热处理后35CrMoA钢的低温冲击性能

金帅, 王会强, 崔建英, 王艳山, 闫学兰, 李文翔

2025, 50(3): 125-131. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.020

摘要 ( 18 )

PDF (2269KB) ( 17 )

为了预测正火态35CrMoA钢试棒进行亚温淬火和高温回火后在-45 ℃的低温冲击性能,采用不同热处理温度下-45 ℃低温冲击性能实际状态参量作为学习样本,对3层BP人工神经网络(BPANN)进行训练和预测低温冲击性能。结果表明:BPANN能够对正火态35CrMoA钢试样在不同亚温淬火温度、回火温度下的-45 ℃低温冲击性能进行预测,误差范围区间为5%~9%;BPANN的预测值比实际值低,可通过增加训练样本提升预测精确度,预测数据变化趋势与实测变化趋势相同,能够实现具有参考意义的预测。本研究可通过预测减少实际生产中试验次数,节约试验成本,有助于35CrMoA钢在其他亚温淬火温度下的低温冲击性能预测的研究。

固溶工艺对7C04铝合金组织与性能的影响

郭旭东, 邹仕军, 卢影峰, 龙泽熙

2025, 50(3): 132-137. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.021

摘要 ( 22 )

PDF (2697KB) ( 11 )

通过硬度、导电率、拉伸试验及显微组织分析,研究了不同固溶温度(450/460/470 ℃×1 h)和固溶时间(470 ℃×0.5/1/2 h)+120 ℃×18 h 时效处理对挤压态7C04铝合金力学性能、导电率和微观组织的变化规律。结果表明,当固溶温度为450~470 ℃、固溶时间为1 h时,随固溶温度升高,时效态合金中可溶第二相粒子逐渐溶解,强度、伸长率和硬度升高,导电率下降。当固溶温度为470 ℃,固溶时间为0.5~2 h时,随固溶时间延长,时效态合金中可溶第二相粒子的溶解程度上升,1 h后达到过饱和状态,继续延长时间,第二相粒子个数无明显变化,强度先升高后降低,伸长率和硬度不断升高,导电率先降低后升高。470 ℃×1 h固溶+120 ℃×18 h时效处理条件下,合金的力学性能可达到抗拉强度为645.3 MPa,屈服强度为585.0 MPa,硬度为182.53 HV3,导电率为27.59%IACS。

淬火工艺对铁素体/马氏体双相钢组织与性能的影响

石磊, 田鹏勇, 温国强, 魏明江, 赵宇

2025, 50(3): 138-142. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.022

摘要 ( 25 )

PDF (2603KB) ( 13 )

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸、冲击试验,研究了预冷淬火、亚温淬火两种不同淬火工艺对铁素体/马氏体双相钢经相同回火处理后组织和力学性能的影响。结果表明,不同工艺淬火试验钢的回火态组织均由铁素体、回火马氏体和M₂₃C₆析出相组成。预冷淬火+回火工艺得到块状的双相组织,而亚温淬火+回火工艺得到细化的板条状组织。不同工艺淬火试验钢的回火态屈服强度和抗拉强度均降低,而屈强比、伸长率和冲击吸收能量增加。与预冷淬火相比,亚温淬火试验钢的回火态屈服强度和抗拉强度较低,而屈强比、伸长率和冲击吸收能量较高,表明亚温淬火+回火工艺更能明显提高试验钢的塑韧性。

热处理工艺对20CrMoH钢齿轮锻件组织和硬度的影响

孙江波, 段路昭, 任帅, 孙彩凤, 高志新, 彭飞

2025, 50(3): 143-146. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.023

摘要 ( 14 )

PDF (4121KB) ( 12 )

为消除大锻比20CrMoH钢制齿轮锻坯心部至1/2半径处畸变最为严重部位的流线状组织,研究了不同正火工艺对畸变最为严重部位的显微组织转变和硬度变化的影响。结果表明,880~920 ℃区间加热时,当加热时间超过2 h时,等温温度在600 ℃以上保温1 h即可消除锻坯组织遗传,消除变形流线,铁素体晶粒度可达9级,同时硬度可由锻坯的249 HBW大幅度降低至146~165 HBW,且随着加热和等温时间的延长,正火效果没有明显增加。而当880~920 ℃区间加热时间缩短到1 h时,等温温度需要达到630 ℃可取得相近效果,且能节省更多的能源,降低生产成本。

固溶时效处理对高铬合金3J40组织和性能的影响

毛福祥, 岳琪, 王奇, 李鹏, 张建国

2025, 50(3): 147-149. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.024

摘要 ( 22 )

PDF (2112KB) ( 21 )

对高铬合金3J40进行不同工艺的固溶(1020~1200 ℃保温1 h)和时效(700、800 ℃保温24 h)处理,利用光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机和硬度计研究了固溶时效工艺对高铬合金3J40组织和性能的影响。结果表明,3J40合金基体分布着大量颗粒状的α-Cr相,随固溶温度的升高,晶粒逐渐变粗,颗粒状α-Cr相逐步回溶到基体当中,固溶温度1200 ℃时,α-Cr相全部回溶。经不同温度时效处理后,3J40合金基体中过饱和的Cr元素以条状树枝状或者片层状重新析出。同时,随着片层状α-Cr相析出量增加,合金的室温抗拉强度和硬度得到大幅度提升,但其塑性显著降低。

Mo对Fe-Co-Cr系轴承钢组织及强韧性的影响

郭春成, 迟宏宵, 谷金波, 董丽丽, 朱留平

2025, 50(3): 150-157. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.025

摘要 ( 18 )

PDF (6287KB) ( 18 )

研究了Mo元素对Fe-Co-Cr系轴承钢微观组织和室温力学性能的影响规律及机理。结果表明,添加Mo使试验钢中主要第二相种类增多,在0%Mo钢中,主要第二相为M₂₃C₆;在2%Mo钢中,主要第二相变为M₂₃C₆和Laves相;在4.6%Mo钢中,主要第二相种类变为M₂₃C₆、Laves相和M₆C;Mo元素的添加增大了残留奥氏体的体积分数和位错密度,细化了马氏体板条宽度;随着Mo含量增加,试验钢强度、冲击性能和硬度呈上升趋势。

不同状态高V低合金高强度钢的氢扩散与裂纹扩展

曾繁宇, 程晓英, 王庆, 李晚晴, 任毓文

2025, 50(3): 158-166. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.026

摘要 ( 13 )

PDF (5475KB) ( 8 )

采用金相显微镜、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术以及X射线衍射(XRD)研究了一种高V低合金高强度钢热轧态与调质态的显微组织、位错以及取向等微观组织特征,同时采用电化学氢渗透技术和疲劳裂纹扩展试验研究了其中的氢扩散和裂纹扩展的行为,建立了微观组织、氢扩散与裂纹扩展之间的关系。结果表明,与热轧态相比,调质态的试验钢中残留奥氏体分解,位错密度降低,钒的碳化物大量析出,不可逆氢陷阱增多,导致氢扩散系数降低和扩散激活能升高,氢更不易扩散,钢的氢脆敏感性下降。在空气和低电流密度充氢下热轧态钢中残留奥氏体的存在使得其拥有比调质态更优的抗裂纹扩展能力,但在较高的电流密度下氢脆会起主导作用,从而使得裂纹扩展速率升高。

Ce对50W400无取向硅钢常化组织及织构的影响

齐建波, 杨礼林, 张旭东, 金自力, 蔚惠民

2025, 50(3): 167-173. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.027

摘要 ( 13 )

PDF (5579KB) ( 8 )

采用金相观察、SEM-EBSD测试分析了加入稀土Ce后50W400无取向硅钢常化后组织与织构的演变规律,明确稀土Ce对常化后试验钢晶粒度和织构强度的变化趋势。结果表明,加入Ce可推迟常化时组织的完全再结晶时间,即添加稀土后的试验钢,在均温970 ℃下,保持晶粒尺寸均匀分布状态的时间,由155 s可以推迟至215 s,且晶粒尺寸相比更小。同时,在试验钢的纵截面厚度方向,有利面织构{100}和{110}占比增加,不利面织构{111}占比减少。

压力容器用耐高温马氏体钢的疲劳裂纹扩展速率

杨昊, 张鸿涛, 梁恩溥, 夏明旗, 史超, 徐乐, 刘鑫, 王毛球

2025, 50(3): 174-182. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.028

摘要 ( 16 )

PDF (7484KB) ( 6 )

对PCrNi3MoV、25Cr3Mo3NiNbZr和20CrNiMo2VNb高温马氏体钢进行25 ℃和700 ℃下的拉伸及疲劳裂纹扩展试验,研究了压力容器用钢的疲劳裂纹扩展行为。结果表明,室温下,3种试验钢的强度相当,应力强度因子水平(ΔK)为60 MPa·m时,疲劳裂纹扩展速率(da/dN)分别为1.05×10^-3、8.80×10^-5和7.73×10^-5 mm/cycle。20CrNiMo2VNb钢的室温疲劳裂纹扩展速率低,这是由于其亚结构大角度晶界占比最大,为81.46%。700 ℃高温下,应力强度因子水平ΔK为30 MPa· m时,3种试验钢的疲劳裂纹扩展速率分别为1.58×10^-3、3.78×10^-4和3.89×10^-5 mm/cycle。微观组织与高温强度对比分析发现,20CrNiMo2VNb钢700 ℃抗拉强度最高是导致其疲劳裂纹扩展速率低的主要原因。基于Paris模型,建立了耐高温马氏体钢的疲劳裂纹扩展速率与力学性能的量化关系,为20CrNiMo2VNb钢的后续疲劳裂纹扩展研究提供理论支撑。

Fe-18Mn-8Al-1C轻质钢的组织性能及变形机制

马若曦, 尹宇彬, 邓超, 李子瑜, 张哲临, 丁桦

2025, 50(3): 183-188. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.029

摘要 ( 18 )

PDF (4549KB) ( 9 )

对Fe-18Mn-8Al-1C轻质钢进行950 ℃退火1 h,并对退火后的试验钢进行不同变形量(ε=5%,15%,25%,35%)的拉伸试验。采用金相显微镜、电子背散射衍射、电子通道衬度像以及透射电镜等手段对其组织性能及变形机制进行了研究。结果表明,试验钢经950 ℃退火处理后获得了优异的综合力学性能。试验钢的变形过程呈现出典型的平面滑移特征,其塑性变形机制可归结为:位错单/多系滑移→泰勒晶格→显微带。几何必需位错密度的增加能够显著提升材料的应变硬化能力,而显微带的演化和发展能够诱发显微带诱导塑性(Microband induced plasticity,MBIP)效应,两者的共同作用使得试验钢在获得高强度的同时亦具有优异的伸长率。

高温长时在役GH4145合金螺栓的显微组织和力学性能

周浩, 杜豪杰, 曾燕屏, 郭德瑞, 李炜丽, 马志宝, 王庆峰, 李旌鑫

2025, 50(3): 189-195. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.030

摘要 ( 17 )

PDF (3835KB) ( 11 )

对在537 ℃环境下服役约6万余小时的GH4145合金螺栓及标准热处理态(未服役)GH4145合金棒材进行了对比研究。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)观察分析两种试样的显微形貌及析出相特征,并对其进行布氏硬度、室温和高温拉伸性能、冲击性能和持久性能测试。结果表明,两种试样组织均为典型的奥氏体,晶内有孪晶和碳化物。服役螺栓的晶粒平均尺寸较未服役棒材无明显增大。服役螺栓螺纹和光杆处的γ′相尺寸和体积分数基本相同,服役螺栓中γ′相的尺寸大于未服役态,γ′相体积分数也略高于未服役态。力学性能方面,除服役螺栓光杆处硬度值偏高外,服役螺栓和未服役螺栓的室温拉伸和高温持久性能均符合标准要求,其中光杆处的屈服强度均高于螺纹处,且服役态螺栓的硬度、强度均比未服役态高。

G115钢大口径厚壁管长期时效后的微观组织及力学性能

梁晓东, 王炜, 李永清, 袁博, 郭晓峰, 程言龙

2025, 50(3): 196-200. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.031

摘要 ( 15 )

PDF (3787KB) ( 8 )

采用光学显微镜、场发射扫描电镜、场发射透射电镜、室温拉伸、室温冲击试验等研究了675 ℃高温时效对G115钢大口径厚壁管微观组织演变及室温力学性能的影响。结果表明,原始正火+回火态G115钢基体组织为回火马氏体,析出相为M₂₃C₆碳化物和MX碳氮化物。在675 ℃长期时效过程中,基体组织仍为回火马氏体,但时效过程中马氏体板条出现了缓慢的回复,M₂₃C₆和MX相缓慢长大,Laves相快速析出并粗化。与原始状态性能相比,G115钢抗拉强度和屈服强度均呈现单调下降的变化规律,而延伸率则呈先升后降的变化趋势;较原始态,时效初期G115钢的冲击性能下降,随时效的进行,冲击性能整体呈先升后降的变化趋势。

Ti-38644钛合金热变形行为及组织演变

董恩涛, 滕艾均, 方强, 陈鑫, 代广霖, 康强, 王鹏, 耿乃涛

2025, 50(3): 201-207. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.032

摘要 ( 13 )

PDF (4596KB) ( 6 )

使用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度范围为800~1000 ℃、应变速率范围为0.01~50 s^-1、压缩量为60%条件下对亚稳β型Ti-38644钛合金进行等温热压缩试验,分析不同变形条件下的流变应力曲线,构建Arrhenius本构方程和热加工图,并探究变形参数对其微观组织的影响。结果表明,Ti-38644钛合金在热变形过程中随应变增加发生加工硬化及动态软化,且流变曲线达到峰值后发生不连续屈服现象。流变应力随着变形温度增加和应变速率降低而降低。结合热加工图,发现失稳区主要集中在高应变速率区域,而功率耗散因子η的峰值区域出现在温度840~1000 ℃和应变速率0.01~0.1 s^-1的范围内,组织呈现动态再结晶特征。

晶粒尺寸对纯铁氢损伤及氢脱附行为的影响

闫英杰, 向兴勇, 张钰昆, 曹睿

2025, 50(3): 208-213. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.033

摘要 ( 14 )

PDF (3542KB) ( 9 )

通过不同退火工艺调控99%纯铁的晶粒尺寸,探究晶粒尺寸对纯铁氢损伤行为的影响。采用电化学充氢法对两种晶粒尺寸的纯铁进行处理,利用扫描电镜观察氢损伤形貌,通过热脱附光谱分析氢脱附行为,并借助X射线衍射研究充氢引起的晶格畸变。结果表明:氢致裂纹主要沿表层晶界萌生,随着裂纹扩展,表层区域被挤出形成氢鼓泡;氢鼓泡尺寸与晶粒尺寸呈正相关,而氢脱附量则随晶粒尺寸增大而降低。X射线衍射分析显示,充氢导致纯铁的衍射峰向小角度偏移,表明晶格发生膨胀,这可能是影响纯铁氢损伤的重要因素。研究结果揭示了晶粒尺寸对纯铁氢损伤行为的影响规律,为改善纯铁的氢脆性能提供了试验依据。

Cr8Mo2SiV钢中碳化物析出行为的原位观察

贺帅, 洪晓莉, 赵金环, 刘鑫, 秦哲, 王军生

2025, 50(3): 214-219. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.034

摘要 ( 14 )

PDF (7071KB) ( 8 )

以高碳中铬的Cr8Mo2SiV莱氏体冷作模具钢为研究对象,采用高温激光共聚焦显微仪原位观察了共晶碳化物(M₇C₃)和二次碳化物(M₇C₃)在加热、保温和冷却过程中的演变规律。结果表明,当加热温度高于1180 ℃时,低熔点共晶相回熔,晶界周围出现明显的过热和过烧现象,而且保温温度越高,冷却过程中二次碳化物开始析出的温度越高。随着保温温度由1160 ℃升高至1200 ℃,晶界上富Mo的颗粒状亚稳态碳化物溶解,长条枝状二次碳化物上富集的合金元素不断向基体内部扩散,使得基体与碳化物中合金元素的含量差异逐渐缩小。

焊材用低温高锰钢的热变形行为与热加工图

杨婷, 潘进, 王程明, 马成, 佘亚东

2025, 50(3): 220-226. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.035

摘要 ( 17 )

PDF (4545KB) ( 9 )

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了焊材用低温高锰钢在温度800~1000 ℃、应变速率0.01~10 s^-1的热压缩变形行为,对试验应力-应变曲线进行了摩擦修正与温度修正。应用修正后的流变曲线建立了试验钢的Arrhenius本构方程及BP神经网络本构模型,并绘制了真应变为0.2、0.4和0.6的热加工图。结果表明,Arrhenius本构模型流变应力预测值与试验值的相关系数为0.976,基于BP神经网络构建的本构模型流变应力的预测精度更高,相关系数为0.996。试验低温高锰钢的最佳热加工区窗口为:变形温度930~1000 ℃、应变速率0.01~0.1 s^-1。结合显微组织分析,发现在变形温度950 ℃,应变速率0.01 s^-1工艺参数下,高锰钢能发生完全动态再结晶,获得均匀细小的等轴晶组织。

胀断连杆用中碳微合金非调质钢的表面脱碳规律

安金敏, 张永奇, 雷三祥, 王军, 屈小波, 张朝磊

2025, 50(3): 227-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.036

摘要 ( 13 )

PDF (3494KB) ( 9 )

通过金相组织观察和脱碳层定量分析,研究了胀断连杆用36MnVS4和46MnVS5中碳非调质钢的表面脱碳规律。结果表明,36MnVS4和46MnVS5钢在700~1250 ℃加热60 min时表面脱碳规律是相似的,脱碳层厚度随加热温度的升高呈现先上升再下降的趋势,并均在1200 ℃时达到峰值,分别为795.4 μm和898.3 μm。与46MnVS5钢相比,36MnVS4钢的C含量低0.08%,V含量高0.128%,脱碳敏感性降低了5%~25%。可通过提高加热及冷却速度的方法,或选择远离脱碳敏感温度进行热锻,避免在脱碳敏感区停留,可有效控制脱碳层的形成。轧钢过程中的钢坯加热与连杆锻造过程,应避开峰值温度,减少停留时间。

钎具钢23CrNi3MoA的静态CCT曲线测定与退火工艺

张志兴, 王海龙, 文辉, 刘建, 田宾华, 胡林泉

2025, 50(3): 232-236. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.037

摘要 ( 13 )

PDF (5274KB) ( 7 )

利用Gleeble-3800热模拟机对0.05~20 ℃/s冷却速度下钎具钢23CrNi3MoA连续冷却膨胀曲线进行测试,绘制了钎具钢23CrNi3MoA静态连续冷却转变曲线(CCT曲线),分析了不同冷却速率条件下钎具钢23CrNi3MoA的组织转变规律。结果表明,钎具钢23CrNi3MoA的Ac₁相变温度为713 ℃,Ac₃相变温度为774 ℃。当加热温度为900 ℃,冷速为0.05~0.5 ℃/s时,试验钢为全贝氏体组织;当冷速为0.5 ℃/s时,试验钢开始出现马氏体组织;当冷速≥1 ℃/s时,试验钢可得到全马氏体组织。依据钎具钢23CrNi3MoA相变温度,指导生产制定(Ac₁±30) ℃温度的退火工艺,可获得良好的退火态组织,从而使产品获得良好硬度取值范围。

中锰Fe-Mn-Al-C钢研究进展及Q&P处理展望

徐鹏飞, 张宏博, 南玲欣, 马涛, 高建新, 李运刚

2025, 50(3): 237-243. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.038

摘要 ( 15 )

PDF (1429KB) ( 12 )

Fe-Mn-Al-C系钢因其低密度和优异的力学性能,成为轻质、高强汽车用钢的发展方向。与常规Mn含量超20%的高锰钢相比,中锰轻质钢在成本控制和加工方面优势显著。基于国内外相关研究成果,深入分析并总结了不同合金元素以及析出相对Fe-Mn-Al-C低密度钢组织性能的影响,以及不同类型低密度钢的强化机制和拉伸性能。此外,结合淬火-配分工艺特点,提出采用淬火-配分工艺对中锰低密度钢进行处理,并对其应用前景作出了展望。

汽车用中锰钢的研究现状与展望

齐加胜, 徐文权

2025, 50(3): 244-249. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.039

摘要 ( 76 )

PDF (1961KB) ( 13 )

从化学成分、强韧化机制和热处理工艺3个方面综述了国内外中锰钢的研究现状。分析总结了Mn、C、Al等元素对中锰钢组织性能的影响;针对中锰钢变形过程中强韧化机制,着重介绍了相变诱发塑性(TRIP)效应及其影响因素;中锰钢的组织和性能与热处理工艺紧密相关,重点介绍了奥氏体逆转变(ART)、淬火+回火(Q&T)、淬火配分(Q&P)等热处理工艺及其对组织性能的影响。最后展望了中锰钢未来研究的方向。

人工智能赋能“金属材料及热处理”课程教学改革初探

谢芋江, 周培山, 温飞娟, 文雄

2025, 50(3): 250-254. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.040

摘要 ( 22 )

PDF (898KB) ( 9 )

“金属材料及热处理”作为金属材料类专业的重要核心课程,在传统教学模式下,该课程在教学过程中逐渐暴露出一些问题,难以满足新时代对人才培养提出的更高要求。人工智能的飞速发展为高等教育教学带来了新机遇与挑战,将人工智能与课程教学相融合,已然成为新时代高校课程教学改革的新方向。对“金属材料及热处理”课程内容及教学现状进行了分析,提出了基于人工智能优化课程知识体系、创新教学方法、强化实践教学以及构建精准教学评价体系等改革要点,对人工智能与“金属材料及热处理”课程教学相融合进行了初步探索,旨在推动人工智能在课程教学中的应用,提升教学效果,以适应新时代对人才培养的需求。

渗碳处理高强齿轮钢BG801的高温疲劳行为

陈为浩, 许自宽, 谷雪忠, 杨卯生, 王斌, 张鹏, 张哲峰

2025, 50(3): 255-262. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.041

摘要 ( 14 )

PDF (4994KB) ( 6 )

对BG801齿轮钢进行理论渗层深度1.1和1.3 mm的渗碳处理后,测试表征了两种不同渗碳层深度试样的显微组织、室温硬度、500 ℃高温硬度、残余应力和500 ℃高温旋转弯曲疲劳,并分析了影响疲劳性能的主要因素。结果表明,在渗碳层区,渗碳层理论深度1.3 mm试样的碳化物含量、硬度和残余压应力都要高于渗碳层理论深度1.1 mm试样;渗碳层理论深度1.1和1.3 mm试样的500 ℃高温旋转弯曲疲劳强度分别为675和850 MPa。在渗碳层区,渗碳层理论深度1.3 mm试样具有相对较高的硬度,这能在一定程度上抑制微裂纹萌生;另外,由于综合残余应力与碳化物尺寸的影响,在相同外加循环应力作用下,渗碳层理论深度1.3 mm试样所承受的疲劳裂纹扩展驱动能量要小于渗碳层理论深度1.1 mm试样,这是渗碳层理论深度1.3 mm试样疲劳性能较优的另一原因。

Ti纳米颗粒浓度对AZ91D镁合金表面微弧氧化膜层耐蚀性的影响

邹琛, 周凡, 周根树

2025, 50(3): 263-269. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.042

摘要 ( 15 )

PDF (3812KB) ( 7 )

采用SEM、EDS、电化学测试和析氢测试等方法,研究硅酸盐电解液中添加不同浓度Ti纳米颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的形貌结构和耐蚀性的影响。研究结果表明,添加0.25~1.00 g/L Ti纳米颗粒时,随着Ti纳米颗粒浓度增加,微孔数量减少,膜层厚度增加、致密性提高,耐蚀性先升高后降低。微弧氧化过程中生成TiO₂填充了微弧氧化膜层的部分孔洞,改善膜层质量。当Ti纳米颗粒浓度为0.50 g/L时耐蚀性最好,该含Ti微弧氧化膜层能够在0.6 mol/L氯化钠溶液中将膜层阻值提高3个数量级以上,并使析氢速率大大降低。

热处理对冷喷涂铁基非晶涂层耐腐蚀性能的影响

张香云, 丁国强, 袁子洲

2025, 50(3): 270-276. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.043

摘要 ( 26 )

PDF (3340KB) ( 7 )

采用冷喷涂的方法在ZK60A镁合金表面成功制备了Fe基非晶涂层Fe₇₈Si₉B₁₃,并对其进行低于晶化温度(494 ℃)的不同温度(300、350、400和450 ℃)保温30 min的热处理,利用维氏显微硬度计、电化学工作站、扫描电镜等对涂层的硬度、耐腐蚀性及其机理进行了研究。结果表明,Fe₇₈Si₉B₁₃涂层结构致密,孔隙率为2.73%,非晶率为92.6%,维氏硬度(836.2 HV0.2)远高于镁合金(68 HV0.2),在SBF溶液中涂层的腐蚀速率(0.55 mm/a)明显优于ZK60A镁合金(9.15 mm/a)。涂层热处理后,随热处理温度提高,耐蚀性先增加再降低。350 ℃热处理涂层的耐蚀性最优,自腐蚀电位为－0.684 V,腐蚀速率0.26 mm/a。在SBF中浸泡30 d后涂层表面的Ca与P元素比值非常接近羟基磷酸钙中的比值,具有一定的生物活性。

等离子体渗氮对钛合金表面镀渗Ti-N复合改性层组织性能的影响

李月琛, 顾晋, 张林, 谢焕钧, 郑军, 袁静

2025, 50(3): 277-283. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.044

摘要 ( 15 )

PDF (4276KB) ( 7 )

通过在钛合金TC21表面磁控溅射金属Ti薄膜,然后在580 ℃下对预制Ti膜的钛合金进行等离子体渗氮处理,在钛合金表面制备了镀渗Ti-N复合改性,研究离子渗氮过程中不同氮氢比对镀渗复合改性层结构与性能的影响。结果表明,预镀Ti金属膜促进了氮原子的有效扩散与反应,实现了钛合金表面低温等离子体镀渗复合强化。钛合金表面镀渗Ti-N复合改性层主要由ε-Ti₂N、TiN和α-Ti相组成,随着氮氢比增加,脆性相ε-Ti₂N相对含量降低,复合改性层的结合强度明显改善。经镀渗复合改性处理,钛合金表面的硬度和耐磨性能得到显著提升,氮氢比为3∶1时,镀渗层硬度最高为725 HK0.05。

真空热处理超音速火焰喷涂制备Ni基WC涂层的结构与耐磨性

刘军, 纪乙智, 李巍, 廖斌, 曹志刚, 黄修喜, 刘思晔, 董会

2025, 50(3): 284-290. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.045

摘要 ( 14 )

PDF (3732KB) ( 10 )

为提升火电锅炉水冷壁等受热面、脱硫系统脱硫循环泵以及除灰系统管道的耐磨损、耐冲蚀性能,采用超音速火焰(HVOF)喷涂与真空热处理相结合的方式在2205不锈钢表面制备了Ni25WC、Ni35WC两种涂层,研究了涂层的组织结构、物相,以及磨粒磨损、冲蚀磨损等关键性能。结果表明,热处理使得涂层内部硬质相与粘接相之间的结合程度增加,孔隙由片层状转变为球形,磨粒磨损过程中Ni25WC、Ni35WC涂层的硬质相均未发生剥落,磨损量分别为42、30 mg,低于2205不锈钢磨损量的4%;两种涂层均含有Ni、W₂C、Cr₃C₂和C等相;Ni25WC、Ni35WC涂层的硬度基本相同,均为2205不锈钢的3倍以上;冲蚀磨损过程中,砂子反复撞击表面导致硬质相剥落,造成两种涂层的耐冲蚀性能仅比2205不锈钢提升30%左右。综合磨粒磨损与冲蚀磨损结果,Ni35WC涂层性能优于Ni25WC涂层。

超声喷丸对镁合金表面高熵合金涂层组织与性能的影响

李如庆, 王世宇, 闫福铎, 郭鹏宇, 杨会凯, 赵金阳, 殷凤仕

2025, 50(3): 291-296. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.046

摘要 ( 18 )

PDF (4236KB) ( 12 )

研究了超声喷丸强化对镁合金表面制备的NiCoAlFeCrMoSi高熵合金涂层的影响,以提高涂层的耐腐蚀性和耐磨性。结果表明,随超声喷丸时间的延长(0~800 s),涂层的表面粗糙度先降低后升高,孔隙率降低,耐蚀性和耐磨性呈现先增强后减弱趋势。当超声喷丸时间为400 s时,涂层具有最好的耐磨性和耐蚀性,与未经喷丸处理的涂层相比,表面平均硬度增大50 HV0.2,表面粗糙度降低了53.82%,腐蚀电流密度从3.012×10^-5 A/cm²降低至9.80 μA/cm²,磨损体积减少了26.8%。

汽车用驻车棘轮制造过程中裂纹形成原因分析

谢小春, 胡静

2025, 50(3): 297-302. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.047

摘要 ( 18 )

PDF (2930KB) ( 16 )

在实际生产过程中,驻车棘轮经渗碳淬火后,在磨削平面时发现磨面存在裂纹,致使其报废。为寻找驻车棘轮热处理+磨削后表面开裂原因和提出后续管控措施,利用显微硬度计、扫描电镜及能谱仪、X射线应力分析仪等表征手段对裂纹件进行测试和分析,并对正常件进行再现性测试和对比分析。结果表明,驻车棘轮裂纹件渗碳淬火后组织正常,表面残余应力状态正常,裂纹处没有氧化脱碳和增碳,磨削无烧伤,零件表面有氧化物夹杂。因此,判断本批次驻车棘轮产生表面裂纹的根本原因为原料自身存在氧化物夹杂含量过高的缺陷。本研究为生产过程中汽车驻车棘轮裂纹的失效分析提供一个可行的方法,并提出监测原材料来料表面夹杂、缩短热处理淬火和回火的间隔时间、控制热处理表面金相组织和优化磨削参数等防止裂纹产生的管控措施。

1Cr17Ni2不锈钢螺栓断裂原因分析

陈洁明, 苏军锋, 王硕, 李雪峰

2025, 50(3): 303-306. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.048

摘要 ( 23 )

PDF (2694KB) ( 23 )

某装置的1Cr17Ni2不锈钢连接螺栓在例行检修过程中发生断裂,通过理化检验手段对螺栓的化学成分、显微组织、相结构、断口形貌、硬度等进行分析。结果表明,不锈钢螺栓的失效形式为应力腐蚀,导致应力腐蚀开裂的主要原因为材料中尺寸较大的富铬碳化物降低了材料的耐蚀性以及材料硬度超标使其具有较高的应力腐蚀敏感性。

EA1N车轴钢正火组织异常的原因分析

邬中华, 王松伟

2025, 50(3): 307-311. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.049

摘要 ( 15 )

PDF (5257KB) ( 12 )

讨论了EA1N 车轴钢在常规正火处理后组织中存在的异常粗大珠光体团形貌及性能,分析了异常粗大珠光体团形貌的成因和正火温度及后续冷却速度对EA1N 车轴钢显微组织的影响。结果表明,粗大珠光体团的形成与EA1N车轴中碳成分偏析、正火处理温度和后续冷却速度有关。正火温度越高,异常珠光体团就越粗大。正火处理后的冷却速度越小,越容易形成珠光体团,而且珠光体团的粗化程度越严重。

35MnB钢模锻链轨节表面缺陷分析

杨娥, 田浩, 李波, 徐政新, 彭先锦

2025, 50(3): 312-315. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.03.050

摘要 ( 17 )

PDF (2250KB) ( 8 )

某批次生产的模锻链轨节在机加工环节发现部分工件表面有裂纹。为了寻找裂纹形成的原因,防止后续生产中继续出现问题,对35MnB钢模锻链轨节表面裂纹进行了宏观分析、微观形貌观察并结合能谱仪进行成分分析,对比分析缺陷件及正常件的化学成分、非金属夹杂物及显微组织。结果表明,链轨节模锻前加热温度过高,奥氏体晶粒粗大,晶界上析出硫化锰颗粒,使得晶界结合力差,锻造时晶界开裂是形成这类缺陷的主要原因,即因加热温度过高形成了过烧,此类缺陷为不可逆缺陷,适当降低加热温度或缩短高温段停留时间可避免形成此类缺陷。

本期目录