金属热处理

龚雪玲, 顾剑锋, 王婧, 袁志钟, 王琴, 史有森

2025, 50(7): 1-9. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.001

摘要 ( 144 )

PDF (11680KB) ( 110 )

研究了气体碳氮工艺的共渗温度、氨气流量以及回火温度对GCr15钢微观组织、硬度、耐磨性和回火稳定性的影响。结果表明:随着碳氮共渗温度的升高,GCr15钢的硬度逐渐提高,在880 ℃进行碳氮共渗时表面硬度可达730 HV5,比在800 ℃下进行碳氮共渗的表面硬度高90 HV5;随着氨气流量的增大,GCr15钢的表面硬度逐渐降低,在0.25 m³/h下进行碳氮共渗的表面硬度为785 HV5,比1.00 m³/h下的表面硬度高75 HV5;碳氮共渗温度的升高或氨气流量的增加都能提高GCr15钢的耐磨性;随着回火温度的升高,GCr15钢碳氮共渗层的硬度下降幅度变小。

扫描速度对50CrMnMo钢表面激光熔覆铁基涂层组织与耐磨性能的影响

仝云奇, 李炫儒, 陈忠宇, 袁晨峪, 白峭峰

2025, 50(7): 10-17. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.002

摘要 ( 61 )

PDF (5558KB) ( 43 )

采用激光熔覆技术在50CrMnMo钢表面制备铁基涂层,结合仿真与试验研究扫描速度对熔覆涂层宏观形貌、微观组织与耐磨性能的影响,建立扫描速度与涂层宏观尺寸、温度场分布、微观组织(晶粒尺寸和形态)、硬度及耐磨性能之间的关系。结果表明,随着扫描速度的增加,涂层的熔高、熔深和熔宽均不断减小,温度场中最高温度逐渐降低,顶部等轴晶、中部柱状晶及底部胞状晶晶粒尺寸逐渐减小。仿真预测的冷却速度(G×R)、过冷参数(G/R)与试验对应的微观组织形态、尺寸吻合较好。扫描速度由8 mm/s增加至12 mm/s时,硬度逐渐增加,磨痕深度和磨损质量损失逐渐减少,耐磨性逐渐增强。以涂层宏观形貌、微观组织、硬度及耐磨性综合评价,最优扫描速度为12 mm/s。

固溶温度对Fe-Mn-Al-C奥氏体低密度钢组织与性能的影响

张皓月, 唐正友, 崔峰, 张瀚文, 王镇轩

2025, 50(7): 18-23. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.003

摘要 ( 61 )

PDF (2263KB) ( 52 )

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析了固溶温度(900、950、1000和1050 ℃)对Fe-Mn-Al-C奥氏体低密度钢组织与力学性能的影响,以及经950 ℃固溶处理后的试验钢在不同应变量(5%、10%、25%和45%)下的微观组织特征。结果表明,试验钢经固溶处理后的组织为单一奥氏体。随着固溶温度由900 ℃升至1050 ℃,奥氏体平均有效晶粒尺寸从39 μm增大至135 μm,晶界逐渐平直化,且屈服强度和抗拉强度逐渐下降,断裂总延伸率上升。经950 ℃×30 min固溶处理后的抗拉强度为880 MPa,断裂总延伸率为64%,强塑积达到最大,为56.3 GPa·%。随着拉伸应变量的增加,与位错滑移相关的子结构不断发展,如平行位错段、泰勒晶格、泰勒晶格畴边界和微带。微带交叉实现了强度和延展性的出色结合。

W、Mo含量对1Cr11Ni2W2MoV钢组织与力学性能的影响

欧文超, 崔岳峰, 韩顺, 闫昆, 袁小园, 王春旭, 厉勇

2025, 50(7): 24-32. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.004

摘要 ( 45 )

PDF (5898KB) ( 37 )

设计了不同W和Mo含量的1Cr11Ni2W2MoV试验钢,系统研究了W、Mo对其力学性能和冲击断口、显微组织的影响。结果表明,当W含量分别为0%、1.75%、3%,Mo含量分别为0%、0.43%和0.8%时,试验钢的力学性能随淬火温度和回火温度升高的变化趋势相同,在回火温度相同(淬火温度为1020 ℃)时,试验钢的强度随W、Mo含量的升高而增加,冲击吸收能量则呈先增加后降低的趋势,冲击断口放射区形貌均为准解理特征,放射区所占比例随W、Mo含量的增加先增大后减少。不同W和Mo含量试验钢的组织均为板条马氏体,析出相以细长的棒状M₂C碳化物为主,提高W和Mo含量会促进M₂C型碳化物的析出,但在3W0.43Mo试验钢中观察到损害耐蚀性的铁素体。

ZG40Cr27Ni4耐热钢表面Fe-Al合金层的组织与抗氧化性能

王震, 林立, 刘天龙, 殷福星, 骆智超

2025, 50(7): 32-39. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.005

摘要 ( 34 )

PDF (5521KB) ( 15 )

以ZG40Cr27Ni4双相耐热钢为基体,采用热浸镀铝和700 ℃、900 ℃扩散热处理的方法在其表面制备Fe-Al合金层。使用SEM和EBSD对合金层的微观形貌、成分和物相组成进行表征和分析,采用1000 ℃氧化试验对抗氧化性能进行评价。结果表明,ZG40Cr27Ni4钢表面制备Fe-Al合金层的主要物相是FeAl_2.8和Fe₄Al₁₃。经900 ℃扩散处理后,Fe₄Al₁₃相根据Al含量的差异可分为Al-Fe₄Al₁₃、(Fe, Cr)₄Al₁₃与(Fe, Ni)₄Al₁₃这3种成分特征。分别在700、900 ℃扩散处理后,Fe-Al合金层的硬度均较基体显著提高。经1000 ℃氧化试验后,Fe-Al合金层表面形成致密的Al₂O₃氧化膜,显著提高了ZG40Cr27Ni4钢的抗氧化性能。

时效处理对超高氮奥氏体不锈钢中析出相与性能的影响

张荣华, 樊玉茹, 曾祥成, 宋文志, 刘倩, 张世哲

2025, 50(7): 40-46. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.006

摘要 ( 35 )

PDF (7124KB) ( 21 )

对超高氮奥氏体不锈钢在900~1050 ℃时效处理后的析出相析出行为进行研究。利用Thermo-Calc软件计算试验钢的平衡相图和等温沉淀曲线,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)配合能谱仪(EDS)对析出相进行表征,并对硬度和拉伸性能进行测试,分析析出相对力学性能的影响。结果表明,试验钢时效处理后的主要析出相为Cr₂N,Cr₂N相析出敏感温度为1000 ℃,析出孕育期为60~90 s。随时效温度升高,Cr₂N相数量呈先增加后减少的趋势,在时效温度为1000 ℃时达到峰值。为时效温度为1000 ℃时,随着时效时间的延长,Cr₂N相数量逐渐增加,导致试验钢的硬度和拉伸性能均呈降低趋势。硬度由未时效时的442 HV0.5下降到360 HV0.5,屈服强度和抗拉强度由未时效时的738 MPa和1176 MPa,降低到724 MPa和1100 MPa;断后伸长率由55.2%下降到6.3%。拉伸断口的断裂方式由韧性断裂演变成沿晶断裂和穿晶断裂。

二十辊轧机轧辊用钢的性能对比

汪威, 魏元超, 杨文斌, 柯德庆

2025, 50(7): 47-53. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.007

摘要 ( 25 )

PDF (4393KB) ( 11 )

通过显微组织分析和力学性能测试对比研究了Z3、Z4钢试制轧辊与传统D2钢工作辊的差异。结果表明,试制轧辊硬度均高于60 HRC(与传统D2工作辊相当)的同时,纵向冲击吸收能量显著提升:Z3和Z4轧辊的纵向冲击吸收能量分别达41.7 J和45.5 J,较D2工作辊(22.5 J)分别提高85.3%和102.2%。这是由于D2钢中沿轧向分布着大量粗大共晶碳化物带状组织(尺寸＞2 μm),而试制轧辊Z3和Z4的组织中碳化物(M₇C₃型)的尺寸小(平均＜1 μm)且分布均匀。此外,经4次回火后,Z4轧辊中残留奥氏体含量下降2%左右,且炉冷较空冷可进一步降低约1%,而硬度提高1 HRC。

调质处理对海洋工程用特厚钢板Nb、Ni合金化效果的影响

李润杰, 曲锦波, 陆春洁, 叶其斌

2025, 50(7): 54-60. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.008

摘要 ( 33 )

PDF (3908KB) ( 16 )

对有无Nb、Ni两种100 mm厚试验钢板进行调质处理,并对其组织和性能进行表征,研究调质处理对Nb、Ni合金化效果的影响。结果表明,两种试验钢轧态组织均由铁素体和珠光体组成,含Nb、Ni试验钢的晶粒细化,-60 ℃冲击性能良好,而无Nb、Ni钢冲击性能较差,且在1/4处冲击吸收能量出现波动,最小值仅为23 J。调质处理后,无Nb、Ni钢主要由准多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体组成,含Nb、Ni钢则主要由准多边形铁素体和贝氏体组成,两种钢的强度和冲击性能均大幅提升,但无Nb、Ni钢强度沿厚度方向分布更加均匀,无Nb、Ni钢的冲击吸收能量与含Nb、Ni钢相当,均在200 J以上。

热旋压及时效处理TC11钛合金的组织与性能

白鹭, 张小娟, 周钟平, 李睿, 朱立坚, 王军喜

2025, 50(7): 61-65. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.009

摘要 ( 30 )

PDF (1983KB) ( 12 )

通过SEM、TEM、硬度及拉伸测试等分析方法研究了TC11钛合金热旋压成形及时效后的微观组织、硬度及拉伸断口形貌和微区成分。结果表明,TC11钛合金经热旋压后,α相和β相组织均明显被拉长,时效后组织形貌无差异,而析出相组成不同,热旋压后有Al₃Ti、Si₃Ti₂Zr₃等析出相,时效后有Al₃Ti、TiZr、Ti₂Zr、Si₃Ti₂Zr₃等析出相。TC11钛合金α相的硬度略大于β相,热旋压后的综合硬度较原始双重退火态提升20%,再经时效后的综合硬度较原始双重退火态提升22%,即时效处理后的综合硬度略大于热旋压态,热旋压对TC11钛合金的硬度影响最大。TC11钛合金时效后的拉伸断口为混合型断口,α相含较多Al、具有硬脆性且不易变形,其断口微区呈解理断裂特征,而β相含有较多Mo,具有一定程度的延性,其断口微区形貌上含较多撕裂棱,且在初生β相区中存在α相的解理断裂。

Ag微合金化对激光粉床熔融Al-Zn-Mg-Cu合金的裂纹抑制作用

唐辉, 宋斌, 周波, 杨燕

2025, 50(7): 66-72. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.010

摘要 ( 29 )

PDF (5018KB) ( 12 )

研究了激光粉床熔融(LPBF)技术制备Al-Zn-Mg-Cu合金过程中的缺陷形成机制及裂纹抑制策略。通过调整激光功率和扫描速度,分析了不同能量密度对合金成形质量的影响,并探讨了添加0.4%Ag微合金化对合金微观结构和力学性能的提升作用。结果表明,低能量密度会导致Al-Zn-Mg-Cu合金出现未熔合孔和大尺寸裂纹,而高能量密度虽能减少未熔合孔,但会形成小尺寸气孔。最优LPBF打印工艺参数为激光功率180 W、扫描速度200 mm/s。添加0.4%Ag显著改善了合金的微观结构,扩大了熔池边界的细晶区域,促进了柱状晶向等轴晶转变,有效抑制了裂纹扩展,使合金断裂强度提升至235 MPa,表明Ag的添加对提升合金强度具有积极作用。

固溶处理对Mg-6Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr稀土镁合金组织的影响

甘婵, 陈懿, 张义飞, 臧千昊, 陈洪美

2025, 50(7): 73-80. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.011

摘要 ( 27 )

PDF (5688KB) ( 6 )

研究了铸态Mg-6Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr稀土镁合金在不同固溶处理工艺下的显微组织和长周期堆垛有序(LPSO)相的结构变化规律。结果表明,Mg-6Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体、LPSO相和稀土富集相组成,其中LPSO相具有18R型结构。固溶处理可以减少合金中共晶化合物含量,改变第二相的形态、结构和分布。冷却方式对层片状LPSO相的析出有重要影响,缓慢冷却有助于层片状LPSO相的形成。不同热处理工艺可调控出不同形态LPSO相的合金组织,经500 ℃×12 h炉冷至420 ℃×3 h,水冷后的合金能够形成大量密集层片状14H-LPSO相。

焊后冷却速度对X80管线钢组织与性能的影响

付立武, 燕冰川, 张舒展, 刘庚, 刘世博, 史显波, 严伟

2025, 50(7): 81-88. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.012

摘要 ( 23 )

PDF (9842KB) ( 11 )

采用Gleeble-3800热模拟试验机对X80管线钢进行焊接模拟,研究不同焊后冷却速度(对应t_8/5为10、30、60、150 s)下的组织和性能变化。结果表明:当焊后冷速较快,t_8/5为10~30 s时,X80管线钢焊接热影响区的组织主要为细密的板条贝氏体和沿板条界分布的纳米级碳化物;当冷速较慢,t_8/5为60 s时,组织转变为板条状铁素体和相邻板条间细小的岛状M/A组元;当冷速继续降低、t_8/5为150 s时,组织由多边形铁素体和大尺寸、形状不规则的M/A组元形成。EBSD结果表明,当焊后冷速慢、t_8/5为150 s时,大角度晶界占比较低;当焊后冷速快、t_8/5为10 s时,基体局部应变和位错密度略有提高。此外,当焊后冷速慢、t_8/5为150 s时,因粗大M/A组元形成,冲击性能大幅降低。焊后冷速控制t_8/5在60 s以内时,X80管线钢焊接热影响区可获得优异的强韧性。

预备热处理工艺对4Cr5Mo2NiVCo模具钢显微组织与冲击性能的影响

夏云峰, 周仲成, 周世杰, 雷晓娟, 刘艳春

2025, 50(7): 89-95. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.013

摘要 ( 21 )

PDF (7448KB) ( 14 )

采用JMatPro模拟计算软件及试验研究相结合的方式,对4Cr5Mo2NiVCo模具钢的预备热处理工艺进行了研究。结果表明,4Cr5Mo2NiVCo钢对奥氏体化加热温度较为敏感,当奥氏体化温度达到1020 ℃时,晶粒开始出现粗化现象,在1020 ℃以上淬火,组织中会出现针状马氏体,对冲击性能产生不利影响。该钢经1020 ℃以下淬火再经750 ℃高温回火的预备热处理,可获得铁素体基体上均匀分布细颗粒状碳化物的粒状珠光体组织。在最终热处理工艺相同的条件下,随着预备热处理的奥氏体化温度的升高,材料的冲击性能逐步下降,硬度先升高后略有下降,在预备热处理的奥氏体化温度为1010 ℃时,硬度达到最高值,同时冲击吸收能量可保持在25 J以上。

Al含量和显微组织对高强钢氢脆敏感性的影响

李硕妍, 李晓峰, 张玉鹏, 张震, 郑春雷, 吕博

2025, 50(7): 96-102. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.014

摘要 ( 34 )

PDF (4060KB) ( 24 )

通过电化学充氢、慢拉伸试验、XRD、扫描电镜观察等表征方法,研究了含Al及不含Al贝氏体钢和相同成分的马氏体钢的氢脆敏感性。结果表明,随着充氢时间的增加,试验钢的氢脆敏感性均增大;贝氏体钢中,Al的加入,提高了试验钢的伸长率,降低了氢脆敏感性;马氏体钢中,Al的加入,也提高了试验钢的伸长率,但氢脆敏感性增加,原因是由于Al提高了马氏体相变温度,最终导致残留奥氏体含量减少,氢脆敏感性增加。

碳含量对马氏体时效钢显微组织与力学性能的影响

周桐, 邢磊, 姚柯, 张宇轩, 李一鸣, 王海燕

2025, 50(7): 103-111. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.015

摘要 ( 50 )

PDF (5374KB) ( 37 )

以不同碳含量(0.01%C和0.14%C)的Fe-Ni-Al马氏体时效钢作为研究对象,通过固溶和等温时效试验,利用光学显微镜、场发射扫描电镜、场发射透射电镜研究了碳含量对等温时效过程中Fe-Ni-Al马氏体时效钢显微组织的影响,并利用维氏硬度计和电子万能试验机测试了等温时效过程中的硬度和拉伸性能变化规律。结果表明,经900 ℃固溶处理后,当碳含量由0.01%提升至0.14%时,马氏体组织相变驱动力增加使其形核率增加,同时碳含量的提升产生较多的未溶碳化物,对晶界起到钉扎效应,使试验钢中淬火马氏体宽度细化0.2 μm。经500 ℃时效处理后,两种试验钢中的碳化物均为(Nb,Mo)C,碳含量的提升可以提高试验钢在时效过程中析出碳化物的形核率。当时效时间由1 h增加至4 h时,0.01%C钢和0.14%C钢中析出碳化物平均尺寸分别增加4.99和5.82 nm,且时效4 h后的0.14%C钢中形成了大量弥散分布的碳化物。碳含量的提升可使试验钢的硬度提高约18 HV10,抗拉强度提高177 MPa。

Al-20Si-xCu过共晶合金的固溶处理及力学性能

苗秉希, 康纪龙, 马志尧, 李嘉胜, 王星浩, 高明玉, 褚克, 强小虎

2025, 50(7): 112-117. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.016

摘要 ( 22 )

PDF (4646KB) ( 9 )

在Al-20Si过共晶合金中添加不同质量分数(0%、1%、2%、3%、4%、5%)的Cu元素,系统研究了Cu添加对合金凝固组织及性能的影响。随后以Al-20Si-3Cu合金为对象,探究合适的固溶处理工艺。结果表明,添加Cu元素后,初生Si相晶粒尺寸显著减小,共晶Si相逐渐转变为颗粒状。Cu添加不低于3%时,组织中出现θ-Al₂Cu相。Al-20Si-3Cu合金的初生Si相晶粒尺寸最小,为93.76 μm,屈服强度最高,达到(242±5) MPa,合金凝固组织中初生Si相的硬度达1096.28 HV。Al-20Si-3Cu合金经固溶处理后,初生Si相的棱角变得圆润,共晶Si相形状进一步球化,但是当固溶温度较高(550 ℃)时,晶粒尺寸有长大的趋势,且固溶时间较长,为10 h时,易出现过烧现象,初生Si的圆整度反而降低,使其硬度值降低。在525 ℃×10 h的固溶条件下,合金中初生Si相的硬度最高为1140.69 HV,共晶Si相硬度达到99.82 HV,由此得出该合金最佳的固溶工艺为525 ℃×10 h。

退火温度对ECAP制备钛铝双金属棒材界面结合行为的影响

张飞, 王晓溪, 张翔, 董清照

2025, 50(7): 118-124. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.017

摘要 ( 20 )

PDF (2750KB) ( 8 )

在450 ℃单道次等通道转角挤压(ECAP)结合退火工艺制备钛铝双金属复合棒材,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法研究了不同退火温度条件下钛铝双金属复合棒材的结合行为,并通过显微硬度试验、剪切试验测试其界面结合性能。结果表明,在ECAP提供的剧烈剪切力作用下,基体金属形成了牢固的机械结合,后续退火处理促进Ti、Al原子扩散,钛铝双金属复合棒材在界面结合处形成了良好的冶金结合,界面扩散层厚度从580 ℃退火时的1.17 μm升高至620 ℃退火时的4.43 μm。本试验条件下,Ti/Al扩散层的金属间化合物主要为TiAl、Ti₃Al和TiAl₃,当退火温度高于600 ℃以时,会有少量的金属间化合物Ti₂Al₅产生。Ti/Al扩散层的显微硬度和剪切强度随退火温度的升高而增加。当退火温度为620 ℃时,钛铝双金属复合棒材结合效果最优,Ti/Al扩散层的显微硬度和剪切强度分别为99.72 HV0.1和19.84 MPa。

冷镦钢ML40Cr的脱碳行为及氧化对脱碳的影响

王宁涛, 李战卫, 张宇, 于学森

2025, 50(7): 125-133. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.018

摘要 ( 19 )

PDF (5073KB) ( 7 )

通过电阻炉加热试验,研究了不同加热温度(700~1150 ℃)和加热时间(10~60 min)下ML40Cr钢的脱碳和氧化增重,并对轧后冷却过程的脱碳行为进行了模拟。结果表明,随着加热温度和时间的增加,ML40Cr钢的氧化增重呈增加趋势,900~1050 ℃的氧化增速最快。加热温度低于725 ℃时,ML40Cr钢无明显脱碳,在750~1150 ℃加热时,随着加热时间和温度的增加,ML40Cr钢总脱碳层整体呈增加趋势,＞1000 ℃时脱碳层深度急剧增加,1150 ℃时脱碳最严重。利用氧化增重计算出烧损层和氧化铁皮厚度,用Li、Choi和理论脱碳-烧损模型对总脱碳层深度进行理论计算,对比发现氧化对于总脱碳的主要影响是氧化烧损消耗了脱碳层,而氧化铁皮对脱碳的影响较小。全脱碳层只在750~800 ℃加热时出现,825 ℃以上不再出现明显的全脱碳。表面碳含量影响全脱碳的产生,表面碳含量高,降低全脱碳甚至不出现全脱碳。模拟轧后冷却发现,随着冷却速率降低,ML40Cr钢全脱碳和总脱碳层深度均呈增加趋势;冷速＜3 ℃/s时,冷却过程脱碳层深度增加明显。

316H奥氏体不锈钢中δ-铁素体的变化规律

邢梦楠, 欧阳鑫, 胡昕明, 刘晨希, 白云峰, 王勇, 杨成, 王晓航

2025, 50(7): 133-140. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.019

摘要 ( 25 )

PDF (3928KB) ( 9 )

针对316H不锈钢中高温δ-铁素体的形成与控制进行研究分析。结果表明,δ-铁素体主要在凝固过程中由于Cr和Mo元素的富集而形成,其凝固模式为铁素体奥氏体(FA)模式。凝固冷却速度和形变及热处理对δ-铁素体的含量和组织形态有显著影响。随冷却速度增大,316H钢中δ-铁素体含量增加,且组织细小、弥散分布。冷变形和热处理相结合,可大幅促进316H钢中δ-铁素体的溶解。冷速5 ℃/min下所得316H钢,经冷变形+1050 ℃×15 min热处理后,δ-铁素体含量可控制在0.0254%的较低水平。

高强中锰钢氢脆现象的研究进展

朱颖, 刘国龙, 闫佳鹤, 冯运莉

2025, 50(7): 141-150. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.020

摘要 ( 26 )

PDF (6223KB) ( 16 )

随着第三代先进高强钢的快速发展,高强塑性汽车用钢得到了广泛应用。中锰钢凭借相变诱导塑性效应展现出显著的加工硬化能力。然而,其高强度导致的氢脆现象已成为限制其工业应用的关键问题,研究其氢脆敏感性及其抵抗机制具有重要意义。结合现有研究成果,总结了合金元素、加工工艺、奥氏体稳定性及形貌等因素对高强中锰钢氢脆敏感性的影响,提出了优化抗氢脆性能的策略,针对抵抗氢脆研究中存在的问题与挑战,对未来的发展方向进行了展望。

不同充氢条件下AH36钢的氢脱附及氢脆敏感性

陈翠, 李维娟, 张大征, 庞启航, 潘越, 马祉怡, 许廷峰

2025, 50(7): 151-158. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.021

摘要 ( 16 )

PDF (4474KB) ( 7 )

通过氢微印技术、热脱附谱分析、慢应变速率拉伸试验,结合扫描电镜和透射电镜,探究了充氢条件为50 mA/cm²-24 h、100 mA/cm²-2 h、100 mA/cm²-24 h时AH36钢板中的氢脱附行为及氢脆敏感性。结果表明,充氢后,氢原子主要存在于珠光体中渗碳体/铁素体相界和铁素体晶界处,晶内分布较少,珠光体中渗碳体/铁素体相界、铁素体晶界和晶内的位错显著增多,并且铁素体晶界宽化;在200 ℃以下出现一个氢的热脱附峰,其最大脱附速率为0.012~0.063 μg/(g·min),脱附累积总量为0.48~4.47 μg/g。随着充氢电流密度和充氢时间的增加,氢原子的最大脱附速率和脱附总量逐渐减小;屈服平台长度逐渐缩短,屈服强度变化不超过1.16%,抗拉强度由483.9 MPa降至438.1 MPa、断后伸长率由55.8%降至19.4%,氢脆敏感性显著增加;拉伸断口缩颈现象逐渐消失,形貌均由韧窝向河流状花样转变,断裂机制由韧性断裂逐渐转变成脆性断裂。

连续固溶体(Nb,Ti)Zn₃的晶体结构、硬度与耐腐蚀性

李聪, 李家丰, 林志宏, 龙朝辉

2025, 50(7): 159-163. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.022

摘要 ( 30 )

PDF (3060KB) ( 7 )

为研究连续固溶体(Nb, Ti)Zn₃在450 ℃退火后的晶体结构、硬度与耐腐蚀性能,利用铌粉、钛粉和锌块制备了Nb_xTi_25-xZn₇₅ (x=12.5,17)合金。结果表明,Nb_xTi_25-xZn₇₅合金在450 ℃退火65天至均匀化后,物相组成为NbZn₃或TiZn₃,获得了(Nb, Ti)Zn₃单相,Jade软件计算得到两合金样品中(Nb, Ti)Zn₃相的晶格常数均约为0.3933 nm。Nb_12.5Ti_12.5Zn₇₅合金经450 ℃退火4~64 h后,随退火时间的延长,其硬度和耐腐蚀性均先增大后减小;退火16 h时,硬度达到峰值385 HV0.1,耐腐蚀性最佳。

高韧超高强度DT2200钢的动态力学行为

杨成, 耿如明, 厉勇, 韩顺, 王春旭

2025, 50(7): 164-173. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.023

摘要 ( 28 )

PDF (5739KB) ( 11 )

对2200 MPa级高韧超高强度DT2200钢的动态力学行为展开研究,利用MTS万能试验机、霍普金森压杆、拉伸试验机测试试验钢的0.001~0.1 s^-1低应变速率准静态性能和950~2950 s^-1高应变速率动态性能,并利用OM、SEM分析试验钢在不同应变速率下的组织演变和断裂机制。结果表明,在准静态压缩应变超过75%时试验钢并未出现开裂现象,表现出很好的延展性,在950~2950 s^-1的高应变速率动态试验中,试验钢表现出强烈的应变速率敏感性,在应变速率为1580 s^-1时动态屈服强度突破了3000 MPa。微观组织表明,试验钢在高应变速率下板条马氏体受应力破碎形成亚晶,且伴随着位错密度的增加。结合准静态、动态力学试验结果,构建了试验钢的动态J-C标准模型和J-C失效模型,可对材料动态行为和失效行为进行预测。

Sb对新能源汽车用无取向电工钢热轧组织与成品磁性能的影响

董林硕, 高鹏飞, 刘旭明, 郭函, 玄东坡, 徐宁, 耿志宇

2025, 50(7): 173-177. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.024

摘要 ( 24 )

PDF (3923KB) ( 8 )

利用光学显微镜、MATS-2010M测试仪及EBSD分析研究了Sb含量对工业试制无取向电工钢热轧板组织、织构与最终成品板磁性能的影响。结果表明,Sb元素的添加增大了热轧板次表层再结晶层厚度,热轧板表层的再结晶晶粒主要由{110}取向晶粒组成,中心层的变形晶粒则更多为{001}、{111}取向晶粒。Sb元素显著改变了不同取向晶粒的长大行为,增强了{001}<110>织构与Goss织构,进而影响成品板再结晶退火过程中晶粒长大和织构的演化,最终提高磁性能。利用Sb晶界偏析抑制不利织构{112}<110>组分的形核和长大,以获得较强Goss织构,是获得高磁感低铁损无取向硅钢的有效方法。

碳含量对低铬合金钢微观组织与力学性能的影响

柴静, 郑志斌, 王帅, 龙骏, 韩培贤, 朱胜利, 郑开宏

2025, 50(7): 178-184. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.025

摘要 ( 35 )

PDF (4151KB) ( 23 )

采用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)、硬度测试、室温冲击和拉伸性能测试等方法研究了碳含量(0.27%~0.48%)对Cr含量为3.3%的低铬耐磨合金钢的微观组织与力学性能的影响。结果表明:随着碳含量的增加,经1000 ℃淬火后的低铬合金钢组织由板条状马氏体居多转变为片状马氏体居多,整体平均晶粒尺寸减小,马氏体板条尺寸逐渐变细,组织得到明显细化,且有逐渐析出Cr与Mo的碳化物,组织中出现更明显的残留奥氏体。低铬合金钢的硬度随着碳含量的增加逐渐上升,无缺口室温冲击吸收能量随着碳含量的增加下降,强度和断后伸长率均随着碳含量的增加呈现出先上升后下降的变化规律。当碳含量为0.36%时,低铬合金钢的抗拉强度为2138 MPa,屈服强度为1308 MPa,伸长率达到15%,拥有良好的强韧性匹配。

添加In元素对可溶镁合金组织与性能的影响

周晓舟, 孟利, 徐江杰, 张宁, 涂杨, 傅超, 杨勇

2025, 50(7): 185-192. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.026

摘要 ( 28 )

PDF (4444KB) ( 8 )

以新型Mg-9Al-0.6Zn-0.2Ni-0.2Cu可溶镁合金为研究对象,系统研究了添加In元素对其微观组织、力学性能及腐蚀性能的影响。结果表明,AZ90和AZ90I可溶镁合金的铸态组织由块状β-Mg₁₇Al₁₂相、MgAlNi相、MgAlCu相以及片层状的(α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂)_e共晶相组成,In的加入未引起新相的形成,也未在铸态组织中产生明显的偏析现象。经过均匀化、挤压及固溶处理后,原有的β-Mg₁₇Al₁₂相及片层共晶相基本消失,而MgAlNi和MgAlCu相仍稳定存在。在随后的时效过程中,两种合金均析出β-Mg₁₇Al₁₂相,并呈现出典型的晶界非连续析出(DP)与晶内连续析出(CP)行为。在180 ℃时效条件下,AZ90和AZ90I合金分别在20 h和30 h时达到峰时效状态。由于In在α-Mg基体中的固溶强化作用,AZ90I合金在峰时效态下表现出更高的硬度、屈服强度和抗拉强度。同时,由于In的加入降低了镁基体的电极电位,并破坏了腐蚀表面膜的形成与稳定性,导致AZ90I合金表现出更负的自腐蚀电位、更高的自腐蚀电流密度和更低的电化学阻抗,AZ90I合金在25 ℃和93 ℃的3%KCl溶液环境下均表现出明显高于AZ90合金的腐蚀质量损失速率。

Nb、Ta对镍基高温合金组织与性能的影响

鹿超, 闵小华, 林涛, 赵金豪, 付江, 王伟强, 曹铁山

2025, 50(7): 193-198. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.027

摘要 ( 24 )

PDF (2639KB) ( 14 )

基于“团簇加连接原子”模型确定的镍基高温合金理想成分式[Al-Ni₁₂](Al, Cr)₃,采用X射线衍射、扫描电镜、硬度和压缩试验对Nb、Ta替换Ti元素后合金的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,随着Nb、Ta元素的添加,γ′相形貌由球形向带圆角的立方形转变,γ′相尺寸和体积分数先增大后减小。γ相晶格常数增大,γ′相晶格常数先增大后减小,γ、γ′两相的错配度越来越大。试验合金的硬度和屈服强度随着Nb、Ta元素的添加而增大。当同时添加Nb、Ta且Ti替换Mo时,合金具有最大的硬度464 HV5和最高的屈服强度1043 MPa。

空气硬化钢的连续冷却转变曲线及力学性能

宋帅, 王立辉, 薛仁杰, 彭飞, 白丽娟, 刘丽君

2025, 50(7): 198-203. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.028

摘要 ( 17 )

PDF (4587KB) ( 7 )

采用DIL805L相变淬火膨胀仪测试了汽车用空气硬化钢在不同冷却速度下的最终组织以及相变规律,结合硬度测量绘制了空气硬化钢的CCT曲线,并通过拉伸试验研究了退火和淬火后的力学性能。结果表明:空气硬化钢的临界温度Ac₁为721 ℃,Ac₃为882 ℃。当冷却速度小于0.1 ℃/s时,试验钢冷却后的最终组织为粒状贝氏体和少量的铁素体;随着冷却速率逐渐增大,铁素体含量逐渐减少,并开始产生板条贝氏体;当冷却速率达到1 ℃/s时,出现板条马氏体,并且随着冷速的增大,组织中的马氏体含量逐渐增多。拉伸测试结果表明,空气硬化钢具有良好的成形性和淬透性,奥氏体化后空冷即可硬化,得到贝氏体组织。

控轧控冷工艺对3.5%Ni耐候钢组织与性能的影响

付天乐, 沙莎, 汪兵, 陈小平

2025, 50(7): 204-211. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.029

摘要 ( 19 )

PDF (5610KB) ( 5 )

采用Gleeble-3800热力学模拟试验机,结合Thermo-Calc热力学计算、组织观察和硬度测量,对3.5%Ni耐候钢的过冷奥氏体连续冷却转变行为进行了研究,绘制了动态CCT曲线,并制定了控轧控冷工艺(TMCP)。结果表明,试验钢的Ac₁和Ac₃温度分别为625 ℃和776 ℃。冷速在1 ℃/s及以下时,组织为粒状贝氏体和少量铁素体与珠光体的混合组织;当冷速为2~5 ℃/s时,组织为完全粒状贝氏体;冷速为10 ℃/s时,组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,冷速达到20 ℃/s及以上时,组织为完全板条贝氏体。根据动态CCT曲线和Cu元素析出特征,制定了控轧控冷工艺。与原轧制工艺相比,控轧控冷工艺生产的试验钢原奥氏体晶粒和组织均细化,M/A岛尺寸和含量大幅度降低,在强度基本相当的情况下,室温冲击吸收能量显著增加至105 J左右。与此同时,断后伸长率和断面收缩率也得到改善。

长期服役12Cr1MoVG钢补焊粗晶区SH-CCT曲线的测定

罗建科, 杜佼伟, 李霄, 吕品正, 薛海洋, 张正华, 肖世俊

2025, 50(7): 212-217. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.030

摘要 ( 14 )

PDF (4017KB) ( 6 )

对某电厂运行约1.8×10⁵ h的12Cr1MoVG钢主蒸汽管道进行焊接热模拟试验。通过对其焊接粗晶区微观组织与硬度的研究,绘制了SH-CCT曲线。结果表明:当冷却速度为0.1~0.3 ℃/s时,12Cr1MoVG钢的显微组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体;当冷却速率上升至0.5 ℃/s时,组织为较多的贝氏体和较少量的铁素体;当冷却速率为1~5 ℃/s时,组织主要为粒状贝氏体;当冷却速率达到7 ℃/s以上时,组织多为板条贝氏体;当冷却速率为60 ℃/s时,组织为板条马氏体和少量的贝氏体。随着冷却速率的不断增加,12Cr1MoVG钢的显微硬度不断上升,在冷却速率为60 ℃/s时最高,为406.5 HV0.2。

Zn、Mg含量对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

黎柏康, 秦翔智, 赵佳蕾, 李兵, 赵巍, 章晶林, 周毅, 李瑞霞

2025, 50(7): 218-225. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.031

摘要 ( 25 )

PDF (9206KB) ( 13 )

为探究Zn、Mg含量对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响,通过ICP分析仪、JMatPro软件、扫描电镜、金相显微镜及拉伸试验机等对不同Zn、Mg含量Al-4xZn-xMg-2.0Cu(x=2.0,2.5,3.0,4.0,5.0,6.0)合金组织与性能进行分析。结果表明,Al-4xZn-xMg-2.0Cu(x=2.0,2.5,3.0,4.0,5.0,6.0)合金共晶转变温度约477 ℃,且随着Zn、Mg含量的增加,共晶相占比由3.54%增加到25.06%,晶粒尺寸由138 μm降低至39 μm,这种变化趋势与JMatPro软件计算相一致。合金经轧制、固溶和时效(T6)后的组织为纤维组织+再结晶晶粒,随着Zn、Mg含量的增加,T6态合金板材再结晶晶粒数量减少,尺寸变小,主要归功于小间距的未溶MgZn₂相,具有较好的抑制再结晶效果。此外,随着Zn、Mg含量的增加,T6态合金强度不断增加,且增幅不断增大,但塑性严重降低。其中,Al-16.0Zn-4.0Mg-2.0Cu合金强度最高,抗拉强度683.3 MPa,屈服强度653.3 MPa,但伸长率仅2.3%。

27MnCrB5钢的配分工艺

沈宝国, 付佳乐, 郭顺, 倪豪豪, 翟绍康, 王宸煜, 刘海霞, 程晓农

2025, 50(7): 226-231. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.032

摘要 ( 36 )

PDF (4084KB) ( 13 )

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电子万能试验机对经不同工艺Q&P处理的27MnCrB5钢热轧板材的组织和性能进行了表征,并对27MnCrB5钢的配分工艺进行了探讨。结果表明,27MnCrB5钢热轧板经Q&P处理后的显微组织由马氏体、贝氏体和残留奥氏体组成。300 s配分时间下,随配分温度(260~350 ℃)的降低,残留奥氏体含量呈现先降低后升高的趋势。320 ℃配分温度下,随着配分时间(30~300 s)的延长,残留奥氏体含量逐渐增加。压缩试验结果表明,较高的残留奥氏体含量可推迟钢在变形过程中的加工硬化行为,在不显著降低屈服强度的同时可提高其室温成形能力。

累积叠轧对层状AX10/ZK60镁合金复合材料组织与力学性能的影响

石昊宇, 杨洪强, 潘军波, 陈明, 张万顺, 罗文博, 赵红阳, 李昊

2025, 50(7): 232-240. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.033

摘要 ( 26 )

PDF (4821KB) ( 20 )

采用累积叠轧(Accumulative roll bonding,ARB)制备AX10/ZK60层状异构复合材料,研究累积叠轧道次对复合材料微观组织与力学性能的影响。结果表明:随着ARB道次的增加,抗拉强度和屈服强度逐渐上升,断裂总先上升后下降,但未发生明显下降。ARB第6道次的力学性能达到最佳,抗拉强度、屈服强度和断裂总分别为274 MPa、240 MPa和13.9%。材料强度的提高归因于细晶强化和第二相强化的协同作用,断裂总的提高是层间结构界面产生背应力引起的。硬度整体呈现升高趋势,这是因为ARB过程中产生的大量位错增强了材料硬度,但第5、6道次的硬度出现波动,这是由动态再结晶效应及大量亚结构的形成导致的。

退火对Ti-50.8Ni镍钛合金丝相变和加工回弹的影响

蒋炎, 梁玄, 孔永华

2025, 50(7): 241-247. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.034

摘要 ( 29 )

PDF (2968KB) ( 15 )

研究了退火温度、时间和冷却方式对直径1 mm的Ti-50.8Ni(at%)镍钛合金丝相变、显微组织和加工回弹的影响。结果表明:300~700 ℃退火时,随退火温度的升高,镍钛合金丝的相变温度先降低后升高,硬度逐渐减小,加工回弹量逐渐减小。500 ℃退火后的组织为细小的等轴晶粒,相变过程中出现中间相R相,700 ℃退火后的硬度和回弹量显著减小。500 ℃退火时,随退火时间的增加和冷却速率的降低,镍钛合金丝的相变温度逐渐增加,硬度先增大后减小,加工回弹量逐渐减小。综合评定镍钛合金丝经过500 ℃退火保温50 min炉冷处理后,其硬度较低,加工回弹和超弹性性能损失较小,具有较好的加工性能。

回火温度对石油套管用Cr-Mo-V钢组织与性能的影响

郭泰瑜, 王娇娇, 高云哲, 赵林林, 王健, 武晓龙, 苏冬艳, 任可飘

2025, 50(7): 248-254. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.035

摘要 ( 22 )

PDF (6599KB) ( 7 )

为提高石油套管的综合力学性能,开发了一种以Cr-Mo-V钢为基础的石油套管用钢。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)、拉伸试验和0 ℃冲击试验,研究了试验钢在930 ℃淬火后经不同温度(500、520、540、560 ℃)回火后的组织与性能。结果表明,Cr-Mo-V钢经回火处理后,得到回火索氏体组织,析出的细小弥散短棒状V(C, N)第二相粒子主要分布于基体。随回火温度升高,试验钢的抗拉强度、屈服强度逐渐降低,冲击吸收能量先升高后降低。最佳回火温度为540 ℃,此时强塑积为23.2 GPa·%,冲击吸收能量为147.7 J,回火后冲击断口扩展区均为细小的韧窝形貌。

固溶处理对7075铝合金挤压棒材组织与性能的影响

陈越, 冯绍棠, 汤皓元, 李恒, 孙彦华, 岳有成, 谭国寅, 吴昌贵

2025, 50(7): 255-259. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.036

摘要 ( 22 )

PDF (2960KB) ( 8 )

通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)结合能谱分析(EDS)及万能拉伸试验机,系统研究了固溶温度(450、470、490 ℃)和保温时间(0.5、1、2、4 h)对7075铝合金挤压棒材组织演变与力学性能的影响。结果表明,经固溶处理后,随固溶温度升高和固溶保温时间延长,沿挤压方向的条带状组织弱化,部分第二相溶入基体,θ(CuAl₂)相基本消失,视界中仅见少量的T(AlZnMgCu)+η(MgZn₂)相,并与Fe-Si脆性相纠缠。但固溶温度达到490 ℃或固溶时间超过2 h后,晶粒粗化,未溶相尺寸增加。随固溶温度升高和固溶保温时间延长,7075铝合金挤压棒材的伸长率和抗拉强度均呈先增大后减小的趋势。最优固溶工艺为470 ℃保温2 h,该工艺下合金的强塑性最佳。

退火温度对5G50铝合金板材组织与性能的影响

刘辉, 高崇, 刘云刚, 林师朋, 姜星旭, 马科, 贵星卉, 徐冬梅

2025, 50(7): 260-265. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.037

摘要 ( 18 )

PDF (3444KB) ( 8 )

通过半连续铸造和多道次轧制制备厚度为(0.8±0.01 mm)的5G50铝合金板材,然后进行成品退火处理(100、120、140 ℃保温5 h),系统研究了退火温度对铝合金板材微观组织、力学性能、表面颜色光学性能及折弯性能的影响。结果表明,随着退火温度升高,板材晶粒尺寸略有减小,140 ℃退火时晶粒最细(15.3 μm)。120 ℃退火板材的典型织构组分(如Brass、Copper、Cube等)最强,各向异性最明显,不利于后续均匀成形。退火温度升高导致板材抗拉强度和屈服强度下降,而伸长率提高,其中120 ℃退火时伸长率最高(10%)。120 ℃退火板材的光泽度最高(280 GU),但亮度(L值)略低,颜色偏移更显著。折弯处粗糙度Sa值和Sz值随退火温度升高而降低,140 ℃退火时折弯表面质量最佳。

球化退火对55Cr3弹簧钢淬火组织与性能的影响

李绍杰, 刘运娜

2025, 50(7): 265-269. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.038

摘要 ( 20 )

PDF (2565KB) ( 8 )

对热轧态55Cr3弹簧圆钢进行了球化退火,研究了55Cr3钢热轧态与不同温度退火球化后的显微组织及其再经中频感应加热淬火后的组织与性能。结果表明,在中频感应加热温度为870~880 ℃、加热时间为10 s条件下,55Cr3钢670~790 ℃退火后的组织在快速的感应加热过程中奥氏体化不充分,导致淬火后的组织中存在未溶碳化物,硬度低于技术要求。通过提高中频感应加热温度至900~930 ℃或延长感应加热时间至20 s,可使其完全奥氏体化,淬火后获得全部马氏体组织,硬度满足技术要求。

临界区淬火温度对低碳5Mn钢强韧性的影响

陈奎, 褚曼, 刘宁, 陈俊

2025, 50(7): 270-276. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.039

摘要 ( 24 )

PDF (6373KB) ( 9 )

针对高强钢传统韧化方式的局限性,采用低碳中锰设计引入残留奥氏体作为一种新的韧化方式,同时添加一定量的Cr和Cu等,来改善高强度中厚板的低温韧性和弥补传统韧化手段的不足,同时获得厚度方向组织性能均匀性。试验钢经热轧并在线淬火处理后,研究了临界区淬火温度对试验钢显微组织演变与力学性能的影响。结果表明,热轧态组织为板条马氏体,临界区淬火并回火后的组织为回火马氏体+残留奥氏体+铁素体。当临界区淬火温度由640 ℃升高至720 ℃时,残留奥氏体体积分数从14.30%增加至15.50%,随后逐渐降低至6.51%。经670 ℃×40 min淬火并580 ℃×1 h回火后,试验钢具有较好的综合力学性能,其抗拉强度为930 MPa,屈服强度为719 MPa,断后伸长率为30%,-120 ℃下的冲击吸收能量达192 J。

时效前预拉伸对7075铝合金组织与冲击性能的影响

谭国寅

2025, 50(7): 277-280. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.040

摘要 ( 23 )

PDF (1085KB) ( 5 )

采用OM、SEM和冲击试验机研究了时效前预拉伸对固溶时效7075铝合金组织与冲击性能的影响。结果表明:与固溶-时效处理相比,时效前进行预拉伸可以改善7075铝合金的显微组织,显著改变析出相粒子的分布与尺寸大小。预拉伸增加了组织中的位错密度,为析出相粒子的析出提供了更好的组织条件和扩散通道,促进了Cu的伴随析出。同时,预拉伸使合金内积累了一定的畸变能,从而降低了合金元素扩散所需要的激活能,使得析出相粒子长大更为充分。时效前预拉伸改善了7075铝合金显微组织的各向异性,促进微米级析出相粒子弥散均匀析出,极大地提高了冲击性能。

连续退火温度对高Cr热成形钢组织与性能的影响

李志昂, 陈晨, 赵禹栋, 王学慧, 邢鑫, 张子悦, 董奇伟

2025, 50(7): 280-285. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.041

摘要 ( 25 )

PDF (4255KB) ( 7 )

对实验室自行设计的高Cr热成形钢进行热轧、冷轧、连续退火(780~840 ℃)和平模淬火(930 ℃保温5 min)试验,研究了连续退火温度对试验钢组织与性能的影响。结果表明,热轧态试验钢的组织为片层状珠光体和多边形铁素体,冷轧态试验钢组织为纤维状的铁素体及珠光体,屈服强度为857 MPa,抗拉强度为953 MPa,断裂总延伸率仅为3.66%。经780 ℃、800 ℃连续退火后,试验钢的组织仍保留纤维状铁素体+珠光体,且影响后续淬火后的塑性。连续退火温度为820 ℃、840 ℃时,试验钢的组织为贝氏体+马氏体,再经淬火后的试验钢力学性能符合热成形钢的要求。综合考虑,820 ℃为最佳连续退火温度,退火板经平模淬火后的抗拉强度为1655 MPa,屈服强度为1233 MPa,断裂总延伸率为6.87%。

均匀化退火工艺对1085铝合金扁锭微观组织与硬度的影响

赖爱玲, 杨书瑜, 贵星卉, 高崇, 徐巍昆, 黄瑞银

2025, 50(7): 286-292. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.042

摘要 ( 19 )

PDF (4442KB) ( 10 )

采用JMatPro热力学计算软件、差示扫描量热仪、显微组织观察及能谱分析、硬度测试等手段,研究了不同的均匀化退火温度和时间对铸态1085铝合金组织与硬度的影响。结果表明:原始铸态合金晶界处分布连续长条状的Al₃Fe相,晶内存在类圆形的Al₃Fe和Al₈Fe₂Si共晶相。经均匀化退火后,晶界上的含Fe相逐渐转变为断续分布,晶内含Fe相数量减少,含Fe相面积分数随均匀化温度的升高和保温时间的延长持续降低,在温度和时间达到520 ℃和8 h后趋于稳定。平均晶粒尺寸随均匀化温度的升高和保温时间的延长缓慢增加,硬度也随均匀化温度的升高缓慢增加,均在温度和时间达到520 ℃和8 h后趋于稳定。综合分析含Fe相演变、晶粒长大行为及硬度变化规律,确定520 ℃×8 h为最优均匀化退火工艺。

两相区热处理对7Ni钢组织与性能的影响

邓彪, 徐龙云, 高擎, 罗登, 张青学, 于青, 吴仲文

2025, 50(7): 293-297. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.043

摘要 ( 23 )

PDF (2173KB) ( 8 )

利用工业生产线对7Ni钢进行了生产试制,研究了两相区热处理(Quenching, lamellarizing & tempering, QLT)对7Ni钢组织与性能的影响。对QLT处理7Ni钢的性能进行了检测,并利用SEM和XRD对板厚方向的显微组织和逆转变奥氏体含量进行了表征。结果表明,经820 ℃完全奥氏体化淬火+680~700 ℃两相区淬火+540 ℃回火的QLT处理后,7Ni钢具有最佳的强韧性,满足标准要求,屈服强度介于616~639 MPa,抗拉强度介于731~752 MPa,断后伸长率介于23.1%~25.8%,－196 ℃冲击吸收能量介于226~248 J,－196 ℃落锤均合格。7Ni钢在厚度方向具有良好的组织均匀性,显微组织主要由铁素体、细小回火马氏体和少量逆转变奥氏体组成。

Ni-Ti形状记忆合金的热拉拔工艺

章涛, 孔永华

2025, 50(7): 297-303. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.044

摘要 ( 21 )

PDF (3367KB) ( 9 )

以50.8Ni-Ti合金8 mm圆棒为对象,在450、550、650、750 ℃进行减径量30%的热拉拔试验,分析其显微组织变化和相变规律,并通过热压缩试验分析了合金在750 ℃热拉拔至减径量大于25%时频繁断裂的原因。结果表明:随着热拉拔温度的升高,Ni-Ti合金晶粒细化作用减弱,晶粒再结晶明显且晶粒尺寸显著增大。750 ℃热拉拔时,随着减径量增加,Ni-Ti合金相变由B19′→B2型相变转变为B19′→R→B2型两步相变,在减径量为25%时组织中存在菱方型结构R相,而减径量大于25%时合金拉拔断裂频繁的原因是合金的屈服强度随温度升高而下降明显,因热拉拔时直径减小的同时拉拔应力远超过合金流变应力,达到材料塑性变形极限而断裂。50.8Ni-Ti合金8 mm圆棒热拉拔合适的温度为650~700 ℃,减径量大于25%时应降低热拉拔温度或采用冷拉方式继续生产。

极薄带硅钢用连续退火炉中辐射管加热段的数值模拟

王婷, 崔明硕, 易正鑫, 廖新杰, 冯育磊, 陈鑫科, 方庆艳

2025, 50(7): 304-312. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.045

摘要 ( 26 )

PDF (4613KB) ( 10 )

提出了一种移动钢带温度场与退火炉内速度场、温度场的耦合传热建模方法,以钢带表面热流和温度为边界条件实现Fluent与Matlab平台的耦合计算,并使用该方法对某极薄带硅钢卧式连续退火炉辐射管加热段进行建模仿真研究,分析了退火炉与辐射管的速度场和温度场以及钢带的温度场及其均匀性。结果显示,辐射管加热段末尾板温计所测钢带温度比计算值高4.06 ℃,相对误差为0.48%,表明仿真结果能较好地反映辐射管加热段内钢带的升温过程。炉内热保护气体从后向前与钢带前进方向逆向流动,有利于携带后部热量加热退火炉前部温度较低的钢带,提升加热效率。W型和U型辐射管第1个直管段前端管壁温度较低,导致钢带宽度方向温度呈现两侧低、中间高的不均匀分布特性。

浸淬方式对40Cr钢汽车前桥淬火变形行为与应力演变的影响

施渊吉, 王孝文, 黎军顽, 董成通, 陈泽瑜, 钱黎明, 展熠辉

2025, 50(7): 313-321. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.046

摘要 ( 26 )

PDF (5301KB) ( 17 )

采用有限元方法,通过建立多物理场耦合模型研究了40Cr钢汽车前桥在不同浸淬方式下的温度场、应力演变和变形行为。结果表明,水平浸淬方式下前桥的温度分布更均匀,且前桥在长度方向的中心截面位置和总长度上的变形量分别比垂直浸淬方式降低约56.2%和48.9%,整体变形量更小。此外,不同浸淬方式对前桥的热应力、相变应力和等效应力影响较小,淬火后其热应力为-250~-500 MPa,相变应力为10~16 MPa,等效应力低于200 MPa,远小于40Cr钢的屈服强度,但水平浸淬方式下的等效应力分布更均匀。因此,水平浸淬方式下前桥在变形量和应力分布均匀性等方面表现更优。

导体性能研究平台Nb₃Sn线圈的热处理

顾为杰, 于敏, 邓名, 王维俊, 秦经刚, 秦汝祥

2025, 50(7): 322-327. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.047

摘要 ( 17 )

PDF (3860KB) ( 8 )

超导导体试验测试平台(Super-X)是聚变工程综合研究设施(CRAFT)的重要部分,用于评估未来超导导体的性能。Super-X试验设备的超导磁体均由Nb₃Sn线圈组成,线圈制造过程为“先绕制,后热处理”。设计并搭建了用于Nb₃Sn线圈热处理的氩气保护气氛热处理系统,并成功完成了低场线圈的热处理,其热处理温度均匀性满足±5 ℃的要求,线圈杂质气体含量小于10 mg/L,炉体杂质气体含量小于30 mg/L。热处理后的随炉样品性能全部满足预期目标,线圈热处理前后畸变量小于2 mm。

航空用铝合金厚板残余应力检测方法及应用的研究进展

贾桂龙, 郑许, 张航, 彭斐, 罗超庆, 何克准, 韦修勋, 李锦婷

2025, 50(7): 328-335. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.048

摘要 ( 26 )

PDF (1741KB) ( 13 )

随着航空制造技术的不断进步,飞机大规格整体式结构件的设计与加工对航空用铝合金厚板的低残余应力制造提出了越来越高的要求,因此选择适用的残余应力检测方法对铝合金厚板残余应力的评估与测定至关重要,这也推动着残余应力检测技术在不断革新。综述了几种典型的、应用较为成熟的航空用铝合金厚板残余应力检测方法及应用研究,分析对比了不同残余应力检测方法之间的优势、劣势和适用范围,最后对未来残余应力检测技术的发展方向进行了展望。

40Cr钢销轴轴向开裂原因分析

金丽君, 代玉杰, 毕高杰

2025, 50(7): 335-338. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.049

摘要 ( 24 )

PDF (1581KB) ( 16 )

通过金相显微镜、洛氏硬度计和直读光谱仪对纵向开裂的40Cr钢销轴进行分析。结果表明,40Cr钢销轴的化学成分满足GB/T 3077—2015《合金结构钢》标准要求,裂纹处及其附近的非金属夹杂物较少,显微组织为细针状回火马氏体。裂纹两侧未见脱碳、氧化、折叠形貌,为典型的淬火纵向裂纹。销轴纵向开裂原因为销轴淬火时采用20~30 ℃的水冷却,造成销轴冷却速度过快,淬火后又未及时回火,导致销轴表面的拉应力过大,从而导致销轴表面纵向开裂。

智能制造在热处理企业的实践应用

王桂茂, 董小虹, 姚锡凡, 卢泽坚, 杨文茵

2025, 50(7): 339-343. doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.07.050

摘要 ( 22 )

PDF (2783KB) ( 16 )

热处理是制造业中的关键环节,但传统生产方式存在自动化程度低、能耗高和环境污染等问题。智能制造技术的发展为热处理行业的转型升级提供了机遇。分析了热处理企业的智能化需求,并结合实际案例,介绍了多任务柔性热处理生产线、自动化立体仓库货位分配优化、基于机器视觉的工件自动抓取技术和自主移动AGV等智能化技术的应用案例。

本期目录