2018年, 第39卷, 第2期 
刊出日期:2018-02-25
  

  • 全选
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    综述
  • 陆恒昌, 董瀚
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 1-10. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0445
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    总结了钢中块状相变的组织特征、内部亚结构及动力学条件。超低碳钢或中低碳钢均可发生块状相变,其组织形貌可呈不规则的块状或条片状,内部亚结构主要是位错与亚晶粒。在现有块状相变定义的基础上,综合块状相变的特征,从便于组织甄别的角度提出新定义:块状相变是热激活原子非协同地跨过相界长大过程,新相可穿越母相晶界、与母相成分相同且不具特定晶体学位向关系的相变。
  • 有色金属合金材料
  • 赵清, 王展, 万成, 房芳, 李继文
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 11-17. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0440
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    采用包套热挤压法制备了稀土氧化镧掺杂W-25Cu-2.0 mass% La2O3合金,在JF04C型电接触试验机上测试了稀土掺杂钨铜合金的接触电阻、燃弧时间、燃弧能量等电接触性能,利用钨灯丝扫描电镜对电接触材料阴阳两极电弧侵蚀形貌进行了微观分析。结果表明:稀土钨铜合金触头材料接触电阻较纯钨铜合金明显减小,且接触电阻不随接触电压的增大而增大;燃弧能量和燃弧时间随着接触电压的增大而增大,且波动性变大;闭合过程中的燃弧能量和燃弧时间均大于断开过程。电弧侵蚀后材料转移方向为阳极向阴极转移;电弧侵蚀形貌为阳极表面出现微小凹坑、阴极表面产生微小凸起;阳极触头表面出现富W区,阴极触头表面出现富Cu区,La2O3主要聚集在富W区。
  • 袁远
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 18-23. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0429
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    采用材料万能试验机、布氏硬度计、导电仪、光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)等测试手段研究了连续挤压对Cu-Cr-Zr合金接触线组织及性能的影响。结果表明:连续挤压可以大幅细化晶粒尺寸,并使析出相粒子析出,导致合金的力学、电学性能大幅提高;在后续的时效处理过程中,峰值时效时间也得到大幅缩短,基体中析出大量尺寸为5 nm的Cr相;采用连续挤压生产的Cu-Cr-Zr合金接触线抗拉强度达到569 MPa,导电率达到78%·IACS,弯曲性能达到5次不开裂、7次不断裂,满足标准TB/T 2809-2017要求。
  • 田伟, 孙玥, 毕莉明
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 24-31. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0508
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    采用真空中频感应熔炼技术制备组织均匀的Cu-15Cr-0.24Zr合金铸锭,采用冷拔与冷轧相结合的变形工艺获得超高强度的薄板材料。利用扫描电镜、能谱仪、透射电镜和万能试验机研究合金枝晶Cr到纤维Cr的演变过程、铸态组织组成相的成分、冷轧变形量为95%时的Cu/Cr界面关系和合金不同变形阶段的抗拉强度。结果表明:随着变形量的增大,Cr枝晶演变为分布均匀、平行排列的Cr纤维,且Cr纤维的横截面经历了"V"形向"一"形的转变;Cu/Cr界面呈半共格关系排列,错配度为0.041,表明Cu/Cr界面结合良好;增大冷拔变形量,可以显著提高冷拔结合冷轧变形工艺制备的薄板材料的抗拉强度,当冷拔变形量从2.41增大到3.79时,冷轧变形量为95%时,薄板材料的抗拉强度从749 MPa升高到1011 MPa。
  • 马倩, 刘光磊, 张令喻, 赵玲, 李茂军, 司乃潮, 葛俊杰, 倪凯
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 32-37. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0417
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    对ZQAl10-3-1.5合金进行不同的处理工艺处理,利用光学显微镜、万能材料试验机、全自动显微硬度仪以及扫描电镜分析了合金处理前后的显微组织、力学性能、磨损量以及磨损形貌的变化。结果表明:铸态合金以黏着磨损为主,T6态合金以黏着磨损和重度磨粒磨损为主,T6态合金经过深冷处理后则主要以磨粒磨损为主;T6态合金进行适当的深冷处理可以细化晶粒,降低空位密度,增大位错密度,增强致密性,显著提高合金的硬度和耐磨性,但是随着深冷时间的延长,ZQAl10-3-1.5合金的磨损量和平均摩擦系数会出现先降低后增加的趋势。
  • 马小龙, 王爱娟, 游才印, 郑学军, 韩吉庆
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 38-43. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0426
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    对银铜爆炸复合板进行不同形变量后再进行不同温度的退火处理,研究银铜爆炸复合板在不同退火温度下界面结合状态,同时分析焊接界面处熔融产物形态及元素组成。结果表明:银铜复合板的结合界面均出现了爆炸焊接所特有的波形形貌,界面结合性良好,未出现明显的气孔、夹杂、空洞与微裂纹,银板与铜板之间形成了良好的结合;形变率为80%后,未出现明显的界面分离现象;经350℃保温60 min后,不同形变率下银铜爆炸复合板均发生再结晶转变;与350℃相比,450℃、550℃退火处理时晶粒尺寸有所增加,当温度增加至650℃时,晶粒尺寸明显增加,同时界面处的显微硬度显著降低;银铜爆炸复合板界面处熔融产物中Ag与Cu成分随机性较大,未呈现规律性。
  • 杨奇, 刘会群, 檀雯, 石卫民, 郭建华, 尹胜利, 王鼎春
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 44-48. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0416
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    用XRD、TEM及硬度测试等方法研究了Ti7Nb10Mo合金在时效过程中的硬化行为。结果表明:随时效温度和时间的变化,合金展现出不同的硬化效应,300~450℃温度下时效,合金硬度出现双峰时效现象,且呈上升趋势,500~650℃温度下时效,合金的硬度达到峰值后一直下降,这主要是由于在固溶态β+少量ω相基体中不断析出αα″相,且在时效过程中ω相不断析出及分解。
  • 魏守征, 韩玉杰, 王建国, 李志勇, 张英乔
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 49-53. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0418
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    采用Al-Si焊丝对TA2钛与1060Al进行平板对接脉冲熔化极氩弧(P-MIG)熔钎焊试验,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对接头显微组织进行分析;采用拉伸力学性能试验评价接头的可靠性,并对拉伸断口形貌进行分析。结果表明:采用P-MIG焊可获得可靠的TA2/1060Al熔钎焊接头,工艺具有良好的稳定性和可重复性;TA2钛与焊缝通过形成一层芽状Ti(Al,Si)3实现钎焊结合,Ti(Al,Si)3厚度在1~5 μm;拉伸测试中Ti/Al熔钎焊接头全部断裂于铝母材中,钛侧钎焊界面的结合强度超过了铝母材。
  • 贵云玮, 李全安, 张兴渊, 陈晓亚
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 54-60. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0419
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    采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及室温拉伸等手段,研究元素Si对铸造Mg-Gd-Y-Zr合金组织与力学性能的影响。结果表明:Mg-10Gd-1Y-xSi-0.5Zr (x=0,0.5,1,1.5,2)合金的铸态和固溶时效态显微组织均由α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5相组成,Si的加入产生新相Mg2Si。随着Si含量的增加,铸态合金中枝晶状组织明显减少并逐渐消失,晶粒细化,合金的析出相增多。时效态合金中当Si含量增加至1 mass%时,合金组织化学成分最均匀,析出相呈颗粒状和棒条状分布于基体中。在室温下,铸态和时效态合金的抗拉强度,均随着Si含量的增加先升后降,Mg-10Gd-1Y-1Si-0.5Zr合金的抗拉强度最高,时效态合金强度达到最高为256.2 MPa,比Mg-10Gd-1Y-0.5Zr合金高出将近40 MPa。合金的伸长率随Si含量的增加而减小,其断裂方式都属脆性断裂。
  • 朱利敏, 李全安, 陈晓亚
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 61-67. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0415
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    采用铸造法制备了Mg-8Gd-0.5Zr合金,对合金分别进行固溶处理(T4)及固溶+时效处理(T6),在应变速率0.002~0.1 s-1、变形温度350~500℃、最大变形量50%条件下,对不同热处理后的合金进行热压缩变形实验,分析合金在不同变形条件下的真应力-真应变曲线、激活能及组织变化,研究热处理对热压缩行为的影响。结果表明:合金时效过程中析出β'-Mg5Gd相,使热变形过程中峰值应力升高,激活能增加,T6态合金变形激活能(221.605 kJ/mol)高于T4态合金(202.986 kJ/mol);在同样热压缩实验条件下,T6态合金热压缩过程中再结晶开始时间延迟,再结晶晶粒更细小,500℃热压缩后再结晶平均晶粒尺寸为15 μm。
  • 封爱成, 卢雅琳, 张扬, 李兴成, 徐文婷
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 68-74. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0403
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    通过向AZ31合金中加入不同含量的CaO,在均匀化处理后进行热挤压,研究CaO添加量对挤压态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CaO与AZ31熔体发生反应,并生成Al2Ca相;CaO的添加有效细化AZ31镁合金挤压前后的微观组织;合金的力学性能随CaO含量的升高而逐渐提高,当CaO添加量为1%时,屈服强度和抗拉强度分别达到219 MPa和311 MPa,与AZ31合金相比分别提高了28.6%和17.3%。添加CaO带来的再结晶程度升高和晶粒细化,是强度改善的主要原因。
  • 向剑波, 王博, 周蓉蓉, 温家飞, 贺爱国, 罗丰华
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 75-81. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0396
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    将固溶处理后的2219铝合金经8%预变形,再分别进行163、170、177和184℃下的时效处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验等分析手段,研究了形变热处理(TMT)后2219铝合金的显微组织和力学性能。结果表明:合金经预变形后晶粒沿着拉伸方向发生了明显的延伸。形变热处理使合金的强度大幅提高,伸长率有所下降。经177℃×6 h时效,合金达到最佳的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为450 MPa、376 MPa和14.4%。时效前期大量θ″相和少量弥散分布的θ'相使合金的强度快速增加,随着基体内析出相不断向稳定的θ相转变,合金的强度逐渐下降。此外,预变形引入的大量位错以及晶界无沉淀析出带(PFZ)的宽度也会影响合金的力学性能。
  • 孙跃军, 高艳静, 崔泽文, 于慧, 苗舒奕
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 82-87. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0424
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    采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析以及定量金相法对液态模锻6061铝合金的微观组织以及固溶处理时第二相的变化规律进行了研究。结果表明:模锻态6061铝合金的微观组织呈树枝状分布,压力作用下晶粒没有产生明显变形。在固溶处理过程中,随着固溶温度的升高,第二相的溶解速率加快,残余第二相的面积逐渐减少。在一定的固溶温度下,残余第二相的面积与固溶时间呈指数型变化。根据企业生产的实际需要,液态模锻6061铝合金适宜的固溶工艺为560℃固溶处理5 h。
  • 邢鹏宇, 张义文, 贾建
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 88-92. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0414
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    利用扫描电镜(SEM)和场发射电子探针显微分析仪(EPMA)等研究热处理后不同Ta含量的FGH4098合金中MC型碳化物的形貌、含量、尺寸和组成。结果表明:对于热处理态FGH4098合金,加入Ta元素可以抑制MC型碳化物沿原始粉末颗粒边界(PPB)析出;随Ta含量的增加,FGH4098合金中MC型碳化物的含量有所增加,等效粒径也略有增加,但变化不大;加入合金中的Ta元素会替代MC型碳化物中的Ti,改变了MC型碳化物组成,且随着合金Ta含量的增加,MC型碳化物组成中Ta元素的所占比例显著增加。
  • 黑色金属合金材料
  • 杨征, 赵新宝, 张醒兴, 党莹樱, 鲁金涛, 袁勇
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 93-100. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0431
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    研究S31042奥氏体耐热钢不同热处理工艺后的显微组织和力学性能。结果表明:随着时效温度由700℃上升到900℃,该钢的晶界M23C6型碳化物析出量增多,并逐渐呈现连续分布,冲击韧性显著降低,高温抗拉强度逐渐降低,屈服强度基本保持稳定,但900℃时效热处理后屈服强度略微增加;当时效温度由900℃上升到1000℃,该钢晶界碳化物析出量减少;高温抗拉强度变化不明显,屈服强度有所降低,冲击韧性提高;相比于拉伸过程中的低应变速率,在瞬时冲击高应变速率条件下,晶界M23C6相的聚集析出造成沿晶开裂倾向增加。
  • 周海铭, 李自刚, 吴子恺, 罗丰华
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 101-107. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0411
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    利用光纤激光器对耐候钢B800NQ钢板进行填丝对接焊,用万能力学试验机、显微硬度仪、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等对焊接接头的拉伸强度、显微硬度、组织和拉伸断口形貌进行分析,研究焊后热处理对激光焊接接头力学性能影响。结果表明:接头焊缝区(WZ)和硬化热影响区(HHAZ)的显微组织为板条马氏体;软化热影响区(SHAZ)的显微组织主要由粒状贝氏体和铁素体组成,存在严重软化现象;母材(BM)区的显微组织主要为回火马氏体和铁素体;焊接接头在550~750℃回火处理时,发生软化,经950℃淬火+240℃回火,焊接接头力学性能最佳。
  • 薛小怀, 李郅远, 王志颖, 李天宇, 杨巨文, 张文杨, 张茂龙
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 108-112. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0467
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    通过金相试验、拉伸试验和硬度试验,研究了焊后热处理对CAP1400蒸发器压力边界焊接接头不锈钢隔离层组织和性能的影响。结果表明:在多层多道焊热循环的作用下,不锈钢隔离层焊缝金属发生了再结晶,再结晶晶粒长大形成粗大的柱状奥氏体组织;焊后热处理保温时间对不锈钢隔离层焊缝金属的屈服强度影响不大,随着保温时间的增加,抗拉强度先增加后减少;保温温度对不锈钢隔离层强度和塑性的影响不显著。虽然压力边界接头的断裂方式为塑性断裂,但是不锈钢隔离层是整个接头的薄弱环节。当保温时间40~40.5 h,保温温度615~620℃时可获得综合性能优良的接头。
  • 黄本生, 赵星, 曾强, 易宏雨, 卢杰, 齐浩成
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 113-118. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0397
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    采用瞬间液相扩散焊(transient liquid phase diffusion bonding,TLP)对X80钢进行焊接,研究了在不同压力和保温时间下焊接接头的显微组织形貌、元素扩散情况以及接头强度。结果表明:不同参数条件下连接界面的形貌差异大,当焊接参数为2 MPa、360 s、1050℃时,连接界面的连接情况较好,且焊缝内部无缺陷;Fe、Ni元素在连接界面存在浓度梯度,并可以看出有明显的互扩散层,且Ni元素的扩散通量大于Fe元素,而Mn、C元素分布较为均匀,试样的抗剪切强度最高,为382.27 MPa;焊接参数为3 MPa、480 s、1050℃的试样拉断位置位于中间层处,且该组试样的抗剪切强度最低(118.78 MPa),其余组别试样的拉断位置均位于母材处,抗拉强度接近母材。
  • 陈林, 郭飞翔, 王慧军, 宿皓, 李琳, 郭善丽, 吴章忠, 涛雅
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 119-124. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0420
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    分别对轧态、空冷和盐浴等温3种条件下U20Mn新型贝氏体重轨钢紧凑型拉伸试样的Ⅱ区疲劳裂纹(疲劳扩展稳定区)的扩展速率进行了测定,并用激光扫描共聚焦显微镜(LEXT)对其疲劳裂纹的扩展轨迹进行观察分析,研究不同组织类型对贝氏体钢疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:疲劳裂纹在粒状贝氏体组织中的扩展偏折程度较为平缓,在条片状贝氏体组织中偏折严重,且随着条片的细化,其偏折程度也越大,所对应的Ⅱ区疲劳裂纹扩展速率也相应呈减缓趋势。
  • 材料表面改性
  • 王建强, 王胜民, 刘华伟, 赵晓军, 黄国雄
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 125-131. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0444
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    采用机械镀工艺在钢铁基体表面制备一定厚度的纯锌镀层,在不同温度下对所制备机械镀锌层进行热扩散处理。观察扩散层的外观质量和断面结构,分析扩散层的物相组成,采用PS-268A型电化学工作站分析了试样的电化学性能。结果表明:随着扩散温度的升高,镀层表面的氧化严重,扩散层中的合金相层不断增厚,机械镀锌层逐渐变薄直至消失;475℃时,渗锌层的主要组成相为FeZn6.67、FeZn8.87以及FeZn10.98,并含有少量ZnO2;加热温度的升高对扩散层自腐蚀电位并没有显著影响,但扩散温度过高,试样表面可能会因出现氧化现象而变得粗糙,腐蚀电流密度会因此增大。
  • 金浩, 李德元, 郭策安, 张罡
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 132-138. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0432
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    采用磁控溅射技术在PCrNi3Mo钢表面沉积了CrN涂层。利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪、X射线衍射仪(XRD)对涂层的形貌、硬度与弹性模量和相结构进行了表征,研究了基体负偏压、溅射电流和N2/Ar流量比对溅射涂层结构和力学性能的影响。结果表明:在基体负偏压为100 V、溅射电流为0.2 A、N2/Ar流量比为1时溅射的CrN涂层质量最佳,其硬度和弹性模量分别为21.38 GPa和272.71 GPa,较PCrNi3Mo钢基体的硬度(5.57 GPa)与弹性模量(258 GPa)明显提高。
  • 材料模拟计算
  • 赵齐笑, 夏梦佳, 刘晓璇, 刘丛, 李强
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 139-144,151. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0413
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    通过J-quenching和melt-spinning技术制备Fe40Ni40P14B6块体非晶态合金和非晶薄带样品。利用差示扫描量热法对这两个不同制备冷速下获得的非晶态合金样品的热力学行为以及晶化过程的非等温晶化动力学行为进行研究。结果表明:两种样品的玻璃转变温度和初始晶化温度没有明显的差别,但非晶薄带总的晶化放热焓要大于块体非晶态合金的。随着制备冷速的降低,样品的表观激活能增加,两种制备技术获得的非晶态合金的局域Avrami指数(n)大部分处于1.5~2.5之间,表明晶化机制为受扩散控制的共晶型长大,且小尺寸晶粒长大的同时还伴有形核,形核率随时间减小。样品的n指数同样随着制备冷速的降低而减小,低制备冷速下获得的样品具有较高程度的短程有序。
  • 徐雪峰, 肖尧, 刘琪, 邱泽宇, 王高潮
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 145-151. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0428
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    采用真空等温压缩实验机对LF2M铝合金薄壁环进行了等温恒应变速率压缩实验,研究该铝合金管材在应变速率为0.1~1 s-1,变形温度为350~475℃条件下的变形行为。结果表明:在压缩过程中,随着应变的增加,LF2M铝合金薄壁管材的流动失稳区增大。在变形温度低于430℃时,可加工范围窄小;在变形温度高于460℃和低应变速率时,加工性良好。根据加工图及微观组织观察,确定的合理工艺参数是:变形温度为475℃,应变速率为0.01 s-1
  • 刘赣华, 钱锦年, 邹洋, 刘付洋
    材料热处理学报. 2018, 39(2): 152-160. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0423
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    使用流体动力学软件CFX求解淬火槽内淬火冷却介质流场分布,提出了考虑介质流速影响下弧齿锥齿轮不同表面换热系数的表征方法。建立基于多场耦合软件DEFORM-HT的扩散与相变模型,采用数值分析方法反馈介质流速对弧齿锥齿轮冷却特性的影响,给出了齿面、内/外圈和齿轮底面在不同介质流速下温度、马氏体体积分数、硬度及应力的演化规律。结果表明:介质入口流速越快,齿面冷却速率、马氏体体积分数及硬度越高;介质入口流速为1.5 m/s时,内/外圈冷却速率、马氏体体积分数及硬度达到极大值;介质入口流速为2.0 m/s时,齿轮底面冷却速率、马氏体体积分数及硬度达到极大值;介质入口流速对应力状态影响较小,流速越快的部位应力变化幅度及残余应力越大。