2021年, 第42卷, 第1期　
刊出日期：2021-01-25

  

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综述
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  纳米贝氏体钢残奥细化及其力学性能调控研究进展

  尹朝朝, 胡锋, 郑花, 周雯, 吴开明

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 1-13. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0277

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  纳米贝氏体钢作为新型超高强度钢，因其具备良好的强塑性能匹配，吸引着广大专家学者研究其力学性能调控机制。本文介绍了纳米贝氏体钢中残留奥氏体的形态及其TRIP效应，概述了加速贝氏体转变的多种调控手段，如合金元素、等温贝氏体转变温度、奥氏体化温度以及预马氏体相变等，及其对残留奥氏体的尺寸、形状和体积分数的影响；同时对多步转变和其他一些细化残留奥氏体尺寸的方法做了介绍，力争为高强度纳米贝氏体钢的研发提供理论支持。
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  超高强度结构钢的研究及发展

  周成, 叶其斌, 田勇, 王昭东, 高秀华

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 14-23. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0283

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  超高强度结构钢是一种具有1200 MPa以上屈服强度以及良好的断裂韧性和延性的钢，被广泛应用于航空、航天、舰船、海洋工程、工程机械等高端制造领域。同时保持超高强度、高塑性和高韧性是超高强度结构钢研究领域中的关键难题。本文归纳总结了典型低合金超高强度钢、二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢的发展历程和研究进展，重点介绍了超高强度结构钢的强韧化和延性机制。超高强度结构钢的超高强度是通过高密度位错马氏体基体中析出大量纳米级碳化物、金属间化合物或富Cu相而获得；优异的断裂韧性是通过马氏体板条、区块和亚稳态奥氏体的多相多尺度层状微观结构设计来实现；而高塑性的关键是在高密度可移动位错基体中引入亚稳态奥氏体形变诱导塑性（TRIP）效应。高密度位错马氏体基体、多相多尺度结构和亚稳态奥氏体TRIP效应的研究进展有望突破超高强度结构钢的强度、塑性、韧性三者不可兼得的瓶颈。
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  镁合金-钢异种材料熔化焊研究现状

  戎易, 胡德安, 程东海, 陈益平, 熊震宇, 邹鹏远

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 24-33. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0258

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  镁合金-钢异种金属复合结构具有巨大的使用价值，特别是在船舶、汽车、航空航天等领域。由于镁与钢熔沸点差异巨大，Mg在Fe中不固溶，无法形成固溶体和金属间化合物等，因此，镁合金-钢异种金属熔化焊还存在较多问题。本文从镁合金-钢的焊接性与实现焊接的总体要求这两个角度出发，对镁合金-钢异种金属熔化焊的研究现状进行了讨论。重点分析了电弧、激光、电弧-激光复合焊在焊接镁合金与钢时的优点与不足，并针对不足提出了工艺改进方法。从目前镁合金-钢异种金属焊接中存在的问题和未来发展的趋势出发，总结出了今后镁合金-钢熔化焊的重点内容。
复合材料
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  SiC颗粒尺寸对喷射沉积铝硅复合材料高温疲劳性能的影响

  李微, 安帅朋, 杨蕾, 赵祎林, 陈辉涛, 黄伟颖, 陈荐, 宁云飞, 张圣德

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 34-43. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0294

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  采用喷射沉积法制备SiC_p/Al-7Si复合材料，研究SiC颗粒尺寸对复合材料低周疲劳性能的影响。结果表明：SiC颗粒尺寸对复合材料疲劳性能的影响显著。在相同体积分数下，小尺寸SiC颗粒复合材料的间距小、承载能力强，表现出较高的疲劳寿命，疲劳裂纹主要在SiC颗粒与基体脱粘处以及小尺寸颗粒团聚处形核并扩展。而在SiC颗粒尺寸为20 μm的SiC_p/Al-7Si复合材料中，大尺寸的SiC颗粒更易出现自身的断裂，使得其疲劳性能降低。温度的升高会使复合材料基体发生软化，承载能力下降，高温下大尺寸SiC颗粒更易发生与基体的脱粘，加速疲劳裂纹的形核、孔洞的长大，造成复合材料疲劳性能的下降。
有色金属合金材料
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  AZ31镁合金板弯曲限宽矫直增厚预置拉伸孪晶

  卢丽, 鲁辉虎, 李猷, 梁伟

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 44-49. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0264

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  采用弯曲限宽矫直增厚技术在具有强基面织构的原始AZ31镁合金轧制板中预置拉伸孪晶，研究了弯曲限宽矫直处理前、后镁合金中微观组织和织构的演变及力学性能的变化。结果表明：弯曲限宽矫直处理后合金中的强基面织构被消除，转化为RD方向偏转织构，获得含量为22%的拉伸孪晶界，晶粒尺寸由（11±3）μm减小为（6.4±4）μm；再经过300℃×60 min退火处理后，RD偏转织构强度峰值由7.4降为6.0，晶内仍保留大量拉伸孪晶，晶粒尺寸增加到（7.7±4）μm，其断后伸长率为13.5%，屈强比由轧制态0.63降至0.32，有利于改善塑性，提升镁合金板材的成形性能。
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  变形参数对挤压态AZ41M镁合金热变形行为和组织演变的影响

  王凌浩, 杨斌, 伍先明, 李家学, 单陇红

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 50-57. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0273

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  通过热模拟压缩试验研究了挤压态AZ41M镁合金在应变速率为0.005~1 s^-1、温度为300~450℃条件下的热变形行为。利用光学显微镜分析了合金热变形过程中的组织演变。结果表明：挤压态AZ41M镁合金热变形过程中，真应力应变曲线表现出典型的单峰动态再结晶（DRX）特征，合金具有比较高的温度和应变速率敏感性；合金热变形过程中，DRX会促进晶粒细化，且应变速率越小，温度越高，合金越容易发生动态再结晶；温度的升高可以促进合金DRX的发生与晶粒长大，能改善合金变形的不均匀性，但温度过高会导致晶粒尺寸粗大不均匀；应变速率越大，变形量越大，晶粒尺寸越细小且更均匀；合金热变形过程中，DRX形核机制主要受温度影响，应变速率与变形量对其影响较小，在温度较低（300℃）时，合金主要以弓弯形核机制发生不连续动态再结晶，在较高温度（450℃）时，同时存在弓弯形核不连续动态再结晶形式和孪晶诱变形核连续动态再结晶形式。
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  轧制方式对ATZS3311合金组织和高温力学性能的影响

  王力, 裴迪, 李新林, 裴志洋

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 58-65. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0253

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  采用光学显微镜、X射线衍射仪、万能材料试验机及扫描电镜等研究了轧制方式对传统重力铸造方法制备的ATZS3311合金的微观结构及高温力学性能的影响。结果表明，轧制方式对合金的微观结构及力学性能有显著影响。单向轧制的合金由于Mg₂Si相呈带状分布导致合金室温强度优于交叉轧制，但交叉轧制后Mg₂Si相分布更加均匀，其对合金高温强度的提升贡献显著。高温拉伸结果表明交叉轧制后的合金抗拉强度明显优于单向轧制的合金，经150℃和200℃拉伸后，其抗拉强度分别达到168 MPa和166 MPa，断裂伸长率可达28%和31%，以上结果表明交叉轧制可明显改善ATZS3311合金的高温力学性能。
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  最终形变热处理对7097铝合金锻件组织与性能的影响

  谭亮, 陈康华, 谢鹏, 陈送义

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 66-74. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0284

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  采用力学性能测试、剥落腐蚀试验、光学显微镜、扫描电镜以及透射电镜等对最终形变热处理后的7097铝合金锻件的力学性能各向异性和抗腐蚀性能进行了研究。结果表明：合金的综合性能随着预变形程度的增加先升高后降低。采用3%预拉伸在保持与未进行预拉伸的三级时效态7097铝合金拉伸性能相近的同时，合金抗应力和抗剥落腐蚀性能提升，其中LT向最短裂纹萌生时间和平均裂纹萌生时间分别由221 h和233 h增加到450 h和450 h，合金ST向应力腐蚀最短裂纹萌生时间由9.5 h增至37.5 h。但当预变形量达到5%时，合金的综合性能降低。
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  拉拔变形量对Al-Mg-Si合金线微观组织和强度的影响

  李周选, 陈庆吟, 侯嘉鹏, 王强, 高义波, 徐爱民, 张哲峰

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 75-82. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0247

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  研究了Al-Mg-Si合金线的强度和微观组织结构与拉拔变形量的关系，分析了Al-Mg-Si合金线的强化机制。结果表明：Al-Mg-Si合金线强度随变形量的增大呈现两阶段特征，第一阶段为变形量小于55.3%时，Al-Mg-Si合金线强度随着变形量的增大而缓慢增加，第二阶段为变形量超过55.3%时，Al-Mg-Si合金线强度随着变形量的增大大幅增加；随着拉拔变形量增大，Al-Mg-Si合金线内位错密度逐渐增大，横截面<001>织构逐渐向<111>织构转变，变形初期Al-Mg-Si合金线内存在大量的小角度晶界，变形后期小角度晶界逐渐演化为大角度晶界；Al-Mg-Si合金线强度随变形量的增大而增加的机制为位错强化、织构强化和细晶强化，导致Al-Mg-Si合金线强度与变形量呈现两阶段关系的原因是不同取向差晶界的强化作用差异。
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  Pr掺杂NiTi形状记忆合金的微观结构与相变特性

  赵石磊, 赵昆, 王富文

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 83-90. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0279

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  采用真空熔炼法向NiTi二元合金中掺杂稀土Pr元素，制备了多组分的Ni₅₀Ti_50-xPr_x（x=0，0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）合金。采用扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪等研究了合金的微观结构和物相组成，采用差示扫描量热法测量了合金的相变温度。结果表明：添加稀土元素Pr的NiTiPr合金的组织由NiTi基体与NiPr夹杂相组成，随着Pr元素含量的增加，合金的马氏体相变温度降低，热滞增大。分析表明NiPr夹杂相周围的应力是导致NiTiPr合金相变温度与热滞变化的主要原因。
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  高温退火对AlCrFeNiTi高熵合金组织和性能的影响

  黄蕾, 郝雪卉, 赵性川, 马杰, 黄宝旭, 王长征, 杨院生

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 91-96. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0276

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  采用非自耗真空电弧熔炼技术制备了AlCrFeNiTi高熵合金，并对其进行了高温退火处理。通过X射线衍射仪、扫描电镜以及往复式电化学腐蚀摩擦磨损测试仪研究了铸态及高温退火后AlCrFeNiTi高熵合金组织结构和性能。结果表明：合金经过高温退火之后，物相组成并没有发生明显变化。退火后的合金晶间区域减小，"上坡扩散"的存在导致合金成分偏析现象仍然存在。同时，高温退火导致合金的硬度从434.16 HV下降到408.00 HV，摩擦系数从0.7420下降到0.3635，体积磨损量从9.7231 mm³增加到16.9675 mm³。上述性能上的变化与合金内部的成分偏析和组织结构的转变有密切关系。
黑色金属合金材料
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  等通道角挤压温度对粒状珠光体钢组织和性能的影响

  武永丽, 熊毅, 岳赟, 贺甜甜, 刘玉亮, 任凤章

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 97-103. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0292

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  采用Bc方式分别在室温、650℃条件下对高碳粒状珠光体钢进行等通道角挤压（ECAP）变形；借助扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、显微硬度计和拉伸试验机研究了不同温度条件下高碳粒状珠光体钢ECAP变形后的微观组织和力学性能。结果表明：冷、温变形4道次后，获得了晶粒尺度分别为400 nm、450 nm的等轴铁素体和颗粒粒径为200 nm、300 nm渗碳体的超微细复相组织；冷变形过程中力学性能随着变形道次的增加而增大，温变形过程中则呈现出先增加后下降的趋势，相同变形道次下冷变形组织的力学性能指标均高于温变形组织；经不同温度ECAP变形后粒状珠光体钢的伸长率均有所下降，但温变形组织的伸长率优于冷变形组织。温变形试样断口形貌与原始粒状珠光体钢相同，均表现为典型的韧性断裂特征，而冷变形试样断口形貌则表现为韧性断裂和少量准解理断裂组成的混合型断裂特征。
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  预变形对超级铁素体不锈钢Sigma相析出的影响

  孟立鑫, 鲁辉虎, 李文琪, 郭红魁, 梁伟

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 104-109. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0287

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  研究了初始组织状态对27Cr-4Mo-2Ni钢中sigma相析出行为及力学性能的影响。结果表明：固溶态试样经800℃时效处理后sigma相沿chi相在晶界析出以及少量晶内析出，热轧变形及冷轧时效过程产生的亚结构，以及TiN颗粒周围的高应变区域为sigma相析出提供了额外的形核质点，显著加速了sigma相析出，而冷轧变形对sigma相析出的加速作用较热轧变形更加明显。Sigma相析出明显提高试验钢的硬度，但严重恶化其塑性。
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  无取向硅钢中氮化物的析出机理

  乔家龙, 郭飞虎, 胡金文, 仇圣桃, 张兴中

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 110-118. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0267

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  采用透射电镜（TEM）观察和第二相析出相关理论对无取向硅钢中氮化物的析出机理及其对晶粒长大的影响进行了研究。结合理论计算和检测分析表明，无取向硅钢中氮化物主要为AlN和TiN。含铝无取向硅钢中AlN和TiN在连铸过程优先在晶界形核，随着温度的降低将以位错形核为主。在均热过程中，高牌号无取向硅钢中AlN和低牌号无取向电工钢中TiN平衡析出量分别达97%和95%以上，但无铝无取向电工钢中AlN和高牌号无取向硅钢中TiN主要在热轧、卷取和退火过程中析出且尺寸较小。薄板坯流程无铝无取向电工钢中[Als]含量达到93×10^-6时，钢中AlN的析出将明显抑制晶粒长大。含铝无取向硅钢中的AlN将对退火过程中的晶粒长大起到抑制作用，且对低牌号无取向电工钢影响更大。
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  1.25Cr0.5MoSiNb钢过冷奥氏体连续冷却转变

  林乙丑, 张彦敏, 张广威, 郎庆斌, 宋克兴

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 119-125. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0252

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  在Formastor-FⅡ相变仪上，用膨胀法测定了1.25Cr0.5MoSiNb钢在不同冷速下过冷奥氏体连续冷却时的膨胀曲线；采用切线法获得了相转变点，结合硬度和金相测试，用Origin软件绘制了实验钢过冷奥氏体连续冷却相转变曲线（CCT曲线），并用实验验证了CCT曲线的准确性。结果表明：实验钢的临界点A_c1和A_c3分别为763℃和856℃；当过冷奥氏体冷速在0.05~0.3℃/s时，发生铁素体和贝氏体相变，硬度显著增加；当冷速为0.5~10℃/s时，只发生贝氏体相变，且随着冷速的增大，贝氏体形态逐渐由粒状转变为板条状，硬度缓慢增加。
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  22MnCrNiMo高强钢连续冷却过程中的马氏体相变行为

  赵四新, 薛兴坤, 王建军

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 126-131. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0242

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  利用热膨胀相变仪、光学显微镜、扫描电镜及高分辨透射电镜研究了22MnCrNiMo钢过冷奥氏体在不同冷速下的相变产物及其相变机制。结果表明：冷却速度在2~20℃/s范围内时，相变产物是板条马氏体和针状马氏体，整个马氏体相变分为板条马氏体形成阶段（315~400℃）和针状马氏体形成阶段（230~315℃）。在连续冷却过程中，由于控制马氏体切变方式的临界分切应力受温度和合金元素的影响，冷却至M_s以下的过冷奥氏体优先形成以位错亚结构为主的板条马氏体，随着温度的降低，富碳奥氏体逐渐转变为以孪生亚结构为主的针状马氏体。针状马氏体体积分数随冷速的增加逐渐降低。
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  30NiCrMoV12高铁车轴钢连续冷却相变组织

  黄军波, 何毅, 霍洁, 陈楚

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 132-139. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0231

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  为了确定30NiCrMoV12高铁车轴钢在连续冷却过程中的相变类型，研究了大直径高铁车轴钢淬火时截面上不同冷速下的相变组织。结果表明：在0.01~2℃/s的冷速范围内，实验钢的相变组织主要为贝氏体和马氏体。在0.01~0.5℃/s的冷速区间形成的贝氏体形貌复杂多样。随冷速升高，实验钢的组织依次为粒状贝氏体（GB）、上贝氏体（UB），以及板条束较粗的下贝氏体（LB1）和较细的下贝氏体（LB2）。透射电镜下组织观察表明，在冷速更快、转变温度更低条件下形成的LB2，其贝氏体板条更细小，板条中碳化物更密集细小，位错密度更高，显微硬度亦比LB1高出约30 HV0.05。30NiCrMoV12钢具有良好的淬透性，全尺寸大直径车轴在水淬状态下从表层到心部的微观组织依次是马氏体、下贝氏体LB2、下贝氏体LB2+LB1，基本能够保证截面组织和性能的均匀性，满足高铁车轴的均质化要求。
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  X100管线钢中马奥岛精细结构表征及逆转变TEM原位分析

  张继明, 喻春明

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 140-146. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0260

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  采用透射电镜（TEM）对X100高钢级管线钢中马奥岛（MA）组织的精细结构进行了分析，并采用原位观察的方法研究了加热过程中MA岛的逆转变行为。结果表明，X100管线钢中MA组织中的马氏体（M）由块状马氏体和孪晶马氏体组成，而残留奥氏体则由块状奥氏体和沿MA晶界分布的薄膜状奥氏体组成，两种组织在MA中交叉弥散分布。MA岛在加热过程中具有较高的稳定性，在400℃以下仅发生孪晶马氏体向马氏体的转变和MA内部碳元素的扩散。当加热温度在A_c1以上时，MA中的马氏体开始向奥氏体转变，在低于A_c3温度约30℃附近，MA岛完全转变为逆转变奥氏体组织。
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  粉末床激光熔融304L不锈钢的热处理工艺

  朱戴根, 代斌斌, 陈伟, 侯娟, 黄爱军

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 147-154. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0266

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  采用激光粉末床熔融（LPBF）技术制备了304L不锈钢，并对其分别进行了600、800、1000和1300℃保温2 h的热处理，研究了热处理温度对其显微组织的影响。结果表明：样品的晶粒尺寸随温度升高呈长大趋势。当热处理温度为1300℃时，样品的晶粒明显粗化。由于LPBF的快速凝固使304L不锈钢中生成了δ铁素体和σ相。δ铁素体相随温度升高发生固溶，含量下降，但当温度升高至1300℃时，δ铁素体含量突然升高，这是是因为发生了奥氏体向高温铁素体的二次转变。热处理对沿晶分布的σ相固溶效果甚微，热处理温度为800℃时，σ相含量突然增加，这是因为800℃是处在σ相的析出温度范围。本研究结果表明，对LPBF 304L不锈钢进行热处理，应尽量避开晶粒粗化、铁素体析出的高温区和σ相析出的中温区。
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  U75V钢轨钢在模拟缝隙腐蚀环境下的腐蚀行为

  邓羽, 张杰, 徐玮辰

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 155-164. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0263

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  通过动电位极化、电化学阻抗、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺对U75V钢轨钢在以FeCl₂为基础组分的缝隙腐蚀模拟液中的腐蚀行为的影响。在不同离子种类以及离子浓度环境的溶液中，对U75V钢轨钢进行了阴、阳极极化测试，在自然浸泡条件下进行原位阻抗测试，并对腐蚀形貌进行分析。结果表明：在FeCl₂的基础溶液中，钢轨钢前期表现出程度较轻的均匀腐蚀，腐蚀后期出现沟壑状腐蚀坑；而SO₄^2-在腐蚀前期会加速钢轨钢表面的全面腐蚀，后期对其表面的局部腐蚀有抑制作用；NO₃^-能抑制阳极的活性溶解并大幅提高了阴极反应速率，对钢轨钢的腐蚀抑制作用明显；NH₄⁺对钢轨钢的腐蚀有促进作用，在腐蚀前期钢轨钢表面就产生腐蚀坑，后期腐蚀坑分布密集。此外，在除氧的模拟液中浸泡的钢表面出现了Fe₃C，说明该钢在缝隙腐蚀中容易出现Fe₃C在缝内积累的现象。
材料表面改性
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  氧化石墨烯含量对电沉积镍-氧化石墨烯复合镀层结构及性能影响

  任鑫, 江仁康, 初鑫, 吴双全, 窦春岳, 高志玉

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 165-172. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0254

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  为改善纯电镀Ni层性能，通过向镀液中添加不同含量的氧化石墨烯（GO），利用电沉积技术在Q235钢表面制备了Ni-GO复合镀层。通过激光共聚焦扫描显微镜（LCSM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜/能谱仪（SEM/EDS）对复合镀层的形貌、物相结构及成分进行了表征，并借助维氏显微硬度计、多功能材料表面性能试验仪及电化学工作站分析了复合镀层的硬度、耐磨性及耐蚀性。结果表明：当镀液中GO含量为200 mg/L时，Ni-GO复合镀层表面平整致密，GO在镀层中分散效果良好。相对于基体和纯Ni镀层，最佳GO含量制备的Ni-GO复合镀层显微硬度为420.1 HV0.1，摩擦系数（0.52）较低，具有良好的抗摩擦磨损性能。Ni-GO复合镀层在3.5% NaCl溶液中具有较小的自腐蚀电流密度（9.339×10^-6 A/cm²），表现出良好的耐蚀性。
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  铣削参数对A100合金钢表面组织及显微硬度的影响

  张昌明, 周亮, 王运, 张昱, 张会, 王永鑫

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 173-180,188. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0299

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  采用扫描电镜和显微硬度仪分析了不同铣削加工工艺参数对A100合金钢表面组织和显微硬度的影响，并通过纳米压痕试验对硬度变化规律进行了验证。结果表明：靠近加工表面时A100合金钢的马氏体组织形状细小，而远离加工表面时马氏体组织形状较粗大，不同的切削参数对马氏体组织形状变化影响不同；通过极差分析得出了对显微硬度值影响大小的顺序为铣削深度 > 进给量 > 铣削宽度 > 转速，由显微硬度曲线图得出靠近铣削加工表面时显微硬度约410 MPa，远离铣削加工表面时，显微硬度呈现下降的趋势，最终约为345 MPa，通过纳米压痕试验对显微硬度变化规律进行了验证并得到相同结论。
材料模拟计算
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  高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟

  姚三成, 江波, 刘学华, 赵海, 宫彦华, 邹强

  材料热处理学报. 2021, 42(1): 181-188. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0336

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  针对非珠光体层十分突出的高碳钢重载车轮，基于MSC.Marc和Thermal Prophet建立了踏面淬火（CVQ）与复合淬火（CPQ）的有限元数值模型，对比分析了两种冷却方式对车轮热处理温度场及组织性能的影响，并进行了实物验证。结果表明：模拟计算结果与实物验证结果吻合较好。自踏面向下，CVQ车轮的温度梯度、组织梯度及强硬度梯度显著，其踏面近表层的非珠光体层深约15 mm，为马氏体（M）、贝氏体（B）及其混合组织。CPQ工艺能有效控制或基本消除非珠光体层，优化了轮辋全截面显微组织，强硬度梯度合理，并在踏面次表层一定深度范围内形成局部的强硬度极大值区，使该区域的强硬度较CVQ车轮略有提高。