2020年, 第45卷, 第1期　
刊出日期：2020-01-25
  

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    会议专栏
  • 航空轴承钢的真空低压渗碳工艺
    王会, 王昊杰, 贾涛, 田勇, 王昭东
    金属热处理. 2020, 45(1): 1-5. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.001
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    利用洛氏硬度计、维氏硬度计及光学显微镜等研究了真空低压渗碳工艺对航空轴承钢组织和性能的影响。结果表明:试验钢经渗碳后产生了大量连续的粗大网状碳化物,但在渗碳后热处理工艺中碳化物形貌逐渐变为非连续的网状;有效硬化层由渗碳后的0.45 mm逐步增加到设定值附近(0.77 mm);渗层硬度梯度中的“低头”现象也逐步消除,从渗层到心部硬度平缓降低;相较于原始硬度,试验钢的表面硬度经渗碳后增加了11 HRC,经过全工序真空低压渗碳后提高了16~18 HRC。
  • 退火温度对冷轧DP980钢力学性能的影响
    康涛, 郭杰, 周伟, 陈俊, 邝春福, 赵征志
    金属热处理. 2020, 45(1): 6-10. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.002
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    利用连续退火模拟机对DP980试验钢进行了连续退火试验,并通过扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜等研究了不同退火温度下(775、800、825和850℃),试验钢显微组织的演变规律和力学性能的变化趋势。结果表明:试验钢的屈服强度随着退火温度的升高而不断增大(从705 MPa增大到850 MPa),抗拉强度和断后伸长率则随着退火温度的升高而不断减小(抗拉强度从1150 MPa减小到1030 MPa;伸长率从8.9%减小到5.3%),这与试验钢的显微组织构成和形态分布密切相关。此外,不同退火温度下,试验钢的加工硬化率曲线均呈现单调下降的趋势。
  • 钒及热处理工艺对贝氏体钢中奥氏体碳富集的影响
    樊朋煜, 刘蓉, 高古辉, 桂晓露, 白秉哲
    金属热处理. 2020, 45(1): 11-15. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.003
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    研究了V以及BAT工艺、BQ&P工艺、DBAT工艺对中高碳(~0.6wt%C)纳米贝氏体钢等温转变过程中奥氏体碳富集的影响。为了分析不同热处理工艺时的组织转变,采用DIL805L型膨胀仪、X射线衍射仪(XRD)测量并计算残留奥氏体含量及其中碳含量,利用扫描电镜(SEM)分析了等温转变过程中试验钢显微组织形貌,并统计M/A岛含量及尺寸。结果表明:V对贝氏体转变有抑制作用,使残留奥氏体中碳富集速率变慢; 3种热处理工艺下碳富集速率不同,BQ&P工艺和DBAT工艺的碳富集速率均大于BAT工艺,可利用BQ&P、DBAT工艺弥补合金元素V推迟相变的影响。
  • 高温预冷淬火工艺对中碳铌微合金钢性能的影响
    薛维华, 连亚鹏, 魏海莲, 毛云龙, 施应伟, 王浩
    金属热处理. 2020, 45(1): 16-19. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.004
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    通过正交试验分析了高温预冷淬火工艺对含铌0.044%(质量分数)的中碳微合金钢的显微组织和硬度、强度、塑性、韧性等性能的影响。结果表明,高温预冷淬火与普通淬火相比,可以明显提升钢的硬度;预冷温度提高、回火时间缩短有利于提高中碳铌微合金钢的强度;预冷温度降低、回火时间延长有利于提高中碳铌微合金钢的塑性与韧性。在本试验条件下,获取其最佳强度值的工艺为1000℃预冷,200℃回火1 h;获取最佳塑、韧性的工艺为900℃预冷,600℃回火3 h,此时钢断面收缩率为53.8%,断后伸长率为15.1%,冲击吸收能量为96 J。
  • 改进型T23钢的再热裂纹敏感性
    周任远, 朱丽慧, 李世贤, 翟国丽, 宋明
    金属热处理. 2020, 45(1): 20-25. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.005
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    利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了T23钢及4组改进型T23钢CGHAZ的微观组织,采用Gleeble热模拟及高温缓慢拉伸的方法评判T23钢和4组改进型T23钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的再热裂纹敏感性。探讨了再热裂纹敏感性的影响因素,分析了改进型T23钢再热裂纹敏感性改善的原因。结果表明,晶粒尺寸、晶界和晶内析出相以及晶内固溶元素均对再热裂纹敏感性有较大的影响。与T23钢相比,成分改进后的T23钢CGHAZ的微观组织得到了优化,晶界晶内强度差减小,再热裂纹敏感性得到改善。
  • 稀土Ce对253MA耐热钢凝固组织及夹杂物的影响
    杨礼林, 齐建波, 赵莉萍, 贾永杰
    金属热处理. 2020, 45(1): 26-30. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.006
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    采用激光共聚焦显微镜、场发射扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等设备,对含稀土Ce的耐热钢253MA连铸坯的凝固组织及夹杂物的形貌、成分和结构进行表征分析。结果表明:比较两种含稀土Ce耐热钢的凝固组织,稀土Ce有增大凝固组织等轴晶率、细化柱状晶的作用;稀土Ce夹杂物主要相结构为CeO2和(CeO)2SO4,呈细小、近球形弥散分布;对夹杂物进行统计和评级,发现稀土Ce含量的增加有利于D类球形夹杂物增多,有助于提高耐热钢的耐高温、抗氧化性能。
  • 30CrMnSi钢近亚温超高强度热处理工艺
    王金玲, 王海云, 罗青云, 姚春臣, 童时伟, 刘赞辉, 谢军辉
    金属热处理. 2020, 45(1): 31-33. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.007
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    对30CrMnSi钢进行了淬火+低温回火的超高强度热处理工艺试验。结果表明,淬火温度越高,其强度越高;常规淬火温度淬火的韧性不足,亚温淬火的硬度偏低,均不能满足产品使用性能要求,低于常规淬火温度、高于亚温淬火温度的近亚温淬火复合热处理工艺可以使30CrMnSi钢的抗拉强度达到1520 MPa以上,并且具有较好的韧性,能满足产品耐高速冲击使用要求。
  • 风电齿轮热处理技术现状和趋势
    汪正兵, 朱百智, 陈贺
    金属热处理. 2020, 45(1): 34-41. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.008
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    从技术体系、选材、设备仪表、淬火介质和检测技术方面,回顾了40年来我国风电热处理技术的历史进展;分析了化学成分、淬透性、带状偏析、纯净度、硬化层设计等关键热处理技术指标和齿轮强度基础数据研究现状,以及国内与国际先进水平的差距;归纳了技术路线应聚焦于:齿轮强度提升、原材料改善,绿色节能介质推广、自动高效装备应用,虚拟热处理应用等5个方面;提出了感应淬火全齿宽淬硬、清水淬火、高效强化喷丸、高温渗碳、连续设备及虚拟热处理关键技术将主导风电齿轮热处理工艺与装备“绿色”、“智能”、“精确”的发展趋势。
  • 热处理工艺对30MnCrNiMo高强钢组织与性能的影响
    耿文远, 高平, 王凡, 张鸣一, 田迎春
    金属热处理. 2020, 45(1): 42-47. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.009
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    借助全自动淬火膨胀仪测定钢的Ac1、Ac3相变点,通过对试验钢进行淬火+亚温淬火+回火热处理和淬火+回火热处理,研究了两种热处理工艺下30MnCrNiMo高强钢的组织与性能。结果表明:30MnCrNiMo高强钢的Ac1、Ac3相变点分别为653、807℃。采用淬火+亚温淬火+回火的热处理工艺所获得的马氏体和铁素体复相组织比直接淬火+回火得到的全马氏体组织更为细小、均匀,试验钢的屈服强度为1499 MPa,伸长率为14.0%,室温、-40℃冲击吸收能量分别为35.5和29.5 J,钢的塑性和冲击性能显著提升,有效改善了30MnCrNiMo高强钢的强韧性能。
  • 使用PAG聚合物淬火液常见问题分析及其对策
    陈希原, 官伟
    金属热处理. 2020, 45(1): 48-53. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.010
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    基于多年应用PAG聚合物水溶性淬火介质的实践经验,对PAG聚合物淬火液在热处理生产现场使用中出现的假浓度、冷却特性变化大、淬火件锈蚀、淬火液腐败发臭和产生泡沫等几个典型问题进行了简要分析,提出了相应的解决办法及对策。
  • 多次真空固溶处理对GH1131高温合金组织和力学性能的影响
    唐丽娜, 杨强, 张天德
    金属热处理. 2020, 45(1): 53-55. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.011
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    利用真空高压气淬工艺研究了GH1131高温合金经1100~1170℃范围内多次真空固溶处理后的组织和力学性能。结果表明,固溶态组织包含奥氏体晶粒和颗粒状碳化物,且随着固溶温度的升高,晶粒度稍有增大趋势。GH1131高温合金经多次真空固溶处理后组织均匀,常温与高温力学性能稳定,经1100℃+1130℃+1170℃三次真空固溶处理后,晶粒度维持了6~8级,900℃高温抗拉强度达到200 MPa。
  • 淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证
    张文, 朱百智, 黄振建, 王兆华
    金属热处理. 2020, 45(1): 56-60. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.012
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    基于有限元计算分析了直径为Φ40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。
  • 焦炉用铠装热电偶失效原因分析
    蔡欣男, 柯娴, 喻峰, 王金太
    金属热处理. 2020, 45(1): 61-64. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.013
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    国内某钢铁厂焦炉测温用铠装热电偶,安装后使用5天便发生了失效故障,无法显示温度读数。为探究其热电偶失效原因,对其铠装热电偶先后进行了低倍下的宏观形貌观察、扫描断口分析、显微组织分析和电子探针成分分析等。结果表明:该热电偶失效的原因是镍铬端发生了择优氧化。改进措施及建议:使用时合理选择适合型号的热电偶,排除K型热电偶在加工时表面的氧化皮以及还原性介质的介入和采用较小的长径比。
    • 工艺研究
  • 自然时效对GT35合金组织与性能的影响
    肖来荣, 韦道明, 赵小军, 蔡圳阳, 朴晟铭
    金属热处理. 2020, 45(1): 65-69. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.014
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    采用XRD、SEM、残余应力测试仪、维氏硬度计、测长机等手段对合金物相、微观组织、残余应力、硬度、线膨胀率进行表征,研究自然时效对GT35合金组织与性能的影响。结果表明,GT35合金在自然时效过程中,增强相Ti C的形貌与粒径没有明显变化。当自然时效时间小于15天时,GT35合金的硬度、残余应力与线膨胀率逐渐增加,随后逐渐减小并趋于稳定。当自然时效超过90天后,GT35合金的组织与性能趋于稳定,其硬度、残余应力和线膨胀率分别为945.7 HV5、-184 MPa和-2.22×10-5。
  • 感应熔覆Invar36/Ni60复合涂层的温度场模拟及试验验证
    李琪, 石永军, 孙瑞, 王瑞海, 翟昌民
    金属热处理. 2020, 45(1): 69-75. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.015
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    采用有限元方法模拟了感应熔覆Invar36/Ni60复合涂层的温度场,并进行了试验验证,分析了不同工艺参数对温度分布的影响规律,研究了温度分布与涂层质量的关系。模拟结果表明:Invar36/Ni60复合涂层温度场的最高温度出现在基体表层附近,电流密度和电源频率是影响温度场的主要因素,Invar36含量的增加会使涂层温度出现小幅下降,并使涂层内外温度差增大。为提高熔覆成功率并减少裂纹缺陷,涂层内部的温度需控制在1430~1600℃,对涂层进行加热时,应选择2.0×107A/m2或更低一些的电流密度,加热时间控制在24~28 s之间。
  • 固溶预处理对AZ80镁合金流变行为和组织的影响
    罗胜蓝, 黄始全, 易幼平
    金属热处理. 2020, 45(1): 76-83. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.016
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    对AZ80镁合金在等温热压缩前采用固溶预处理工艺,通过等温热压缩试验、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射分析、电子背散射衍射等多种试验与分析手段,分析了固溶预处理对AZ80镁合金在不同等温压缩条件下的流变行为和再结晶行为的影响。结果表明:经过410℃×2 h固溶预处理后的材料,组织中粗大的Mg17Al12相溶解,在各变形条件下流变应力整体上均低于同条件下的初始锻态材料,峰值流变应力降低10~30 MPa,表明固溶预处理使材料在热压缩过程中得到了一定软化,提高了加工时的塑性变形能力。410℃×2 h固溶预处理后,在300℃及以下的变形中温区,材料的再结晶机制由不连续动态再结晶转变为连续动态再结晶,使再结晶体积分数明显提高,晶粒细化更充分,塑性变形能力提高。
  • 2195铝锂合金电子束焊接头的焊后热处理
    赵礼, 朱瑞灿, 谢美蓉, 王少刚
    金属热处理. 2020, 45(1): 84-90. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.017
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    采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等微观分析手段,研究不同热处理工艺条件下2195铝锂合金电子束焊接头焊缝区的显微组织演变,探讨接头的焊后热处理强化机制。结果表明,焊后热处理可显著改善接头区域的显微组织,促进强化相的析出,有利于提高接头的力学性能。经过焊后固溶+双级时效热处理,焊态下接头熔合线附近存在的等轴细晶区消失,β'、θ'和T1等强化相在接头焊缝区析出,与单级时效处理工艺相比,双级时效处理的析出强化效果更为显著。力学性能测试表明,经过双级时效热处理后,接头的抗拉强度达到492.5 MPa,为母材强度的90.4%。接头拉伸断口表面存在许多小韧窝,并伴随出现解理面,接头呈韧-脆混合型断裂特征。
  • 磁场深冷处理对42CrMo钢耐磨性的影响
    蒋一江, 闫献国, 陈峙, 侯强, 陈志刚
    金属热处理. 2020, 45(1): 91-95. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.018
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    基于深冷处理提供的温度场和永磁体提供的匀强磁场,对42CrMo合金钢进行磁场深冷处理,并与常规工艺和深冷处理工艺进行了对比分析。结果表明:磁冷工艺在深冷处理工艺的基础上进一步提高了42CrMo钢的耐磨性,磁冷工艺处理材料的耐磨性较常规工艺和深冷工艺分别提高约26.7%和22.2%。这是由于深冷处理使得残留奥氏体进一步转化为马氏体;深冷处理也使得过饱和马氏体析出大量碳生成碳化物;深冷处理中磁场的存在对α-Fe晶格的作用使过饱和马氏体析出碳的方向得到优化,回火屈氏体在磁场方向致密聚集,耐磨性提高。
  • 时效温度对GH2132合金组织与力学性能的影响
    冯光勇, 宫晓春
    金属热处理. 2020, 45(1): 96-100. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.019
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    采用光学显微镜、扫描电镜、微机控制电子万能试验机等仪器研究了620、650、680、720、750、780℃单级时效和720℃+650℃双级时效对GH2132合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:双级时效的抗拉强度和剪切强度高于单级时效的抗拉强度和剪切强度,抗拉强度达到1130 MPa,剪切强度达到720 MPa。且在620~780℃的温度范围内进行单级时效时,随着时效温度的提高,合金的抗拉强度和剪切强度呈现先升高后降低的趋势,在720℃时抗拉强度达到最大值1065 MPa,剪切强度达到最大值685 MPa。
  • 电解液浓度对AT61、AP65镁合金阳极电化学性能的影响
    朱伶俐, 刘慧, 房洪杰, 史春丽, 余琨
    金属热处理. 2020, 45(1): 101-105. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.020
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    采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱测试仪、电化学测试仪和电池测试仪等检测技术,分析了轧制退火态AT61(Mg-6%Al-1%Sn)和AP65(Mg-6%Al-5%Pb)镁合金阳极的成分,研究了质量分数分别为3.5%和7.0%NaCl电解液对这两种镁合金阳极电化学性能的影响。结果表明:经430℃×16 h均匀化热处理后,轧制退火态AT61和AP65镁合金中Mg17Al12相扩散于基体中;相对3.5%NaCl电解液,两种镁合金阳极在7.0%NaCl电解液中放电性能得到很大提升,同时镁合金-空气电池的放电稳定性得到增强。
  • 固溶后冷却方式对Inconel X-750合金组织和性能的影响
    张亚辉, 王立民, 胡日
    金属热处理. 2020, 45(1): 105-111. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.021
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    采用SEM、TEM、EDAX和相分析等分析手段,研究Inconel X-750合金固溶后不同冷却方式下组织和性能的变化。结果显示:水冷和油冷抑制合金中γ'相的析出,时效后均析出球形的γ'相。炉冷后合金中析出一次立方体形γ'相和二次球形γ'相,时效后再次析出球形γ'相;水冷和油冷后晶界上无碳化物析出,时效后晶界上均析出细小针状M23C6。炉冷后合金晶界上析出块状M23C6,时效后碳化物尺寸略微长大,形状基本不变;炉冷+时效后合金的强度最高,水冷+时效后合金的冲击性能最好。
  • 回火工艺对1Cr17Ni2不锈钢锻后回火硬度的影响
    彭谦之, 左华付, 李建军, 朴学华, 余三山, 张强
    金属热处理. 2020, 45(1): 112-116. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.022
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    采用正交试验等研究了回火温度、回火时间、回火次数及冷却方式对1Cr17Ni2不锈钢锻后回火硬度的影响。结果表明,本试验中在回火温度630~730℃,回火时间120~360 min,回火1~3次以及冷却方式分别为空冷、堆冷、砂冷的条件下,对1Cr17Ni2钢锻后回火硬度影响因素的主次排序为:回火次数>回火温度>回火时间>冷却方式,其中随着回火次数增加,硬度逐步下降,其余参数在试验参数范围内与硬度无明显正相关关系。在保温时间为240 min时,将回火温度升高至720℃,或在680℃下,将保温时间延长至720 min,进行一次回火,回火后空冷,硬度均高于3.5 HBS。在加热温度为680℃、回火时间为180~210 min,回火后空冷,回火3次可将硬度降低至3.6 HBS以下。
  • 回火工艺对厚规格NM450耐磨钢组织和硬度的影响
    姜金星, 董俊媛, 王慧慧, 吴翔, 赵威威, 左秀荣
    金属热处理. 2020, 45(1): 117-121. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.023
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    利用光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度计研究了NM450耐磨钢在不同回火温度(200、250、300和350℃)和回火时间(160、190、220和250 min)下组织和硬度的变化规律。结果表明,淬火后钢板在厚度方向的硬度波动较大,在偏析带位置硬度明显高于其他位置。回火温度对NM450钢的硬度产生了非常显著的影响,回火后NM450钢的硬度出现了下降,尤其以偏析带处硬度下降最大。随回火保温时间增加,NM450钢的硬度没有明显降低。
  • 退火工艺对TC4钛合金板材组织和性能的影响
    杨柳, 代广霖, 王莹, 吴静怡
    金属热处理. 2020, 45(1): 122-125. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.024
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    采用不同的退火工艺对热轧后的TC4板材进行热处理,对比分析了退火温度和退火时间对材料组织和性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,TC4钛合金板材的晶粒等轴化程度提高,抗拉强度和伸长率随温度升高变化不大,但是屈服强度下降明显,同时硬度有较大幅度的提高。温度高于900℃后,组织类型由等轴组织向双态组织转变。900℃保温4 h,组织中的晶粒迅速长大,延长保温时间可以提升TC4钛合金板材的塑性,对强度影响不大。950℃条件下延长保温时间,材料的硬度大幅度提高;低于900℃时延长保温时间,材料硬度的提高幅度较小。
  • 扩散退火和热轧温度对钛铜界面结合强度的影响
    陈胜川, 蔡国帅, 朱宝辉, 马乐, 王璐
    金属热处理. 2020, 45(1): 126-129. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.025
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    对热挤压的钛铜复合棒进行扩散处理,研究扩散退火温度及保温时间对界面结合强度的影响,并通过测试Ti和Cu在高温下的拉伸性能来选择较为合适的热轧温度。结果表明:扩散退火可有效促进界面处金属原子的扩散和增强结合强度,当扩散退火在780~800℃/30 min时复合界面的结合强度最高;钛铜复合棒热轧温度应选择780℃较为合适,此时Ti、Cu的强度和塑性指标相近,利于热轧时的均匀变形;钛铜复合棒的热轧结合机理可用N. Bay理论、热作用机制及位错学说进行解释。
    • 材料研究
  • 合金元素和退火工艺对电磁纯铁矫顽力的影响
    段美琪, 王瑞珍, 曹建春, 蔡梦茹, 葛昕
    金属热处理. 2020, 45(1): 130-134. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.026
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    为了使电磁纯铁获得更低的矫顽力,通过利用Thermol-Calc软件计算相变温度、系列温度退火、光学显微组织观察分析、直流磁性能检测等手段研究合金元素和退火工艺对电磁纯铁矫顽力的影响。结果表明,添加1.4%Si、1.0%Mn可使电磁纯铁矫顽力数值降低,继续增加Si、Mn的含量磁性恶化,矫顽力增大,添加0.1%P对矫顽力几乎没有影响。电磁纯铁相变温度A1为880℃时,在A1-10℃退火矫顽力最低;无相变温度时,高温(1100~1200℃)退火矫顽力最低。含1.4%Si的电磁纯铁1100℃退火后Hc数值(16.85 A/m)最低,满足超级电磁纯铁DT4C的矫顽力要求。
  • C-HRA-3耐热合金850℃持久性能及组织特征
    陈正宗, 刘正东, 董陈, 包汉生, 张鹏, 韩魁, 高佩
    金属热处理. 2020, 45(1): 135-139. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.027
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    研究了C-HRA-3耐热合金在850℃持久试验过程的碳化物特征。结果表明:当持久应力为120 MPa时,持久寿命为37.8 h,主要析出相包括M23C6相和Ti(C,N)相,高应力状态下,M23C6相沿变形带析出。当持久应力为80 MPa时,持久寿命延长至491 h,晶界处M23C6相部分回溶,导致晶界特征不明显,同时细小M23C6相重新析出,晶内析出的Ti(C,N)相尺寸增加。不同应力下试样的断裂方式均为沿晶断裂,裂纹源优先在尺寸较大的析出相(M23C6和Ti(C,N))周围萌生,导致伸长率随持久寿命延长而减小。
  • 500 MPa级门架型钢的奥氏体晶粒长大行为
    高彩茹, 霍喜伟, 宋玉卿, 杜林秀, 乔鹏, 屈兵兵
    金属热处理. 2020, 45(1): 139-142. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.028
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    为探究加热温度和保温时间对500 MPa级门架型钢奥氏体晶粒尺寸的影响,以两种不同成分试验钢为研究对象,采用了SK型管式加热炉分别将试验钢加热到1000~1200℃下保温15、30 min,快速冷却后对组织进行观察。结果表明,奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高和保温时间的延长而长大,Cr元素的添加对奥氏体晶粒的长大具有一定的抑制作用,研究结果对制定大生产加热具有实际指导作用。
  • Ti含量对AZ61镁合金组织和性能的影响
    阎泽南, 王丽萍, 冯义成, 赵丽丽, 赵思聪, 郭二军
    金属热处理. 2020, 45(1): 143-149. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.029
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    以AZ61镁合金为研究对象,添加K2TiF6与Mg发生原位自生反应生成Ti,采用OM、SEM观察和XRD物相分析以及拉伸性能测试等分析方法,研究了微量Ti对AZ61镁合金组织和性能的影响。研究发现,随着Ti含量的增加,AZ61合金晶粒尺寸先减小后增大,当Ti含量为1.5%时,细化效果最佳,铸态晶粒尺寸为41μm。铸态和热处理态试样的抗拉强度和伸长率先增大后减小,最高抗拉强度分别达到201.5 MPa和223.5 MPa。
  • 退火温度对新型锆合金薄板带材析出相和织构的影响
    周惦武, 武丹花, 汪浩, 刘金水, 张福全, 王练
    金属热处理. 2020, 45(1): 150-155. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.030
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    采用扫描电镜和超高分辨透射电镜,对具有良好冲制性能的新型锆合金薄板成品带材进行含晶粒、第二相粒子等在内的显微组织研究,并探索真空退火处理条件下温度对带材显微组织的影响。结果显示:新型锆合金薄板成品带材晶粒平均尺寸2.17μm,存在{0001}<1010>和{0001}<1120>两种织构,大部分晶粒<1120>平行带材RD方向;较少晶粒<1010>平行带材RD方向;第二相粒子分布在晶粒内部及晶界,平均尺寸114 nm,尺寸较大的为不规则椭圆形的Zr-Nb-Fe相,尺寸较小的为圆形的β-Nb相;热处理退火温度降低,带材晶粒尺寸减小,第二相粒子细小弥散分布;新型锆合金薄板成品带材良好冲制性能主要源于轧制积累应变诱发再结晶过程进行充分,导致晶粒细小及孪晶发生破碎;相对轧制变形,退火对带材冲制性能影响不显著。
  • BN含量对ZrBN合金组织与性能的影响
    孙悦颖, 景然, 叶茜, 解念锁
    金属热处理. 2020, 45(1): 156-159. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.031
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    利用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能试验机等,研究了非自耗电弧熔炼炉制备的ZrBN合金(BN=0.5wt%,0.7wt%,1.0wt%,1.5wt%,2.0wt%)的显微组织、断口形貌、相结构以及力学性能。结果表明:加入BN后,合金中出现了金属间化合物ZrB2相的衍射峰,且强度随着BN含量的增加而升高。随着BN的加入,合金晶粒尺寸明显细化,且分布均匀,在BN含量到达1.5wt%之后,棒状ZrB2相尺寸急剧增大。当合金中BN含量为0.5wt%时,合金表现出良好的综合力学性能,其最大压缩强度、屈服强度以及压缩塑性分别为1311 MPa、928 MPa以及16.71%,压缩断口呈韧性断裂模式。随着BN含量的增加,合金的塑韧性显著降低,压缩断口逐渐转呈现为脆性断裂。
  • N含量对高氮CrMnMo奥氏体不锈钢组织和性能的影响
    翁建寅, 董瀚, 李北, 鲍贤勇, 宁小智
    金属热处理. 2020, 45(1): 160-163. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.032
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    以18Cr14Mn3Mo钢为基本成分,设计并冶炼了氮含量为0.008%~0.77%的高氮CrMnMo奥氏体不锈钢。通过力学性能测试、组织观察、扫描电镜观察等方法,研究了N含量对其硬度、耐刻划性、塑性、强度等的影响。结果表明,N含量为0.42%及以下时,组织为双相,存在着一定量的铁素体,铁素体的存在使材料的塑性和韧性都较差。N含量0.77%试验钢的硬度最高,为273 HV0.5;耐刻划性能也最佳。0.59%N试验钢的塑性和韧性最好,断面收缩率和冲击吸收能量分别为79%和422 J。综合认为高氮Cr MnMo奥氏体不锈钢的最佳N含量为0.77%。
  • 0Cr14Mn21NiN奥氏体不锈钢的析出行为
    李凯强, 屈华鹏, 冯翰秋, 郎宇平, 陈海涛, 杨银辉
    金属热处理. 2020, 45(1): 164-169. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.033
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    采用Thermal-Calc热力学计算软件对0Cr14Mn21NiN奥氏体不锈钢C、Cr含量变化对试验钢碳化物析出热力学特征进行了计算。通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析方法探讨了时效温度、保温时间、变形对试验钢析出行为的影响。结果表明:析出相主要是在晶界处产生的Cr23C6,试验钢析出敏感温度为750~850℃。在800℃下时效30 min的试验钢晶界处可以明显观察到析出相的产生,随保温时间的延长,析出相含量逐渐增多,尺寸变大,并逐渐向晶内生长。时效前的变形明显缩短了析出相的孕育时间,变形后保温1 min的试验钢晶界处可观察到较多析出相的产生,晶界明显变粗。
  • CSP工艺下稀土冷轧板退火过程中第二相析出的定量研究
    国春艳, 刘玉宝, 高日增, 吕卫东
    金属热处理. 2020, 45(1): 170-173. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.034
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    研究了CSP工艺下稀土冷轧板冷轧后退火过程中的第二相析出行为,模拟了某企业685℃×9 h退火工艺,利用光学显微镜和X射线衍射仪分析了退火前后的微观组织和宏观织构的变化;采用非水电解分离法从试验钢中提取第二相粒子,并利用X射线衍射分析了第二相析出物类型;再使用化学法对退火过程中第二相析出量的变化进行了定量分析,并结合析出动力学计算分析第二相析出规律。结果表明,经过该退火工艺后,晶粒从典型的纤维状冷轧组织演变为再结晶饼形晶粒,非{111}织构有所减弱,{111}织构有所增强;试验钢中的第二相类型主要为MnS、Fe3C和Al N,MnS在退火过程中几乎不析出,Fe3C主要在室温到570℃升温过程中析出,Al N随着退火温度的升高而不断析出,在685℃附近析出最快。
    • 组织与性能
  • Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸造铝合金的均匀化工艺及组织演变
    王南海, 易丹青, 王海生, 成勇
    金属热处理. 2020, 45(1): 174-180. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.035
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    对Al-4.5Cu-3.5Zn-0.5Mg铸态合金进行不同双级均匀化处理,采用扫描电镜、电子探针显微分析仪、差示扫描量热仪和光学显微镜等,研究了该合金的铸态组织及其在均匀化过程中的组织演变。结果表明:铸态组织主要由α-Al、粗大Al2Cu相以及少量AlZnMgCu、Al7Cu2Fe相组成,合金元素枝晶偏析严重。经470℃×12 h均匀化处理后,AlZnMgCu相已基本回溶至基体;第二级均匀化温度由490℃逐渐升高到520℃或者延长保温时间,Al2Cu相逐渐回溶至基体,合金元素分布趋于均匀。合金过烧温度为520℃,最佳双级均匀化制度为470℃×12 h+510℃×32 h,该制度与均匀化动力学计算结果基本一致。
  • AZ31镁合金高应变速率轧制边裂及力学性能各向异性
    刘筱, 王洋洋, 朱必武, 孙有平, 杨辉, 唐昌平
    金属热处理. 2020, 45(1): 181-187. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.036
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    在300~400℃对铸态AZ31镁合金进行平均应变速率为10~29 s-1的高应变速率轧制,研究轧制后镁板边裂、组织及力学性能的各向异性。结果表明:随着平均应变速率的增加,轧制边裂得到改善,350℃和400℃下边裂长度变化相比300℃时更加平缓;晶粒尺寸在温升和应变速率综合作用下并不随平均应变速率的增加而减小,反而出现波动;在相对较低的应变速率下,由于组织中长条形晶粒的存在,导致板材的各向异性明显;随着平均应变速率的增加,长条形晶粒减少,再结晶完全,组织趋于均匀,轧板的各向异性得到改善;轧板拉伸断口中可观察到撕裂棱和韧窝,以韧性断裂方式为主。
  • 锻造斗齿的热处理工艺及组织性能
    王宇飞, 智爱娟, 张冠峰, 张少鹏, 张旦闻, 任凤章
    金属热处理. 2020, 45(1): 188-192. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.037
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    以锻造斗齿成品及斗齿用30CrMnSi钢亚温淬火工艺为研究对象,对斗齿成品不同部位的洛氏硬度及显微组织进行了分析;对30CrMnSi钢经不同模拟锻造余热淬火工艺处理后的组织和性能进行了对比研究。结果表明:斗齿成品表面硬度略低于次表层2~3 HRC,齿尖硬度高于齿根硬度5~10 HRC。通过模拟锻造余热分段淬火工艺,30CrMnSi钢在870℃水淬时,其冲击韧性最高,为74 J;当淬火温度低于870℃时,由于奥氏体化不均匀或较多铁素体的出现会导致冲击韧性降低;当淬火温度高于870℃时,由于加热时奥氏体晶粒粗大,淬火后所得马氏体也粗大,冲击韧性降低。建议生产中采用斗齿齿尖、齿根同时入水的整体淬火工艺,以使斗齿整体获得较高的硬度和韧性。
  • 双级蠕变时效对含钪7050铝合金力学及耐腐蚀性能的影响
    郑山红, 郭巧能, 刘志勇, 王明星
    金属热处理. 2020, 45(1): 193-199. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.038
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    研究了双级蠕变时效对含钪7050合金力学性能和耐腐蚀性能的影响,并与单级蠕变时效和无应力双级时效的试验结果进行了比较。结果表明,与单级蠕变时效相比,双级蠕变时效可明显提高含钪7050合金的力学性能;经单级或双级蠕变时效处理的合金比无应力双级时效合金具有更好的耐蚀性,而单级蠕变时效合金的耐蚀性优于双级蠕变时效合金。此外,压应力状态下的单级或双级蠕变时效合金比拉应力状态下的单级或双级蠕变时效合金具有稍高的硬度和耐蚀性。
  • 高纯铜靶材微观组织与取向的EBSD分析
    张丽民, 张智慧, 左玉婷, 王书明, 杜风贞
    金属热处理. 2020, 45(1): 199-202. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.039
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    将99.99%的高纯铜靶材进行了600℃、55%变形量的热轧,并分别在280、300和320℃退火2 h;采用EBSD技术对不同退火温度高纯铜靶材的晶粒尺寸、取向分布和孪晶等的演变进行了研究。结果表明:在600℃进行轧制,晶粒可充分破碎,相对于280℃退火,320℃退火的晶粒更为均匀,其孪晶含量降低了14%;轧制过程中,高纯铜易于形成<311>取向,随退火温度从280℃升高到320℃,<311>取向逐渐降低,<110>取向呈现出增强的趋势。说明320℃退火有利于得到均匀细小的晶粒、较低的孪晶含量和趋于一致的取向分布。
  • 镍基690合金的晶粒控制及其对力学性能的影响
    刘哲, 丰涵, 郑文杰, 宋志刚, 朱玉亮, 高鹏
    金属热处理. 2020, 45(1): 203-209. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.040
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    针对不同C含量的690合金,分别研究了C含量对合金晶粒长大行为及退火孪晶的影响。结果表明:在0.011%~0.028%的范围内,C含量变化显著影响690合金晶粒长大过程,其平均晶粒尺寸随着C含量升高而逐渐减小,尤其是C含量在0.020%~0.028%区间时,C含量的晶粒细化效果更为显著。合金组织中∑3n(n=1、2、3)晶界体积分数基本均随C含量升高而呈先升后降趋势; 0.020%左右C含量合金具有更高的∑9和∑27晶界体积分数分布。在此基础上选择C含量为0.02%的合金进一步探讨了固溶温度变化引起的合金晶粒尺寸与力学性能之间的定量关系发现:690合金晶粒细化对强度的影响规律遵循位错塞积模型的Hall-Petch关系,且通过拟合发现抗拉强度强化系数kT值(18.95 MPa·mm1/2)小于屈服强度强化系数ky值(23.67 MPa·mm1/2),晶粒细化对屈服强度的强化效果比抗拉强度更高。溶质元素变化通过固溶强化引起的强化增量为243 MPa,而晶粒细化引起的强化增量在157~7 MPa之间,690合金强化机制主要为固溶强化机制。
  • 铁基粉末冶金材料渗硼强化的干滑动高温摩擦磨损行为
    方慧敏, 张光胜, 夏莲森
    金属热处理. 2020, 45(1): 210-218. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.041
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    通过固体粉末渗硼法直接烧结铁基粉末冶金材料,制备具有渗硼层的试样。将铁基粉末冶金材料在850、950和1050℃渗硼处理3、5和10 h,采用光学显微镜及扫描电镜观察了渗硼层的形貌,测定了渗硼层的厚度;用X射线衍射仪分析了渗硼层的物相组成;用Rockwell-C粘附性试验评估渗硼层与基体的粘合强度质量。使用HT-1000型高温摩擦磨损试验机测试了试样的摩擦磨损性能。结果表明,在850℃及950℃下渗硼形成单相Fe2B,而FeB+Fe2B双相渗硼层在1050℃下生成。粘附性试验与高温磨损试验均表明,在950℃下渗硼5 h的试样的渗层与基体结合最为紧密,抗磨损及抗氧化的能力最强。高温摩擦磨损试验中,微裂纹引起的分层剥落及氧化磨损是渗硼试样主要的磨损机制,未渗硼试样出现严重的的氧化和塑性变形。
  • 奥氏体不锈钢316L在ECAP过程中的组织演化及力学性能
    卢建玉, 何西扣, 钱志平
    金属热处理. 2020, 45(1): 218-221. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.042
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    对奥氏体不锈钢316L进行等效应变为1.02的6道次室温等通道挤压(ECAP)试验。结果表明,在ECAP挤压过程中316L发生了剪切滑移变形和孪生变形及晶粒碎化,经过4和6道次挤压后分别得到平均晶粒尺寸约80 nm和约61 nm的均匀分布的等轴晶粒。在1道次ECAP挤压后316L的抗拉强度由674 MPa增加到984 MPa,规定塑性延伸强度则由594 MPa增加到922 MPa,维氏显微硬度由116.33 HV增加到328.31 HV,但是塑性下降严重,可以通过600℃后续退火处理进行改善。
  • Ti-6Al-4V合金的轧制与组织性能
    朱霞, 董俊慧, 罗志锋
    金属热处理. 2020, 45(1): 222-227. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.043
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    采用光学显微镜、透射电镜和拉伸试验等手段,研究了多道次两向轧制和单向轧制对不同原始状态(热轧态、水淬态和空冷态) Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,热轧态Ti-6Al-4V合金的组织为片状α相+β相+少量等轴α相,水淬态Ti-6Al-4V合金形成了针状马氏体组织,空冷态Ti-6Al-4V合金形成了网状组织。Ti-6Al-4V合金适宜的两向轧制温度为700℃,此时合金中可见颗粒状β相弥散分布在α基体上。两向轧制Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度从高至低顺序为:水淬态>热轧态>空冷态,且轧向强度要高于横向;相较于单向轧制,两向轧制明显降低了Ti-6Al-4V合金板材拉伸性能的各向异性,且水淬态Ti-6Al-4V合金的轧向和横向强度差异最小,700℃轧制Ti-6Al-4V合金的主要细化机制为位错细化。
  • 汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能
    李晶, 张丽凤, 王社则
    金属热处理. 2020, 45(1): 228-233. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.044
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    采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375℃以下时扩散层主要由β-Mg17Al12相构成,375℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg17Al12相,425℃×1 h热处理后为γ-Mg2Al3和β-Mg17Al12相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β> AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β> AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。
    • 测试与分析
  • 7A09铝合金模锻连杆件的开裂分析
    刘艳梅, 赵美兰, 冯辉, 白亚茹, 李妍, 王铁钢
    金属热处理. 2020, 45(1): 234-238. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.045
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    通过断口形貌、显微组织、硬度以及化学成分等方法研究了7A09铝合金模锻连杆件开裂的原因。结果表明:裂纹主要起源于样品表面,并且从表面向试样内部沿晶界扩展;开裂试样的显微组织有晶界宽化、复熔共晶组织的现象,大致判定为过烧组织。主要原因是热处理过程中的温度失控导致7A09铝合金连杆件失效断裂,从而引起产品硬度下降,晶界强度下降,并提出了相关的改进措施。
  • 超快冷处理低合金Q345B钢的折弯开裂失效分析与对策
    喻春明, 张继明
    金属热处理. 2020, 45(1): 239-244. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.046
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    利用扫描电镜对超快冷工艺生产的Q345B钢弯曲失效开裂的断口形貌、显微组织和钢中的夹杂物进行了分析。结果表明,Q345B钢中存在超标的大尺寸夹杂物诱发了弯曲变形过程中裂纹的萌生,而超快冷工艺产生的网状渗碳体和粒状贝氏体硬相组织降低了Q345B钢的塑性和韧性,促进了裂纹的扩展。通过延长LF工序精炼时间和控制超快冷工艺冷却速度及提高终冷温度,使钢中夹杂物尺寸大大降低,显微组织转变为铁素体和珠光体组织,从而提高了Q345B抗弯曲性能。
  • 时效硬化钢渗氮的尺寸变化
    杜树芳
    金属热处理. 2020, 45(1): 245-250. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.047
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    研究了时效硬化钢渗氮尺寸变化特点,并与调质钢进行了对比。结果表明,时效硬化钢渗氮尺寸变化稍大于调质钢,这与时效硬化钢渗氮硬化和基体时效硬化的叠加效应有关。合理地利用这种叠加效应,在渗氮前进行预时效,可实现渗氮层强化的同时实现对渗氮件尺寸变化的控制。20CrNi3Mn2Al时效硬化钢齿轮试样固溶处理后经630~650℃×4 h预时效+520℃×40 h离子渗氮,渗氮径向尺寸增量0.056 mm,变形率为0.03%,与42CrMo调质钢渗氮径向尺寸增量0.043 mm,变形率0.02%相近。
  • 7055铝合金挤压材黑线缺陷分析
    张江斌, 陈愿情, 何克准, 李剑
    金属热处理. 2020, 45(1): 251-253. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.048
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    利用高倍组织观察,结合能谱分析,对7055铝合金挤压材阳极氧化后的“黑线”缺陷进行了分析。结果表明:“黑线”区域为Al Zr聚集导致。通过严格控制原料质量,改善Al Zr中间合金组织;在合金成分范围内,适当降低Zr元素的含量;熔炼过程中适当提高加热温度及时间,使Al3Zr粒子熔解等手段,可消除“黑线”缺陷。
  • P91钢焊缝650℃时效黑线缺陷分析
    孙雄, 刘省, 王舒涛, 杨超, 杨庆旭, 李夕强
    金属热处理. 2020, 45(1): 254-258. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.049
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    将P91钢焊缝在650℃分别时效210、1000、3000和5000 h,采用扫描电镜-X射线能谱分析(SEM-EDS)和复相分离技术(MPST)研究了焊缝黑线/正常组织区域的合金元素(Cr、Mo)的分布变化以及M23C6体积分数变化。结果表明,焊缝黑线缺陷区域组织由δ-铁素体和周边析出相M23C6组成,黑线组织上有显微裂纹和显微孔洞;黑线组织区域的Creq较大,促进了δ-铁素体的生成;随着时效时间的延长,黑线组织区域基体中贫Cr较正常区域严重,M23C6相所占体积分数更多,且颗粒更易粗化。
  • 柱塞卡滞原因分析
    牛娜, 杨朝阳, 焦金亮
    金属热处理. 2020, 45(1): 259-262. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.01.050
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    某柱塞泵工作中发生柱塞卡滞,经显微形貌观察、光谱分析、电子探针面扫描分析和显微硬度分析等,确定柱塞卡滞的根本原因为原材料组织中存在严重的网状共晶碳化物,降低了强度和韧性,增大了柱塞球面表层的脆性,进而导致了球面部位的接触疲劳抗力下降。严重的疲劳磨损与接触疲劳造成了柱塞球面脱层破坏,由此产生的金属碎屑进入柱塞与衬套的配合间隙处,进而限制了柱塞的自由运动。
金属热处理
Heat Treatment of Metals
ISSN 0254-6051
CN 11-1860/TG

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