2020年, 第46卷, 第4期　
刊出日期：2020-04-25
  

  • 全选
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    综述
  • 热处理高端化
    徐跃明, 李俏, 罗新民, 丛培武
    金属热处理. 2020, 46(4): 1-4. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.001
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    从中国实现热处理产业高质量发展和产业升级的过程出发，分析了高端热处理的主要特点和发展方向。针对智能制造背景下材料热处理工艺的发展要求和热处理质量的提高，提出了实现高端化热处理的关键技术路线和相关前沿技术。
  • 金属热处理工艺产污系数研究与思考
    王伟琳, 佟晓辉, 吴进军, 陈晓辉, 赵蔷, 刘云, 焦炬
    金属热处理. 2020, 46(4): 5-9. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.002
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    节能环保是中国制造业转型升级的前提，制造业绿色化、节能化是制造业发展的重要标志。热处理作为主要的基础制造工艺技术之一，其绿色化、节能化水平反映了制造业整体发展情况，研究热处理工艺本身的产污特征具有积极意义。本研究基于“第二次全国污染源普查工业污染源产排污核算”项目工作成果，针对金属热处理工艺、工序，深入研究其污染产生特征及产污系数，积极为“二污普”产污总量核算提供考察依据。
    • 材料研究
  • 0.6Ni中碳合金钢的奥氏体连续冷却转变行为
    蒋波, 胡学文, 周乐育, 王芝林, 赵海东, 刘雅政
    金属热处理. 2020, 46(4): 10-15. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.003
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    通过热模拟试验、光学和扫描电镜（SEM）观察以及维氏硬度测试，研究了0.6Ni中碳合金钢的动态和静态奥氏体连续冷却转变规律，分析了变形以及合金元素Ni对中碳合金钢奥氏体转变行为的影响。结果表明：奥氏体变形有效抑制了0.6Ni中碳合金钢连续冷却后铁素体和珠光体的形成，大幅促进了贝氏体和马氏体相变，将全马氏体临界冷速由5℃/s降低到3℃/s。试验钢在动态连续冷却条件下，冷速为3℃/s时，全马氏体组织显微硬度为810 HV0.1；而静态连续冷却条件下，冷速为5℃/s时，全马氏体组织显微硬度为689 HV0.1。奥氏体变形的再结晶细化作用可以明显细化冷却后的马氏体组织，进而提高马氏体的硬度。在奥氏体静态连续冷却条件下，中碳合金钢中0.6Ni元素的加入，抑制了铁素体和珠光体相变，大幅促进贝氏体和马氏体相变，提高了奥氏体的稳定性，将Ms点从329℃降低到304℃，马氏体临界冷速从0.5℃/s降低到0.3℃/s；相对于约0.4Mn元素的加入，0.6Ni元素的加入可以大幅抑制铁素体和珠光体相变，可以将Ms点从320℃降低到304℃，同时可以有效细化奥氏体冷却后的显微组织。
  • 添加0.2% Sn对Al-Si-Mg合金组织及力学性能的影响
    尹昕, 尹登峰, 王凯先, 李继林, 池国明, 曹汉权
    金属热处理. 2020, 46(4): 16-21. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.004
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    采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）以及拉伸测试等方法，研究了0.2%的Sn元素对Al-Si-Mg系铝合金铸态以及T6热处理状态下的组织形貌演变以及力学性能的影响。结果表明：添加0.2%的Sn元素能够细化共晶硅相形貌，并使初生α-Al晶粒更加均匀，减少并改善了有害杂质相形貌及分布，在T6（535℃固溶6 h+160℃时效5 h）状态下的规定塑性延伸强度和抗拉强度分别达到了262.3 MPa和305.1 MPa，伸长率为4.32%，比未添加Sn时的基础合金分别提高了9.8%和12.4%，伸长率提高了22.6%。
  • 箔-纤维-箔法制备Mof/TiAl复合材料的显微组织与性能
    陶桂东, 李恒奎, 徐忠宣, 陈志元, 孙红亮
    金属热处理. 2020, 46(4): 22-28. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.005
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    利用箔-纤维-箔法和热压烧结成功制备出Mof/Ti48Al复合材料，并分析了Mo纤维对Ti Al合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，通过635℃，3 MPa，10 h+680℃，3 MPa，4 h的两步低温热压，箔材中的Al完全反应完，Ti Al箔叠层材料形成致密的Ti/Ti Al3板材，合金致密基本无孔洞。再通过1200℃，36 h的高温退火，Ti与Ti Al3在高温下继续反应，形成γ-Ti Al、α-Ti3Al相。高温退火后的钼纤维与基体合金发生了扩散反应，形成了扩散区域，此区域内主要相组成为Ti Mo、Al Mo3，钼纤维与基体合金通过扩散紧密结合在一起，界面未发现孔洞和因应力形成的裂纹。相比于未添加钼纤维的合金，添加10vol%钼纤维的复合材料抗弯性能有明显的提高，钼纤维在合金中起到了强韧化作用。
  • 复合添加Cr、Mn、Zr对Al-Zn-Mg合金组织和性能的影响
    邓科, 孙大翔, 唐维学, 万里, 蔡知之, 周思根
    金属热处理. 2020, 46(4): 29-34. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.006
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    通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜观察以及拉伸试验等手段，研究Cr、Mn、Zr微合金元素对Al-Zn-Mg合金组织和性能的影响。结果表明：复合添加Zr、Mn、Cr在基体上析出大量不规则的、直径为10~20 nm与基体共格的（Al，Cr）3Zr粒子。（Al，Cr）3Zr粒子弥散相能强烈钉扎位错、阻碍位错和亚晶界迁移，显著抑制再结晶和晶粒长大。复合添加Zr、Mn、Cr的Al-Zn-Mg合金的抗拉强度和规定塑性延伸强度分别提高34 MPa、19 MPa，具有较好的加工性能和力学性能。
  • 氮含量对25Mn2CrVS贝氏体型非调质钢组织和性能的影响
    蔡梦茹, 段美琪, 洪志伟, 何宜柱, 王瑞珍
    金属热处理. 2020, 46(4): 34-39. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.007
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    研究了N含量（0.016wt%、0.029wt%和0.049wt%）对贝氏体型非调质钢25Mn2CrVS组织和力学性能的影响。结果表明：3组试验钢均为板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体组织，当氮含量从0.016%增加到0.029%时，试验钢强度和韧性增加，组织发生细化，且板条束状贝氏体含量减少，M/A相由长条状变成块状且分布弥散，针状铁素体增加；而氮含量增加至0.049%时，试验钢强度基本不变，韧性急剧下降，组织明显粗化，晶界铁素体形成。固溶钒可以促进板条束状贝氏体在晶界上的形成，奥氏体中析出的VN能够促进针状铁素体的形成。
  • Mg2Si强化相对AZ31镁合金挤压组织与力学性能的影响
    郑留伟, 梁伟, 张慧云, 聂慧慧, 郝欣为
    金属热处理. 2020, 46(4): 40-44. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.008
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    通过Al-Si中间合金取代Al添加，并经热挤压成形，在AZ31镁合金中引入Mg2Si强化相。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、电子万能试验机等研究了Mg2Si强化相对AZ31镁合金挤压组织与力学性能的影响。结果表明，添加Al-Si中间合金后的Mg-3（Al-Si）-Zn挤压组织呈现明显的双峰分布特征，Mg2Si颗粒相可通过粒子激发形核（PSN）作用促进动态再结晶，在碎化的Mg2Si颗粒相周围，合金组织显著细化，形成明显异于其他正常尺寸晶粒的细晶区。引入Mg2Si强化相后，Mg-3（Al-Si）-Zn挤压态合金的屈服强度和抗拉强度都得到提高，分别达到175和269 MPa，同时伸长率略有降低。
  • 微碳低合金深冲双相钢的再结晶规律
    周刘涛, 潘红波, 潘烁, 吴结文
    金属热处理. 2020, 46(4): 45-50. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.009
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    研究了一种微碳低合金钢在罩式退火过程中的再结晶组织演变和再结晶动力学规律，根据Johnson-Mell理论和Arrhenius再结晶激活能的计算，建立了再结晶体积分数与退火温度和等温时间的热力学模型及退火温度与完全再结晶所需时间的动力模型。结果表明，两个模型相互得到验证，并都揭示了随退火温度的增加，再结晶孕育期和完成时间缩短的规律；在同一温度下，随保温时间的延长，再结晶体积分数增加直至完全再结晶。另外，发现在Ac1附近退火时，存在再结晶与相变的竞争现象，当保温时间较短时以再结晶过程为主，而长时间保温时则以相变过程为主。
  • 2.25Cr-1Mo与2.25Cr-1Mo-0.25V钢冷却转变对比分析
    侯敬超, 李杰, 吴艳阳, 袁锦程, 尹卫江, 牛红星
    金属热处理. 2020, 46(4): 51-54. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.010
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    采用相变仪、光学显微镜及扫描电镜研究了2.25Cr-1Mo和2.25Cr-1Mo-0.25V钢冷却转变过程，并分析了钒对其冷却转变的影响。结果表明，与2.25Cr-1Mo钢的CCT曲线相比，2.25Cr-1Mo-0.25V钢铁素体转变区及贝氏体转变区均向右移，并且在现有试验条件下已无法观察到珠光体转变区；钒添加到2.25Cr-1Mo钢中，能够提高钢的淬透性，2.25Cr-1Mo-0.25V钢在48 000℃/h冷速下能生成部分马氏体；钒能够细化钢板显微组织，与2.25Cr-1Mo钢相比，2.25Cr-1Mo-0.25V钢在800℃/h冷速下组织更为细小。
    • 组织与性能
  • Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr合金均匀化过程中的结构转变
    廖思敏, 苏玉长, 海丰龙
    金属热处理. 2020, 46(4): 55-59. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.011
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    通过电子探针微分析（EPMA）等手段研究了Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr合金均匀化过程中的结构演变。结果显示：铸态时，晶界上存在大量共晶网络状Al2Cu相及Al6（Mn，Cu）相，初生Al3（Sc，Zr）和Al2Cu Mg相形成较少，并没有发现W （AlCuSc）相。在520℃下均匀化，Al2Cu相在12 h后就几乎完全回溶，16 h彻底溶解，这与均匀化动力学分析得到的14.1 h基本吻合，而Al6（Mn，Cu）相并不能溶解，且在均匀化过程中会形成一些粗大的、不连续排列的W相颗粒，可见添加Sc会影响均匀化过程中的组织变化。
  • 高温服役后TP347HFG钢的组织与性能
    宋涛, 王志武
    金属热处理. 2020, 46(4): 60-62. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.012
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    利用金相显微镜、SEM、EDS和万能试验机分析了过热器管TP347HFG钢高温运行1.2×104h和7.5×104h后的组织与性能。结果表明，高温服役1.2×104h和7.5×104h后，TP347HFG钢仍保持明显的孪晶特征，析出的NbC有利于保持材料的组织稳定性。TP347HFG钢高温服役后力学性能能够保持稳定，随服役时间增加，强度增加而塑性变化不大。
  • 0.2C-5Mn-1.5Al中锰TRIP钢的显微组织及力学性能
    王润勋, 王宝峰, 李岩, 定巍, 潘红波
    金属热处理. 2020, 46(4): 63-68. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.013
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    利用相变热力学模拟计算，扫描电镜（SEM），X射线衍射仪（XRD），拉伸试验机等设备系统研究了不同退火工艺下0.2C-5Mn-1.5Al中锰TRIP钢的相变特点及组织性能，通过与不添加Al的0.2C-5Mn中锰TRIP钢进行比较，研究了Al对相变规律及工艺与组织性能的影响规律。结果表明：Al添加提高并扩大了临界区温度范围，使得中锰钢可以选择更高的临界退火温度，这有助于加快奥氏体逆相变过程，缩短退火时间；同时Al的添加促进了C，Mn元素的聚集，有效提高了残留奥氏体含量，增强了变形过程中的TRIP效应；随着退火温度的升高，0.2C-5Mn-1.5Al钢的奥氏体含量及伸长率均表现为先增加后减少的趋势，而屈服强度略微下降，拉伸强度持续增加，在760℃退火3 min时获得最佳的力学性能：伸长率为32%，强塑积为35 GPa·%，Al的添加有效提高了0.2C-5Mn中锰TRIP钢的综合力学性能。
  • Q＆P处理低碳中锰钢的显微组织与力学性能
    冯树明, 万德成, 王亚婷, 李杰, 崔岩
    金属热处理. 2020, 46(4): 69-74. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.014
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    对含硅的低碳中锰钢进行Q&P处理，获得了回火马氏体、新生马氏体和残留奥氏体的混合组织，利用SEM、TEM、XRD和拉伸试验机等检测手段研究不同热处理工艺下微观组织结构及力学性能。结果表明，随着淬火温度的提高，试验钢的抗拉强度先降低后升高，屈服强度则一直降低，总伸长率先升高后降低。淬火温度为250℃时，试验钢的综合力学性能最好，抗拉强度为1331 MPa，断后伸长率为17.3%，强塑积可达23 GPa·%。这主要是由于组织中一定比例的膜状残留奥氏体发挥TRIP效应，拉伸变形阶段表现出持续的加工硬化能力，获得更好的强塑匹配。淬火温度为270℃时，由于残留奥氏体的稳定性降低，组织内存在大量新生马氏体，使塑性下降。
  • Fe基非晶合金增强1060铝基多层复合材料的组织与性能
    王少华, 孙悦颖, 叶茜, 解念锁, 景然
    金属热处理. 2020, 46(4): 75-78. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.015
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    采用累积叠轧焊+中间退火法复合轧制1060Al/Fe基非晶多层铝合金复合板材。利用光学显微镜、扫描电镜、X-衍射分析仪以及拉伸试验机分析Al基复合材料的微观组织结构变化、断口形貌、物相组成以及力学性能。结果表明：Fe基非晶复合材料的增强体在300℃中间退火过程中发生部分晶化，在累积变形轧制过程中发生破碎，并随着变形道次的增加，破碎程度随之增大；复合板前6道次的累积轧制变形出现了明显的加工软化现象，并且随着变形道次的增加，其加工软化的效果愈明显；随着累积轧制变形道次增加，Al基复合材料的力学性能发生了明显的变化，第2道次轧制变形后屈服强度与抗拉强度达到了最大值为140 MPa和156 MPa，伸长率为5.53%，达到最佳综合性能。
  • 含铜低温取向硅钢轧制过程中的组织及织构演变
    张继舜, 任慧平, 金自力, 吴忠旺, 任东
    金属热处理. 2020, 46(4): 79-83. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.016
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    采用Zeiss光学显微镜及X射线衍射仪对含铜低温取向硅钢生产过程中热轧、一次冷轧、脱碳退火和二次冷轧阶段的显微组织与织构的演变规律进行了研究。结果表明：热轧试样的组织与织构在厚度方向上呈现明显的梯度变化，试样的表层和过渡层发生再结晶，过渡层存在较强的Goss织构，中心层存在以{001}<110>为主的强α织构。一次冷轧后试样组织被轧制成沿轧向分布的纤维状组织，织构以强α和弱γ织构为主。脱碳退火后试样发生再结晶，晶粒平均尺寸为15.69μm，总体织构强度有所减弱，但Goss织构强度升高。二次冷轧后组织由等轴晶粒变为纺锤状组织，织构以弱α和强γ织构为主，其中{111}<112>强度最高。
  • Cu-Cr-Fe-Ni合金形变热处理过程中的组织与性能
    靖青秀, 张泽辉, 汪航, 杨斌
    金属热处理. 2020, 46(4): 84-89. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.017
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    采用非真空熔炼并经热轧—固溶—冷轧—时效热处理工艺制备Cu-0.59Cr-0.078Fe-0.081Ni合金板，探究热处理和冷变形对合金显微组织、电导率和硬度的影响。结果表明：Cu-Cr-Fe-Ni合金大气熔铸后呈明显的枝状晶组织，经固溶处理后合金发生再结晶，硬度和电导率都相应的降低，分别为65.9 HV0.2、41.7% IACS；经过冷变形处理后合金的硬度显著提高，变形量达90%时，合金的硬度高达144.7 HV0.2；合金变形后在450℃时效的过程中硬度先增加后减少，变形量为60%时，时效30 min达到峰时效，此时硬度、电导率分别为155.5 HV0.2、71.4% IACS。
  • 新型重载辙叉贝氏体钢的组织与性能
    王楠, 胡志华, 王正云, 汪思敏, 陈杰, 栾道成
    金属热处理. 2020, 46(4): 90-93. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.018
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    用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析仪、冲击试验机和万能试验机等对自行研制的重载辙叉用贝氏体钢进行了组织和力学性能研究。结果表明：该试验钢在正火空冷态下即可得到贝氏体组织，由XRD衍射图谱得出组织为无碳化物贝氏体。材料经正火+300℃回火后抗拉强度高达1380 MPa，冲击吸收能量高达63.33 J，具有理想的强韧性配合，硬度高且抗回火稳定性好，低温冲击试验表明材料满足了在低温环境下的使用要求。
  • 电场回火对T8A钢组织与性能的影响
    刘凤芳, 宫明龙, 白静, 高秋志, 赵骧
    金属热处理. 2020, 46(4): 94-98. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.019
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    借助于扫描电镜，透射电镜研究了淬火T8A钢试样在170℃和400℃进行电场（4 k V/cm）与非电场回火2 h后的组织形貌，并对不同状态的试样进行了力学性能测试和冲击断口扫描观察。结果表明，电场与非电场回火试样的SEM形貌没有明显变化；400℃电场回火后TEM形貌中的碳化物与非电场TEM形貌中碳化物相比有明显球化的趋势，说明电场促进了回火进程；电场回火降低了试样的硬度值；与相应的非电场回火试样相比，400℃电场回火后，T8A钢的冲击吸收能量降低了27%，但170℃回火后，T8A钢试样冲击吸收能量提高了14%。
  • 双级时效对变形2A12铝合金组织与性能的影响
    闫凡, 徐健, 张星, 闫林
    金属热处理. 2020, 46(4): 99-104. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.020
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    采用拉伸试验机、扫描电镜、金相显微镜等仪器，研究了双级时效对变形2A12铝合金组织与性能的影响。结果表明：初始态2A12铝合金经495℃×12 h均匀化退火处理后，组织趋于均匀，析出较多弥散T相。双级时效对镦粗变形铝合金抗拉强度的提升相比单级时效有更明显的作用，且双级时效的二级时效温度和时间是提高强度的主导因素，二级时效温度不宜超过200℃，保温时间不宜超过6.5 h，否则会导致材料过烧，强度下降。因此2A12铝合金最佳热处理工艺为495℃×1 h固溶+100℃×2 h+180℃×6.5 h时效，经该工艺处理后，晶粒细化，第二相强化作用增强，材料综合性能优异。
  • Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳行为
    揭晓, 钟强强, 王俊峰, 陈金水, 肖翔鹏
    金属热处理. 2020, 46(4): 105-109. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.021
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    通过室温低周疲劳（LCF）试验研究了Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能和循环变形行为，利用电子背散射衍射、透射电镜和扫描电镜分别分析了合金循环变形前后的微观结构和疲劳断口。结果表明：Cu-Cr-Zr合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的循环周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式表示。Cu-Cr-Zr合金在高外加总应变幅（Δεt/2=0.6%）的疲劳变形后期会出现循环硬化现象，循环变形组织为位错墙、位错团簇、亚结构胞状组织的混合结构，并且观察到了孪晶的形成。此外，所选材料在外加总应变幅为0.4%时的疲劳断口呈现多疲劳源特征，疲劳裂纹扩展区中观察到了大量的撕裂棱、韧窝、以及犁沟。
  • 高Ti低合金钢中TiC粒子的固溶及沉淀析出行为
    刘罗锦, 梁小凯, 孙新军
    金属热处理. 2020, 46(4): 110-114. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.022
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    通过高温激光扫描共聚焦显微镜（Laser scanning confocal microscopy，LSCM）观察高Ti （0.6wt% Ti）低合金钢升温和降温过程中TiC粒子的演变规律，结合Thermo-Calc软件计算并借助OM、SEM、TEM等分析方法对试验钢中TiC粒子形貌和分布进行表征，研究TiC粒子的析出规律。试验结果表明：不同温度阶段生成的TiC粒子形态各异，按照粒径由大到小顺序逐渐从基体中析出，高温对小尺寸TiC粒子析出的抑制作用更为显著。高温下多个尺寸较大的相邻TiC粒子会在试样表面发生聚集形成絮状形貌，高温固相析出的TiC粒子由球体不稳定状态向立方体稳定形貌转变，粗化程度可忽略。
  • 轧制工艺对14Cr1MoR钢板组织与性能的影响
    刘坚锋, 董富军, 葛启录, 仇圣桃
    金属热处理. 2020, 46(4): 115-119. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.023
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    采取光学显微镜、扫描电镜及拉伸、冲击试验机对板厚60 mm的14Cr1MoR热轧钢板正火+回火态和模拟焊后态的组织与性能进行了研究。结果表明：一阶段控轧与两阶段控轧的钢板相比，终轧温度高，轧后冷却速度慢，钢板铁素体晶粒尺寸粗大，珠光体含量多；钢板的强度低，伸长率高，冲击性能低。两阶段控轧的钢板经655℃保温3 h模拟焊后热处理，屈服强度下降44 MPa，抗拉强度下降24 MPa，冲击吸能能量降低；模拟焊后保温时间延长到12 h，强度和冲击性能变化不大。两阶段控轧的14CrMoR钢板，经正火+回火或再经过655℃模拟焊后热处理，钢板的力学性能优良。
    • 工艺研究
  • 时效温度对Fe42.5Ni28Co17Al11.5Ta1形状记忆合金组织及伪弹性的影响
    陈朝霞, 彭文屹
    金属热处理. 2020, 46(4): 120-124. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.024
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    对Fe（42.5） Ni28Co17Al（11.5） Ta1（at%）合金进行了不同温度下的时效处理，利用扫描电镜、X射线衍射仪等对时效后合金的组织和物相进行分析，并运用Origin Peak Fit Module软件进行了晶格常数的测定，同时对经不同温度时效后的合金在室温下进行了硬度和伪弹性的测试。结果表明：保持时效时间60 h不变，当时效温度由600℃增加至650℃和750℃时，晶内由γ'单相析出转为γ'和β两相析出。β相的析出与较高时效温度下Ta元素在基体里的固溶度增加有关。在晶内单相析出模式下，合金在室温下展现伪弹性，可回复应变为10.01%；在晶内双相析出模式下，在室温下展现超弹性，应力滞后小，可回复应变达12.41%。在650℃的时效温度下，合金在室温下的伪弹性表现最佳。
  • 时效温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金组织及摩擦磨损性能的影响
    刘冉, 王传婷, 高苑, 韦征杭, 傅超
    金属热处理. 2020, 46(4): 124-127. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.025
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    利用真空熔炼制备了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金铸锭，对合金在800℃固溶处2 h后在300~500℃下进行等时时效，研究时效温度对合金的组织结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明：800℃固溶2 h后水冷的合金是单一过冷亚稳近β组织，低温时效后，样品中出现了弥散的α相，而当时效温度超过450℃以上时α相不再呈弥散分布，而是在晶界处富集。随着时效温度的升高，合金的硬度逐渐增高，到500℃时达到最高253 HV0.3，然后快速降低；摩擦因数同样随着时效温度的增高呈现先升高后降低的规律。450℃时效的样品的综合性能最好，摩擦因数较小，且磨损试样出现了粘着磨损的特征。
  • 服役温度对TA2/Q235爆炸复合板剪切强度的影响
    杨洪波, 王豪, 姚沛文, 刘环, 邵明增
    金属热处理. 2020, 46(4): 128-131. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.026
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    通过热处理模拟TA2/Q235爆炸复合板服役过程，揭示服役条件对复合板组织及剪切性能的影响规律，探讨剪切损伤机理，明确TA2/Q235服役温度范围。结果表明：服役温度大于200℃时，服役温度越高或服役时间越长，TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度越低；TA2/Q235爆炸焊接复合板高温服役时结合强度降低的主要原因是界面结合区组织的二次再结晶及金属间化合物的进一步长大；TA2/Q235爆炸焊接复合板适合在500℃以下长时间服役，500~600℃服役时间不能超过7天，若提高该材料服役温度到500℃以上，必须严格限制复合板结合界面金属间化合物的形成。
  • 退火时间对伪共析45钢温轧后组织与性能的影响
    张馨月, 杨明维, 冯运莉, 曹阔, 李杰
    金属热处理. 2020, 46(4): 132-136. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.027
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    利用扫描电镜、电子背散射衍射分析技术和拉伸试验机研究了具有伪共析初始组织的45钢温轧后不同退火保温时间对组织演变和力学性能的影响。结果表明，伪共析钢温轧后的组织呈多相多尺度分布，渗碳体破碎，在后续退火处理中，随着退火时间的增加，渗碳体逐渐球化、长大并且分布趋于均匀，多相多尺度结构弱化。退火时间从15 min延长至120 min后，铁素体晶粒平均尺寸由2.32μm长大到5.62μm，规定塑性延伸强度由温轧态的1057 MPa下降到662 MPa，均匀伸长率在退火120 min时最大。整体来说，试验钢经过500℃温轧后再经600℃退火15 min，综合力学性能达到最优。
  • 直流电场对40Cr钢的低温QPQ催渗
    杜航, 罗德福, 陈甥怡, 罗俊
    金属热处理. 2020, 46(4): 137-140. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.028
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    以40Cr作为基体材料，研究了施加直流电场对450℃低温QPQ处理时的加速渗氮。对处理后试样的渗层组织、渗层厚度、渗层硬度及物相进行了分析，并对低温QPQ直流电场加速渗氮的机理进行了分析。结果表明：通入直流电场保温2 h后试样的化合物层可达18μm，与无直流电场保温17 h的化合物层厚度相近，显著提高了渗氮速度。施加直流电场后的40Cr钢表面硬度达到813 HV0.1，是无直流电场硬度的1.3倍。直流电场能够使阳极试样周围聚集CNO-离子，并为CNO-离子的分解提供额外能量，获得更多渗氮所需的活性氮原子，从而达到催渗效果。
  • 淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响
    梁秀娟, 嵇海旭
    金属热处理. 2020, 46(4): 141-143. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.029
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    利用光学显微镜、洛氏硬度计等研究了不同淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响。结果表明：铸态Cr26高铬铸铁组织主要由初生奥氏体和碳化物组成。经980~1060℃不同温度淬火、空冷后，高铬铸铁组织中有大量二次碳化物析出。随着淬火温度的升高，析出的二次碳化物先增加后减少，试样硬度先升高后降低。1020℃淬火试样硬度达到峰值，为65.7 HRC。1020℃淬火高铬铸铁，经空淬、油淬和水淬不同方式冷却，随着冷却速度的增大，高铬铸铁组织中碳化物颗粒、碳化物比例逐渐增大，硬度逐渐增大，其中水淬高铬铸铁试样硬度最大，达到68.2 HRC。
  • 退火对AlCoCrFeMnTi高熵合金相组成与显微形貌的影响
    王志新, 周家臣, 马明星, 卢金斌, 朱达川, 张德良
    金属热处理. 2020, 46(4): 144-148. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.030
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    为了研究退火温度对AlCoCrFeMnTi高熵合金的物相结构、显微组织及硬度的影响，分别采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对不同退火温度下AlCoCrFeMnTi合金进行了测试。结果表明：铸态AlCoCrFeMnTi高熵合金物相结构是由bcc主相和fcc相双相组成，且其各相衍射峰普遍较宽，这是由于原子半径差较大和冷却速度快引起的晶格畸变所致。600℃退火后，合金中形成了新的hcp相，当退火温度为800℃和1000℃时，合金衍射峰的峰形并未再发生显著变化。铸态和退火后的AlCoCrFeMnTi合金均为典型的树枝晶结构，1000℃退火后的扫描电镜照片中发现了典型的调幅分解组织。合金硬度值在铸态最大，达到了750HV0.5，随着退火温度升高硬度逐步降低。在经过1000℃退火后，一方面由于合金中出现调幅分解组织，使得过饱和的原子大量析出，降低了晶格畸变程度，导致硬度下降；另一方面，由于退火温度的升高，加速了原子的扩散能力，降低了合金内部的内应力，此时合金硬度下降到604.9HV0.5。
  • 冲制用7075-O态铝合金薄板的退火工艺
    刘夙伟, 郭宇航
    金属热处理. 2020, 46(4): 149-152. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.031
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用力学性能测试和显微组织观察等方法，研究了Zn含量、退火温度和冷却速率对7075-O态铝合金组织与性能的影响。研究结果表明：随退火温度的升高，7075-O态铝合金板材的强度逐渐减小，伸长率先增大后减小；随冷却速率和Zn元素含量的增加，7075-O态铝合金板材强度逐渐增大，伸长率逐渐减小。为满足冲制用7075-O态铝合金薄板的性能要求，应选择Zn含量≤5.6%，最佳退火工艺为410℃×3 h炉冷至100℃出炉空冷。
  • 时效工艺对Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织与性能的影响
    徐雪芳, 王春华
    金属热处理. 2020, 46(4): 152-155. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.032
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    向Al-Zn-Mg-Cu合金中添加0.22%的过渡族元素Ti，通过一级时效、二级时效与三级时效工艺处理，研究了时效工艺对含Ti铝合金的组织与性能的影响。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、微控万能试验机、显微硬度计等测试合金铸态组织及相析出分布形态、时效后力学性能与断口形貌等。结果表明：添加Ti元素可以细化晶粒、改善枝晶偏析并强化合金；一级时效态合金具有最高强度586 MPa，三级时效态合金具有最大硬度与最长伸长率，强度与一级时效态相当，分别为183.2 HV0.1、8.8%和579 MPa。三级时效对合金的力学性能提高最显著。
  • 真空气淬压力对马氏体不锈钢硬度的影响
    任伟, 唐丽娜, 吕超君, 王健波, 吴国华, 张天德
    金属热处理. 2020, 46(4): 156-160. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.033
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    研究真空气淬压力对4种马氏体不锈钢（2Cr13、9Cr18、1Cr17Ni2和0Cr17Ni4Cu4Nb）硬度的影响。结果表明，在1.5、3、5 bar气淬压力下，直径φ30、φ50、φ80 mm的2Cr13钢棒材心部硬度大于45 HRC，表面硬度大于49.5 HRC。提高气淬压力，材料硬度增大。对于直径φ30 mm的2Cr13钢棒材，心部硬度与表面硬度一致；对于直径φ50和φ80 mm的棒材，心部硬度低于表面硬度。直径为φ30、φ50、φ80 mm的9Cr18、1Cr17Ni2、0Cr17Ni4Cu4Nb钢棒材，在1.5、3、5 bar气淬压力下均淬透，材料心部硬度与表面硬度一致。
  • 42CrMoVNb高强度螺栓钢的球化退火
    杨周, 赵秀明, 孙建宇, 刘凯旋, 冯宇阳, 汪杨鑫, 王磊
    金属热处理. 2020, 46(4): 161-165. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.034
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    根据热模拟试验测得42CrMoVNb高强度螺栓钢的Ac1、Ac3分别为773℃、811℃，并由此设计试验钢的球化退火工艺，通过改变保温温度、保温时间对其球化退火工艺进行了研究。通过光学显微镜、扫描电镜、显微维氏硬度以及冷镦试验，对不同球化退火工艺过程中碳化物的球化演变和硬度变化进行了分析。结果表明：试验钢经Ac1以上780℃短暂保温0.5 h，缓冷至710℃保温6 h球化退火及Ac1以下750℃保温3 h，缓冷至710℃保温6 h球化退火后，均能得到良好的球化组织与较低的硬度，碳化物形态均趋于球状且分布均匀，具有良好的塑性和冷镦性能。Ac1以下750℃球化时，保温时间越长碳化物球化越明显。
  • 渗碳淬回火工艺对G20CrNi2Mo钢组织与性能的影响
    付明, 王智勇
    金属热处理. 2020, 46(4): 166-170. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.035
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    以G20CrNi2Mo渗碳轴承钢为研究对象，通过扫描电镜及光学显微镜分析不同热处理工艺下的组织及硬度差异，并借助摩擦磨损试验机研究其耐磨性能的变化。结果表明，G20CrNi2Mo轴承钢渗碳后经过不同淬火及回火工艺，其硬度和耐磨性能均有了明显提高，其中，二次淬火后的组织为细小的马氏体和均匀细小的颗粒碳化物，以及少量的残留奥氏体；二次淬火后经过回火处理，200℃低温回火的组织性能最优，组织为回火马氏体，其硬度值为62.3 HRC，磨损量为12.9 g。
  • 退火对非晶合金磁特性及铁心磁致振动的影响
    石永恒, 祝丽花, 韩天衡, 李维铮
    金属热处理. 2020, 46(4): 171-175. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.036
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究退火处理对非晶合金磁特性及非晶铁心振动的影响，采用磁特性测量设备对退火前非晶带材及退火后非晶铁心的磁化特性和磁致伸缩特性进行了测量，基于测量数据建立了非晶合金卷形铁心磁-机械多物理场耦合模型，计算得出退火前后两种状态铁心各处的磁通密度分布及振动情况，并与样机振动测量数据进行了比较。结果表明：退火可提高非晶合金饱和磁感应强度，改善磁导率，并可减小磁致伸缩系数，从而有效地抑制变压器铁心的振动。
  • 焊后热处理对Al-Zn-Mg-Cu合金MIG焊接接头组织与性能的影响
    张翔, 陈波, 解德杰
    金属热处理. 2020, 46(4): 176-179. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.037
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用ER5356焊丝对Al-4.6Zn-1.5Mg-0.15Cu合金板材进行熔化极钨极氩弧焊试验，并对焊接接头进行了不同的焊后热处理。借助光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）研究不同焊后热处理试样的组织变化规律，并进行了显微硬度测试与拉伸试验。结果表明：经固溶加时效处理后，焊接接头抗拉强度与显微硬度得到明显提升，抗拉强度与焊缝硬度均值分别提高至304 MPa与85 HV，相比焊后未处理的263 MPa与66 HV，增幅分别达15.6%与28.8%。焊接接头经时效处理后，组织的不均匀性及强化相的分布得到改善；而经重新固溶后，第二相发生回溶，再经时效处理将使得一部分不稳定的过饱和固溶体重新析出且弥散分布。
  • 退火温度对冷轧低碳钢再结晶行为的影响
    吴浩, 柴立涛, 许柳
    金属热处理. 2020, 46(4): 180-182. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.038
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    利用热感应马弗炉模拟罩式退火工艺，研究不同退火温度对冷轧低碳钢再结晶行为的影响。结果表明，退火温度为565℃时，试样以回复软化机制为主，轧后扁平状的铁素体保持不变；退火温度上升到580℃时，试样的屈服强度和抗拉强度下降明显，断后伸长率迅速上升，维氏硬度值也显著下降，表明此阶段完成再结晶，组织以片层渗碳体为主，有少量变形的铁素体；退火温度达到580℃以上时，力学性能和硬度变化不明显，表明580℃时试样充分完成再结晶。
    • 表面工程
  • 新型超音速电弧喷涂锅炉水冷壁防护涂层
    蒙殿武, 张建堂, 沈楠, 胡学飞, 陆雨, 杜晓东
    金属热处理. 2020, 46(4): 183-187. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.039
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    为获得火电厂锅炉运行工况下具有较高寿命的的水冷壁防护涂层，在已有涂层成分的基础上自行设计制作了一种新型防护涂层。采用超音速电弧喷涂的方式，在Q235钢基体上制备了自研Fe Cr Ni BSi涂层和Fe Cr Ni两种涂层。对两种涂层进行耐高温腐蚀性能试验，并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段对涂层在熔盐环境下腐蚀前、后的表面形貌和腐蚀机理进行研究。结果表明，Fe Cr Ni BSi涂层较之Fe Cr Ni涂层具有更好的抗高温腐蚀性能和更高的表面硬度，硬度高使得涂层耐粉尘冲蚀性好，从而更适合于做火电厂锅炉水冷壁防护涂层。
  • 27SiMn钢表面激光熔覆304不锈钢的组织和性能
    王贤才, 张亚普, 柴蓉霞
    金属热处理. 2020, 46(4): 188-193. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.040
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    利用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面进行了不同激光功率的单道激光熔覆304不锈钢试验，选择出熔覆层质量最佳时的激光功率，并在该功率下进行多层累加激光熔覆304不锈钢试验。分析了熔覆层材料的显微组织，对比分析了27SiMn钢基体和304不锈钢熔覆层的拉伸性能和断口形貌。结果表明，熔覆层和基体之间实现了良好的冶金结合，熔覆层材料中呈现出了具有典型定向凝固特征的柱状晶；熔覆层材料的抗拉强度与基体相当，伸长率明显高于基体；熔覆层和基体材料的拉伸断口处均出现了具有典型塑性断裂特征的韧窝，且熔覆层材料的韧窝尺寸及深度明显大于基体材料。
  • 等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Al2O3复合涂层的高温摩擦性能
    刘海军, 高伟民, 陶翀
    金属热处理. 2020, 46(4): 194-198. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.041
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    采用大气等离子喷涂（APS）技术在0Cr25Ni20奥氏体不锈钢表面制备了NiCoCrAlYTa-Al2O3涂层，并对该涂层的显微组织、相组成、显微硬度以及在500℃时涂层的高温摩擦性能进行了研究。结果表明，NiCoCrAlYTa-Al2O3涂层呈典型层状结构，各层间结合良好。涂层内存在大量微孔隙，且硬质相与软质相分散分布，有效抑制了高温磨擦过程中裂纹的产生和扩展，涂层耐磨性能较奥氏体不锈钢基体材料显著提高。高温磨损过程中，涂层表面形成氧化产物，起到固体润滑作用。NiCoCrAlYTa-Al2O3涂层的磨损失效形式主要是磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损。
  • Ti对等离子喷涂Fe-Al2O3-FeAl2O4复合涂层组织与性能的影响
    宋劲松, 贾志宁, 张天旭, 徐晓东, 谢颖, 阎殿然
    金属热处理. 2020, 46(4): 199-203. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.042
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    通过反应等离子喷涂技术制备含Ti含量不同的金属-陶瓷纳米复合涂层。并利用XRD和SEM对该涂层的物相组成、结构及形貌进行研究。结果显示，该涂层中形成了FeAl2O4、FexAly、TiO2、Fe相以及铁钛尖晶石相。对其力学性能的研究表明，随着Ti含量的增加显微硬度逐渐降低，磨损性能逐渐升高，当Ti含量为10%时，复合涂层的综合力学性能最优。
    • 测试与分析
  • P110H钢的高温拉伸性能及断裂机理
    赵林, 杨军虎, 魏文澜, 马海, 薛洋, 马利娟
    金属热处理. 2020, 46(4): 204-208. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.043
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    根据热采井的服役温度，对P110H热采套管钢进行了高温拉伸试验，并对不同温度下的断口形貌进行了观察，分析了由于温度影响而引起的断裂机理变化。结果表明：随着温度的升高，P110H钢的屈服强度显著下降，而抗拉强度下降并不明显，屈强比随温度升高而降低。在高温的影响下，其断裂过程由微孔聚合诱发剪切扩展断裂的组合断裂过程转变为微孔聚合为主导的韧性断裂过程，其主要原因是由于高温使位错激活能增加，提高了材料的塑性变形能力。
  • 连续退火板表面鱼鳞纹缺陷形成机理分析及改进措施
    刘小斐, 刘丽霞, 盖彦青
    金属热处理. 2020, 46(4): 209-212. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.044
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    采用扫描电镜及聚焦离子束分析对连续退火板表面鱼鳞纹缺陷的形貌及微观组织进行了分析。结果表明，鱼鳞纹缺陷的实质是一类表面微擦伤，其形成机理是因板温计水冷套漏水，导致带钢表面在高温下形成局部氧化，氧化部位在带钢张力作用下与炉辊辊面形成微擦伤。通过聚焦离子束技术在缺陷处沿截面切开后观察到组织中有大量纳米级亚晶结构的形成，证实了带钢表面受急冷并氧化的推断。微观组织分析结果为缺陷的现场排查和解决提供了理论依据。
  • 晶粒度测定标准比对分析
    毕革平, 陈金哲, 谭文华, 李俏
    金属热处理. 2020, 46(4): 212-220. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.045
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    对17个金属材料平均晶粒度测定的相关标准方法中的晶粒度定义、图谱比较法、面积法、截线法以及准确度5个方面进行了比对分析。通过比对分析，明确了标准之间的一致性、差异性以及存在的缺陷，方便检验员对标准的选择和使用，有利于标准化工作的持续改进。
  • 轴承座开裂分析及预防措施
    陈凯敏, 文超, 梁会雷
    金属热处理. 2020, 46(4): 221-223. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.046
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    轴承座模锻件在调质处理后精加工时发现内孔台阶处存在沿径向分布的裂纹。通过现场调研、金相检验、化学成分分析、低倍检验等方法，确认了轴承座的开裂原因。结果表明，轴承座为淬火开裂，产生原因为：轴承座台阶处的尺寸位于45钢淬火临界尺寸范围内；轴承座台阶处的直角过渡；轴承座化学成分碳、锰和铬元素都接近标准上限值。通过更改轴承座台阶处直角过渡为圆角过渡，并依据化学成分对淬火加热温度进行微调，有效解决了轴承座淬火开裂的问题。
  • 42CrMo钢曲轴连杆颈磁痕显示的成因分析
    黄斌, 林升垚, 毛晓峰, 李亮群, 郑奇峰, 顾剑锋, 刘庆冬
    金属热处理. 2020, 46(4): 224-229. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.047
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    利用磁粉探伤对42CrMo钢曲轴锻件的连杆颈部位进行检测，发现明显的类似发纹的磁痕显示。通过OM、SEM形貌观察和EDS成分分析发现，连杆颈表层部位基体的显微组织不均匀，出现明显的成分偏析带，宽度约20~50μm，C、Mn、S、Al、Cr元素含量相对基体较高，并含有少量的MnS夹杂。42CrMo钢棒状原料的中心偏析在模锻时沿着金属流动方向发生转动，偏析流线“遗传”至终态连杆颈表层而造成显微组织和化学成分的不均匀，进而导致磁导率的差异而出现磁痕显示。锻后的调质处理和表面感应淬火在一定程度上可以改善但不能消除这种宏观成分偏析。
  • 淬火硝盐的劣化和再生
    张福泉, 肖云威
    金属热处理. 2020, 46(4): 229-235. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.048
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    使用扫描电镜及能谱分析、化学分析方法，全面分析了使用硝盐浴进行分级淬火和等温淬火时，淬火硝盐劣化产物。结果表明：硝盐反应生成物（Na2CO3、NaOH），设备（主要是盐槽、盐泵、管道）、夹具、料盘及工件等氧化产物（FeO·Fe2O3·Fe3O4），外来物（灰尘，炭黑）是造成硝盐劣化的主要原因。据此，提出了预防淬火硝盐劣化措施：选用品质好的基盐；选用热稳定性较高的混合盐；保持淬火盐浴温度均匀，淬火前后温升可控，尽量避免“瞬间”过热使用；尽量避免外来杂质进入；做好日常维护。并简要介绍了淬火硝盐再生处理方法。
    • 设备
  • 铝件浸液式非标淬火设备的研制
    罗平, 石一磬, 李贤君, 张文良, 周彤, 孙萌
    金属热处理. 2020, 46(4): 236-241. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.049
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过介绍铝件淬火工艺基本原则、铝件在水介质中浸液式淬火可能出现的问题以及换热系数与淬火介质温度和流速的关系，为铝件浸液式淬火设备的非标设计提供科学依据。根据本团队研制的非标铝件浸液式淬火设备工程应用中遴选典型案例，分析其在设计和产业化过程中遇到的一些关键问题，阐明了淬火时保证铝件预期性能的前提下减少畸变的解决方法。
  • 一种用于平面的电火花强化修复装置
    葛志宏, 邓静
    金属热处理. 2020, 46(4): 242-244. https://doi.org/10.13251/j.issn.0254-6051.2020.04.050
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    研究了一种用于金属平面的电火花强化修复装置。经过SEM照片分析，MM200磨损试验，以及硬度梯度分布综合判断，该装置生成的强化修复层比较完整、有一定厚度，极大改善了零件表面的硬度和耐磨性。
金属热处理
Heat Treatment of Metals
ISSN 0254-6051
CN 11-1860/TG

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