2018年, 第42卷, 第12期　
刊出日期：2018-12-20

  

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  机械工程材料. 2018, 42(12): 0-0.

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综述
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  蒸汽转化炉用Fe-Cr-Ni基奥氏体耐热合金的研究进展

  洑阳成明, 郭晓峰, 巩建鸣

  机械工程材料. 2018, 42(12): 1-8. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812001

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  对蒸汽转化炉用Fe-Cr-Ni基奥氏体耐热合金的化学成分以及显微组织和性能在时效及服役过程中的演变规律进行了综述，介绍了Fe-Cr-Ni基奥氏体耐热合金在原始铸态、时效态、蠕变态以及服役态组织中各析出相的变化规律，展望了Fe-Cr-Ni基奥氏体耐热合金及其构件的未来研究方向。
试验研究
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  桥梁钢裂纹尖端张开位移与试样厚度关系式的改进

  陈春君, 苗张木

  机械工程材料. 2018, 42(12): 9-12,46. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812002

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  分析了闫鹏帅等建立的裂纹尖端张开位移（CTOD）与厚度关系式（厚度效应关系式）在应用于桥梁钢时产生较大误差的原因，应用构造法对该关系式进行了改进；使用不同厚度桥梁钢试样（14MnNbq钢、14MnNbq钢接头焊缝、16Mnq钢）的CTOD试验值对改进后的厚度效应关系式进行了验证。结果表明：导致原厚度效应关系式误差较大的原因是平面应力部分的函数形式不合理，以概率密度函数替换该函数后，拟合得到的不同厚度桥梁钢试样的CTOD值与试验值的相对误差较小，改进后的厚度效应关系式适用于不同的桥梁钢。
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  杆端关节轴承杆端体的疲劳断裂机制

  袁兆静, 刘红宇, 邵玉佳

  机械工程材料. 2018, 42(12): 13-17,72. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812003

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  在拉压载荷作用下杆端关节轴承的杆端体发生断裂，通过断口形貌和显微组织观察，微区成分和硬度测试，分析了其疲劳断裂机制。结果表明：杆端体分别在其环与杆的过渡区域（位置A）以及与杆成45°方向的环上（位置B）发生疲劳断裂；杆端体环的内表面与关节轴承外圈的外表面之间存在严重的微动磨损，导致裂纹萌生；在拉压载荷作用下，位置B处的微裂纹首先扩展并导致断裂，位置B处的断裂使位置A处的受力方向发生改变，杆端体发生倾斜导致位置A处开裂和杆端体的最终断裂。
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  多技术联用鉴别含铜物料固体废物属性

  咸洋, 闵红, 朱志秀, 周海明, 张琳琳

  机械工程材料. 2018, 42(12): 18-20,26. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812004

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  根据进口铜精矿货物物理性状的不同分别进行取制样，采用X射线荧光光谱、X射线能量散射谱、X射线衍射等技术对试样进行化学成分和物相组成分析，并与铜精矿及多种含铜废物的特征参数进行比对，从而得到含铜物料固体废物的属性。结果表明：该批货物中黑色货物的物理性状及化学成分较为均匀，主要物相为黄铜矿、黄铁矿和石英，与铜精矿的相符；灰绿色货物的物理性状不均匀，不同部位的化学成分差异大，物相组成复杂，推断为铜矿渣等含铜废料在湿法冶炼过程中产生的固体废物。
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  不同缺口形式小冲杆试样测试3Cr1MoV钢韧脆转变温度的对比

  周腾飞, 关凯书

  机械工程材料. 2018, 42(12): 21-26. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812005

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  将加氢反应器中的3Cr1MoV钢试块加工成直线型U型和V型缺口试样，并在-196~25℃进行小冲杆试验，对比研究了2种缺口形式试样的载荷-位移曲线、断口形貌以及E_sp/F_m（E_sp为断裂能，F_m为最大载荷）-温度曲线。结果表明：V型缺口试样的载荷-位移曲线在温度低于-140℃下存在pop-in现象；U型缺口试样的载荷-位移曲线光滑，随着温度的降低，其最大载荷先增后降，最大位移减小；在相同试验温度下，2种缺口形式试样的断口形貌差异不大；U型缺口试样的E_sp/F_m-温度曲线具有明显的上下平台，其拟合相关系数高于V型缺口试样的，因此U型缺口试样比V型缺口试样更适用于小冲杆试验评估韧脆转变温度。
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  切环法和盲孔法测试大口径厚壁X80钢级埋弧焊管的残余应力

  熊庆人, 杨扬, 许晓锋, 吕华

  机械工程材料. 2018, 42(12): 27-30,67. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812006

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  采用切环法和盲孔法测试了规格均为1 219 mm×22.0 mm的X80钢级螺旋缝埋弧焊管（SAWH焊管）和直缝埋弧焊管中UOE焊管和JCOE焊管的残余应力，并进行了对比分析。结果表明：切环试验后，SAWH焊管的周向张开量、轴向及径向错位均较大，残余应力较高，平均残余应力为148.7 MPa；UOE焊管和JCOE焊管的周向张开量较小，无轴向及径向错位，残余应力较小，平均残余应力分别为37.0，69.3 MPa。采用盲孔法测得SAWH焊管外表面的周向和轴向平均残余应力分别为132.1，160.9 MPa，内表面的分别为-218.0，-185.5 MPa，整体残余应力水平较直缝埋弧焊管的高。建议将规格为1 219 mm×22.0 mm的X80钢级SAWH焊管残余应力的控制指标定为"切口张开间距不应大于80 mm"。
新材料 新工艺
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  原位自生非连续颗粒增强钛基复合材料的组织和力学性能

  罗贤晖, 刘品旺, 宋静雯, 黄光法

  机械工程材料. 2018, 42(12): 31-35,41. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812007

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  以海绵钛、镧粉、TiB₂粉和石墨粉为原料，通过原位反应分别制备得到1%（体积分数，下同）La₂O₃、5%TiB+1%La₂O₃、5%TiC+1%La₂O₃等3种增强体增强钛基复合材料，研究了复合材料的显微组织和力学性能，并与相同工艺所得纯钛的进行了对比。结果表明：复合材料的基体组织为α-Ti，原位生成的La₂O₃呈颗粒状或短棒状，TiB呈短纤维状，并沿锻造方向排列，TiC呈等轴状和不规则形状；所得钛基复合材料的硬度、抗拉强度和屈服强度均显著高于纯钛的，断后伸长率低于纯钛的。
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  Fe₆₀Cr₅Mo₂Ni₂W₂Mn₁C₄Si₇B₁₇非晶合金的纳米压痕力学性能

  郑涵文, 疏小勇, 李洋, 赵建平

  机械工程材料. 2018, 42(12): 36-41. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812008

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  采用甩带法制备出新型Fe₆₀Cr₅Mo₂Ni₂W₂Mn₁C₄Si₇B₁₇非晶合金，在室温、不同峰值载荷（3，5，7，9，12 mN）和不同加载速率（1，2，3，4，5 mN·s^-1）下对此非晶合金进行纳米压痕试验，研究了加载速率和峰值载荷对其弹性模量、纳米压痕硬度和蠕变行为的影响。结果表明：试验合金为完全非晶态，其纳米压痕硬度和弹性模量均较高；随着峰值载荷的增大（即压入深度的增大），试验合金的纳米压痕硬度减小，表现出较明显的尺寸效应，弹性模量略有降低；随着加载速率的增加，纳米压痕硬度和弹性模量均增大；在纳米压痕试验的保载阶段，试验合金发生蠕变，其最大蠕变位移随峰值载荷或加载速率的增加而增大，蠕变应力指数则随峰值载荷的增加或加载速率的减小而增大。
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  海藻酸钠/明胶溶液3D低温沉积成形线材的尺寸精度

  曹武举, 马志勇, 刘安邦, 张家彬

  机械工程材料. 2018, 42(12): 42-46. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812009

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  以海藻酸钠/明胶溶液为打印材料，采用3D低温沉积成形（LDM）技术在6℃成形环境下打印成线材，对比研究了挤出压力、溶液黏度和喷头速度对试验得到的和理论计算得到的挤出胀大率和挤出拉伸率的影响，确定了最佳打印参数，并探讨了在最佳打印参数下打印件的尺寸精度。结果表明：线材的挤出胀大率随溶液黏度的增加而减小，随挤出压力的增加而增大，挤出拉伸率随喷头速度的增加而增大；最佳打印参数为溶液黏度1.26 Pa·s、挤出压力80 kPa、喷头速度8 mm·s^-1，此时线材的成形效果较好，试验值和理论计算值的相对误差最小；在最佳打印参数下，基于挤出胀大率和挤出拉伸率的理论计算结果对打印件尺寸进行调整，调整后打印出的矩形件和空心圆环实际尺寸与设计尺寸的相对误差小于5%，打印精度较高。
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  铁路车辆用高强耐候钢的开发

  胡德勇, 高秀华, 周海峰, 徐立山, 安会龙, 刘向明, 吴红艳

  机械工程材料. 2018, 42(12): 47-52. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812010

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  开发了Q500NQR1和Q550NQR1高强耐候钢，研究了其显微组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明：2种耐候钢的显微组织均由铁素体、珠光体和贝氏体组成，其综合力学性能优良，满足铁道车辆用钢的指标要求；在周期浸润腐蚀72 h后，Q500NQR1和Q550NQR1耐候钢的相对腐蚀速率（对比材料为Q345B钢）分别为44.5%和40.1%，耐大气腐蚀性能优良，满足铁路用耐候钢的标准要求；随着腐蚀时间的延长，2种耐候钢表面的腐蚀产物逐渐变成球状团簇，且球状团簇间变得紧密，对钢基体的保护作用增强。
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  热等静压工艺对选区激光熔化成形Hastelloy X合金持久性能的影响

  许鹤君, 李勇, 祁海, 巴发海

  机械工程材料. 2018, 42(12): 53-57,63. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812011

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  在4组工艺参数（1 100℃/100 MPa/1 h，1 175℃/160 MPa/1 h，1 175℃/160 MPa/2 h，1 175℃/100 MPa/2 h）下对选区激光熔化（SLM）成形Hastelloy X合金试样进行热等静压（HIP）处理，并在815℃、105 MPa条件下进行了持久试验，研究了HIP工艺对试样显微组织和持久性能的影响。结果表明：HIP处理前试样的显微组织由细小柱状晶和树枝晶组成，经HIP处理后，晶粒长大，晶界上析出碳化物；在1 175℃下HIP处理后，试样的断后伸长率和断面收缩率均显著高于HIP处理前和在1 100℃下HIP处理后的，且显微组织和持久性能的各向异性减小；较长的HIP时间或较低的HIP压力会缩短试样的断裂时间，降低其断后伸长率和断面收缩率；当HIP工艺参数为1 175℃/160 MPa/1 h时，试样的持久性能相对较好，裂纹的消除效果也较好。
材料性能及应用
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  热输入对激光焊接800 MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

  王瑾, 陆岚

  机械工程材料. 2018, 42(12): 58-63. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812012

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  在不同热输入（1.27，1.52，1.90 kJ·cm^-1）下对800 MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊，研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明：热输入对焊接接头显微组织的影响很小，3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体，热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体（M-A）组元，混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元；随着热输入的增加，热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大，细晶区的变化较小；热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小，拉伸断裂位置均位于母材中；随着热输入的增加，焊缝区冲击功先增大后降低，当热输入为1.52 kJ·cm^-1时达到最大，冲击断口都为韧性断口。
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  10Ni3MoVD钢锻件的低温韧性

  王利, 章小浒

  机械工程材料. 2018, 42(12): 64-67. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812013

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  将10Ni3MoVD钢锭按锻造比大于3.5锻造成钢板并进行调质热处理，研究了其显微组织、拉伸性能和低温韧性。结果表明：试验钢的显微组织主要由回火索氏体和贝氏体组成，不同厚度位置的晶粒度均不低于9.5级；试验钢的拉伸性能满足NB/T 47009-2017标准中的指标要求；在-50℃下，试验钢的冲击韧性优良，总冲击吸收能量不低于176 J，晶状断面率低于20%，侧膨胀值大于2.25 mm，表层及1/4厚度位置的无塑性转变温度分别为-75，-65℃。
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  CT80钢级连续油管焊接接头在不同质量分数NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

  雒设计, 张辉, 韩礼红

  机械工程材料. 2018, 42(12): 68-72. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812014

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  采用动电位极化技术和电化学阻抗谱测试方法研究了CT80钢级连续油管焊接接头的母材和焊缝在不同质量分数（3.5%，5.0%，7.0%）NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明：在不同质量分数NaCl溶液中，母材和焊缝的极化曲线均呈典型的阳极溶解特征，没有钝化现象；随着NaCl质量分数（即Cl^-1浓度）的增加，母材和焊缝的开路电位和自腐蚀电位负移，极化电阻减小，自腐蚀电流密度增大，耐腐蚀性能减小；母材的热力学稳定性和耐腐蚀性能优于焊缝的。
物理模拟与数值模拟
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  工业纯钛TA2的室温压缩蠕变预测模型

  张梦园, 顾伯勤, 陶家辉

  机械工程材料. 2018, 42(12): 73-76,86. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812015

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  在室温下对工业纯钛TA2进行恒应力（200~550 MPa）压缩蠕变试验和恒应变速率（1×10^-5，5×10^-5，5×10^-4 s^-1）压缩试验，采用幂律方程（蠕变方程）描述了其压缩蠕变行为，利用修正的Arrhenius方程（压缩本构方程）描述了压缩流变行为；建立了压缩蠕变方程参数和压缩本构方程参数的关系式，利用蠕变临界应力修正后，得到基于压缩试验数据的室温压缩蠕变预测模型，并进行了试验验证。结果表明：工业纯钛TA2的室温压缩蠕变临界应力为252 MPa；修正后的Arrhenius方程可以很好地表征工业纯钛TA2的室温压缩变形行为；采用室温压缩蠕变预测模型计算得到的蠕变曲线与试验曲线的相对误差均在10%以内，模型较准确。
失效分析
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  30CrMnSiNi2A钢轮轴表面镀硬铬区域开裂的原因及控制措施

  李新卫, 岳珊, 王志宏, 孟保利, 潘一帆, 刘道新

  机械工程材料. 2018, 42(12): 77-82. https://doi.org/10.11973/jxgccl201812016

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  未服役30CrMnSiNi2A钢轮轴在存放一段时间后，其表面镀硬铬区域出现裂纹，通过形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、力学性能分析、氢含量及残余应力测试等方法研究了轮轴表面开裂原因，并提出了控制开裂的措施。结果表明：在电镀硬铬过程中渗入轮轴表面的氢和在磨削加工硬铬层时引入的拉应力的协同作用，导致轮轴发生氢致延迟开裂（氢脆）；通过采取改进电镀工艺、镀后及时除氢、改善镀层磨削加工工艺和增加去应力退火工序等措施，该类轮轴未再出现开裂现象。
总目录
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  《机械工程材料》2018年总目次

  机械工程材料. 2018, 42(12): 83-86.

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