2018年, 第42卷, 第2期　
刊出日期：2018-02-20

  

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  机械工程材料. 2018, 42(2): 0-0.

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试验研究
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  微量添加钒对CrNiMo系锻钢超塑性的影响

  郭红伟, 韩建民, 李志强, 刘小龙

  机械工程材料. 2018, 42(2): 1-7,94. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802001

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  对比研究了未添加和添加钒的CrNiMo系锻钢在25，400，600，800℃的拉伸性能和拉伸后的显微组织演变，分析了钒对试验钢超塑性的影响。结果表明：随着试验温度的升高，两种试验钢的强度下降、塑性增大，未添加钒的试验钢在800℃的伸长率为71%，添加钒后达到154%，表现出超塑性；未添加钒的试验钢的显微组织为均匀的板条状马氏体，添加钒后的为马氏体+残余奥氏体+碳化钒，碳化钒起到细晶强化和析出强化作用；高温软化作用削弱了碳化钒的强化作用，但增强了其塑韧化作用。
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  TiB+TiC+La₂O₃三元颗粒增强IMI834钛基复合材料的裂纹扩展行为

  冯家浩, 韩远飞, 黄光法, 毛建伟, 吕维洁

  机械工程材料. 2018, 42(2): 8-12. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802002

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  利用原位合成法制备了TiB+TiC+La₂O₃三元颗粒增强IMI834钛基复合材料并进行锻造和去应力退火处理，研究了其显微组织、拉伸性能和裂纹扩展行为。结果表明：原位生成的TiB，TiC，La₂O₃增强颗粒均匀分布于钛合金基体中，增强体界面洁净，但部分TiB增强体发生破碎；复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为1 010 MPa和1 150 MPa，比IMI834钛合金的分别提高了9%和8%；在缺陷分布较少区域，复合材料中的裂纹以沿晶扩展为主，扩展路径曲折，在缺陷分布较多区域，破碎增强体引入的缺陷改变了裂纹扩展方向。
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  SV30轴承钢奥氏体化时第二相的溶解及淬火相变特性

  方志波, 张艳君, 闵永安, 顾家铭, 陈鹏飞

  机械工程材料. 2018, 42(2): 13-17,68. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802003

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  利用DIL805A型相变仪对SV30轴承钢进行了990~1 070℃保温10 min和1 030℃保温0~100 min的淬火处理，研究了淬火前后试验钢的显微组织、硬度和残余奥氏体含量，分析了第二相溶解行为和淬火相变特性。结果表明：当淬火温度由990℃升高到1 070℃时，钢中的M₂₃C₆型碳化物溶解速率变快，但M₂N型氮化物在1 050℃或以上温度时才能大量溶解；当在1 070℃保温10 min时碳化物能够完全溶入奥氏体中，但仍有质量分数约为6.3%氮化物未溶入；在1 010~1 030℃保温10~30 min淬火后，试验钢的硬度达到58 HRC以上，在1 030~1 070℃淬火后，试验钢中含有体积分数为30%~50%的残余奥氏体。
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  钎焊温度对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢钎焊接头组织与力学性能的影响

  陈思杰, 闫瑞峰, 李报

  机械工程材料. 2018, 42(2): 18-21,26. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802004

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  以L304银焊片为钎料，对YG8硬质合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢进行高温氩气保护钎焊，通过显微组织观察、能谱分析、硬度测试、室温剪切试验等，研究了钎焊温度对钎焊接头组织及力学性能的影响。结果表明：随着钎焊温度的升高，接头焊缝的组织更加均匀致密，钎料逐渐熔化且充分填充焊缝，钎焊质量变好，但当钎焊温度高于920℃时，钎焊接头出现过热现象，组织粗大，钎焊质量变差；随着钎焊温度的升高，钎焊接头的剪切强度和显微硬度均呈先增大后减小的趋势；当钎焊温度为910℃时，钎焊接头的剪切强度为147.5 MPa，显微硬度为194 HV，钎焊接头的综合力学性能最好。
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  CAP1400蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织

  薛小怀, 王志颖, 李天宇, 李郅远, 杨巨文, 张文杨, 张茂龙

  机械工程材料. 2018, 42(2): 22-26. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802005

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  使用光学显微镜和扫描电镜研究了CAP1400蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织，该压力边界焊接接头由SA508Gr.3Cl.2钢母材、热影响区、堆焊层和对接焊缝组成。结果表明：接头母材的显微组织为细小回火贝氏体，焊接热影响区的为粗大马氏体，不锈钢堆焊层的为柱状奥氏体和少量铁素体，镍基合金堆焊和对接焊缝的组织主要为柱状奥氏体；在多层多道焊接热循环作用下，不锈钢堆焊层和镍基合金对接焊缝中的奥氏体都发生了再结晶，奥氏体基体上有碳化物析出相。
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  AZ31B镁合金在高周疲劳过程中的加工硬化/软化行为及温度变化

  刘斐, 闫志峰, 贺秀丽, 王凤兰, 王钟楠, 李程浩, 李永莲

  机械工程材料. 2018, 42(2): 27-30,34. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802006

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  使用红外热像仪测试AZ31B镁合金在疲劳和拉伸过程中的温度变化，并对疲劳后的AZ31B镁合金试样进行拉伸试验，研究了疲劳过程中该合金的加工硬化/软化行为。结果表明：当疲劳时的最大应力高于其疲劳强度时，AZ31B镁合金在疲劳过程中的温度变化可依次分为初始升温阶段、温度下降阶段、温度稳定阶段、快速升温阶段和断裂后自然降温阶段；随循环次数增加，试样交替发生加工硬化和软化，导致疲劳后试样的抗拉强度呈先增后降再增的变化趋势；由于疲劳时不同应力水平引起了不同程度的加工硬化，使得疲劳后试样的抗拉强度随疲劳时最大应力的增大而增大。
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  IF钢晶界的微观力学性能及其对宏观力学性能的影响

  申宇, 张珂, 岑风, 褚峰

  机械工程材料. 2018, 42(2): 31-34. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802007

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  利用纳米压痕技术对不同晶粒尺寸无间隙原子钢（IF钢）晶界的微观力学性能进行表征，并测试了IF钢的维氏硬度和拉伸性能，分析了晶界微观力学性能对宏观力学性能的影响。结果表明：不同尺寸晶粒内的纳米压痕硬度和弹性模量基本一致，但晶粒尺寸较小试样的平均纳米压痕硬度约为3.12 GPa，比晶粒尺寸较大试样的（2.36 GPa）更高，平均模量约为205 GPa，低于晶粒尺寸较大试样的（210 GPa），晶粒尺寸较小试样的维氏硬度和抗拉强度明显高于晶粒尺寸较大试样的；晶界的纳米压痕硬度（3.25 GPa以上）比晶粒内的（2.61 GPa）更高而弹性模量略低是导致宏观力学性能差异的主要原因。
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  960 MPa级铌钛微合金化超高强钢第二相粒子的溶解行为

  惠亚军, 潘辉, 李文远, 刘锟, 陈斌, 崔阳

  机械工程材料. 2018, 42(2): 35-39. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802008

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  采用透射电镜与能谱仪研究了960 MPa级铌钛微合金化超高强钢在不同加热温度及保温时间下第二相粒子的溶解行为。结果表明：试验钢中含有凝固过程中析出的尺寸大于1 μm的方形TiN粒子，在锻造过程中应变诱导析出的尺寸为200 nm~1 μm的方形、椭球形TiS或Ti（C，S）粒子及尺寸小于500 nm的方形、球形、椭球形（Nb，Ti）（C，N）析出相；随着加热温度的升高，第二相粒子的数量减少，尺寸增大，随着保温时间的延长，小尺寸第二相粒子的数量减少，大尺寸第二相粒子的数量增加且其棱角变得模糊，这些粒子均为铌与钛的复合析出物；为保证铌、钛的碳氮化物能够充分溶解于奥氏体中并具有合适的奥氏体晶粒尺寸，960 MPa级铌钛微合金化超高强钢合适的加热温度为1 250℃，保温时间为80 min。
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  钻头用15CrNiMn钢奥氏体的连续冷却转变

  侯环宇, 梁爱国, 安治国, 陈红卫, 史远

  机械工程材料. 2018, 42(2): 40-42. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802009

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  采用DIL805L型膨胀仪测得了钻头用15CrNiMn钢的奥氏体连续冷却转变（CCT）曲线，研究了试验钢在不同冷却速率下的相变过程、显微组织和硬度。结果表明：试验钢在很宽的冷速范围内均出现贝氏体组织，铁素体、珠光体转变区和贝氏体转变区完全分离；随着冷却速率增加，试验钢的室温组织逐渐细化，硬度明显增大。
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  46MnVS6非调质钢的过冷奥氏体连续冷却相变

  史远, 戴观文, 安治国, 罗扬

  机械工程材料. 2018, 42(2): 43-46,73. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802010

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  采用淬火膨胀仪、光学显微镜、维氏硬度计等研究了完全奥氏体化46MnVS6非调质钢经不同冷却速率冷却至室温后的显微组织和显微硬度，测定了其过冷奥氏体连续冷却转变（CCT）曲线，探讨了合金元素及冷却速率对过冷奥氏体连续冷却相变的影响。结果表明：46MnVS6钢的CCT曲线可分为高温转变区域、中温转变区域和低温转变区域，且中、低温转变区域互相分离；当冷却速率小于2℃·s^-1时，组织主要为铁素体和珠光体，随着冷却速率的增大，铁素体和珠光体含量减少，平均晶粒尺寸减小，马氏体含量增加，当冷却速率大于5℃·s^-1时，组织主要为马氏体；随着冷却速率从0.5℃·s^-1增大至60℃·s^-1，46MnVS6钢的显微硬度由285 HV1增至683 HV1。
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  改性3003铝合金中粗大金属间化合物的形成机理及解决措施

  张海锋, 陈琴

  机械工程材料. 2018, 42(2): 47-51,57. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802011

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  通过化学成分分析、显微组织观察、显微硬度测试、扫描电镜观察及能谱分析等方法，研究了改性3003铝合金中粗大金属间化合物的形貌及其对性能的影响，探讨了其形成机理，并提出控制粗大金属间化合物的工艺措施。结果表明：改性3003铝合金铸锭中存在平均尺寸大于100 μm的粗大金属间化合物，平均硬度为315 HV，比基体的高很多；金属间化合物的形成与铁、钛、锰等元素的偏析有关，当铝合金中铁元素的质量分数控制在0.13%以下时，可以避免粗大金属间化合物的形成。
新材料 新工艺
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  激光气体氮化原位合成制备TiN/Ti₃Al复合涂层及其抗高温冲蚀性能

  宿冠群, 付尧, 张显程, 王正东, 涂善东

  机械工程材料. 2018, 42(2): 52-57. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802012

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  通过在氮气中加入铝粉，采用激光气体氮化技术在Ti-6Al-4V钛合金表面原位制备了TiN/Ti₃Al复合涂层，研究了涂层的微观形貌、物相组成、硬度分布以及抗含SiC和SiO₂颗粒的高温高速水蒸气冲蚀的能力。结果表明：涂层的表面硬度为（1 400±50）HV，是Ti-6Al-4V钛合金的4倍；用SiC颗粒冲蚀较短时间或用SiO₂颗粒冲蚀后，涂层的冲蚀质量损失随冲蚀角度的增大而增加，Ti-6Al-4V钛合金的则减小；在相同冲蚀角度下，涂层的冲蚀质量损失随冲蚀颗粒硬度的增加而增大，Ti-6Al-4V合金的冲蚀质量损失在较小冲蚀角度时也遵循此规律，但在较大冲蚀角度下，质量损失的变化不大。
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  活性炭/膨胀石墨复合材料的制备、表征及其对罗丹明B的吸附性能

  付猛, 刘鹏, 陈志刚

  机械工程材料. 2018, 42(2): 58-63. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802013

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  以果糖为碳源、磷酸为活化剂，采用浸渍活化工艺制备活性炭/膨胀石墨（AC/EG）复合材料，使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、氮气吸脱附仪、傅立叶变换红外光谱仪及紫外-可见分光光度计等设备研究了其微观结构及对罗丹明B的吸附性能，并分析了AC膜的形成机理。结果表明：以流动性更好的果糖为碳源是实现AC膜包覆EG的重要因素，AC/EG复合材料具有分级多孔、孔孔相通的特征；当加入磷酸的质量为7.2 g、活化温度为500℃、活化时间为2 h时，复合材料的比表面积和中孔容均最大，分别为863.34 m²·g^-1和0.396 cm³·g^-1，对罗丹明B的吸附量为626.12 mg·g^-1。
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  Ti6Al4V钛合金QPQ盐浴复合处理工艺的优化

  刘响, 刘利国, 孙宝勇, 李冰月, 柯学峰

  机械工程材料. 2018, 42(2): 64-68. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802014

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  通过扫描电镜和X射线衍射仪对QPQ（淬火-抛光-淬火）盐浴复合处理后Ti6Al4V钛合金的显微组织和相组成进行分析，采用正交试验法研究共渗时间、共渗温度、氧化时间和氧化温度等4个参数对钛合金耐磨性的影响，并与盐浴氮碳共渗钛合金试样进行对比。结果表明：QPQ盐浴复合处理后，Ti6Al4V钛合金表面形成的渗层由表面至内部依次为氧化层、化合物层、扩散层；当钛合金在610℃共渗1.5 h，400℃氧化40 min时，其平均磨损量最小，为1.11 mg，比氮碳共渗试样的降低了38.3%；当钛合金在580℃共渗3.5 h，400℃氧化40 min时，其平均摩擦因数最小，为0.246 7，比氮碳共渗试样的降低了21.8%；经过优化的QPQ盐浴复合处理后，钛合金的耐磨性得到明显提高。
材料性能及应用
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  5 mm厚6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织及性能

  戴忠晨, 云中煌, 付宁宁, 吉华, 朱君, 邓建峰, 郭伟强

  机械工程材料. 2018, 42(2): 69-73. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802015

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  采用自主设计的双轴肩搅拌工具对5 mm厚6005A-T6铝合金进行搅拌摩擦对接焊，研究了接头的组织和性能。结果表明：焊缝成形较好，焊接接头由焊核区、热机影响区、热影响区及母材组成，前进侧热影响区和热机影响区分界明显；接头横截面硬度呈"W"形分布，前进侧热机影响区和热影响区界面处硬度最小，约为60 HV；接头的抗拉强度为205 MPa，拉伸断裂方式为韧性断裂，断裂位置位于前进侧热机影响区和热影响区界面处；接头的条件疲劳极限为96.6 MPa，裂纹源为靠近上表面的氧化物夹杂，疲劳断口瞬断区呈韧窝形貌。
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  表面爆炸喷涂WC涂层对GCr15轴承钢抗疲劳性能的影响

  熊晓晨, 燕怒, 姜雨

  机械工程材料. 2018, 42(2): 74-77. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802016

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  采用爆炸喷涂技术在GCr15轴承钢表面制备一层WC涂层，通过疲劳试验研究了爆炸喷涂后轴承钢的抗疲劳性能，并与未喷涂轴承钢进行对比。结果表明：爆炸喷涂后GCr15轴承钢的疲劳寿命缩短、抗疲劳性能降低；未喷涂轴承钢的疲劳裂纹源为其表面因机械加工产生的微小划痕、非金属夹杂物以及晶体滑移带，爆炸喷涂后轴承钢的疲劳裂纹源为WC涂层中的孔状缺陷和界面附近轴承钢中的非金属夹杂物。
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  激光-MAG和MAG焊接Weldox960钢接头的组织与性能对比

  李毅, 朱鹏霄, 陈波, 范汇吉, 崔海霞, 唐彩, 靳鑫

  机械工程材料. 2018, 42(2): 78-81,87. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802017

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  分别采用激光-活性气体保护电弧焊（Laser-MAG焊）和MAG焊对Weldox960钢板进行焊接，对比分析了两种工艺焊接接头的显微组织及性能。结果表明：Laser-MAG焊接接头热影响区粗晶区的平均晶粒尺寸较小，为48 μm，而MAG焊接接头的为95 μm，两种焊接接头的显微组织基本相同，焊缝区组织为细小粒状贝氏体，细晶区组织为细小板条马氏体和粒状贝氏体，部分相变区组织为铁素体+粒状贝氏体；Laser-MAG焊接接头的热影响区宽度小于MAG焊接接头的，软化带也较窄，其拉伸性能和冲击性能均优于MAG焊接接头的，条件疲劳极限为320 MPa，高于MAG焊接接头的。
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  油田苛刻环境中2205双相不锈钢的腐蚀行为

  赵国仙, 王雅倩, 计玲, 梁建军, 谢俊峰, 吕祥鸿

  机械工程材料. 2018, 42(2): 82-87. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802018

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  模拟了油田酸化完井全过程和产出工况，结合电化学分析研究了2205双相不锈钢在这两种环境中的腐蚀行为。结果表明：试验钢在含CO₂气体的地层水中发生轻微的均匀腐蚀，在CO₂分压为4.80 MPa、试验温度为220℃下的均匀腐蚀速率仅为0.002 1 mm·a^-1；在酸化完井全过程腐蚀时，试验钢发生明显的铁素体相选择性溶解腐蚀，腐蚀速率最小为0.523 6 mm·a^-1，远高于其在含CO₂气体地层水中的腐蚀速率；在新配制酸溶液中腐蚀时，试验钢处于活化状态，腐蚀速率较大，在含0.1 MPa CO₂气体的地层水中，试验钢阳极区出现钝化现象，腐蚀速率显著降低。
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  ZG45钢表面镍钴基熔覆层的显微组织与耐腐蚀性能

  王建儒, 杨贵荣, 宋文明, 王富强, 张玉福, 李健, 马颖

  机械工程材料. 2018, 42(2): 88-94. https://doi.org/10.11973/jxgccl201802019

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  采用真空熔覆技术在ZG45钢基体表面制备了不同镍钴配比，以及分别添加不同质量分数WC，石墨（G）+WC的镍钴基熔覆层，研究了熔覆层的显微组织、物相组成，以及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层的组织致密，与基体实现了冶金结合，G+WC/镍钴合金熔覆层中主要组成相有Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、Ni₃Si、CrB、FeC₃W、WC、C和γ-Ni-Co固溶体，镍钴合金熔覆层的耐腐蚀性能比基体的好，且随钴含量增加而提高；随着WC或G含量的增加，WC/镍钴合金熔覆层和G+WC/镍钴合金熔覆层的自腐蚀电流密度均先减小后增大；G+WC/镍钴合金熔覆层表面主要发生局部腐蚀，局部腐蚀坑主要出现在WC与G颗粒集中分布的区域。