2021年, 第57卷, 第12期　
刊出日期：2022-01-10

  

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专题报道(金相检验方法)
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  钢中非金属夹杂物分析

  张国滨, 宁玫, 周欣欣

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 1-7,17. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112001

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  钢中存在非金属夹杂物是不可避免的，如何正确判断和鉴定非金属夹杂物的性质十分重要。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等设备根据非金属夹杂物的光学和形态特征鉴定钢中非金属夹杂物的种类，并参照有关标准评定夹杂物的级别，结合夹杂物成分能谱定性、定量分析结果，准确确定夹杂物的组成及来源，为炼钢连铸改进生产工艺、减少有害夹杂物的数量、提高钢的纯净度、生产出高品质的钢材提供科学依据。
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  基于离子研磨技术的超低碳钢中铁素体晶粒的显示

  崔桂彬, 鞠新华, 杨瑞, 温娟, 崔阳

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 8-11. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112002

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  采用金相法和离子研磨技术对超低碳钢中铁素体晶粒的显示进行了对比和分析。结果表明：采用常规的4%硝酸酒精溶液浸蚀样品，仅有少量的铁素体晶粒界面被腐蚀出来，组织显示效果较差；采用特制的硫酸铜溶液浸蚀样品，可以清晰地显示出铁素体的晶界，但制样时的浸蚀参数不易控制，需要多次、反复地调整浸蚀参数，成功率不高。采用离子研磨技术可以清晰地显示出铁素体晶粒，其对应的离子研磨关键最优参数分别是偏转角度α为30°和研磨时间为15 min，其他参数分别为加速电压5.5 kV、输出电压1.5 kV、气体流量0.09 cm³·min^-1、样品座转速25 r·min^-1和转速模式采用360°旋转。
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  金相样品制备影响因素及金相制样实例

  韩北方, 刘莹

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 12-17. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112003

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  首先介绍了金相样品制备的各个步骤，并对每个步骤中应注意的操作重点进行了说明，然后例举了不同钢种采用自动化制样设备制备金相样品的磨抛参数和实际效果，给金相检验技术人员提供参考。
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  百米高速重轨脱碳层检验方法

  陶勇, 贾丽晖, 李继康, 胡涛, 李亚轩, 刘明辉, 雷波荣, 张彦文

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 18-20,27. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112004

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  百米高速重轨属于高碳钢，在加热过程中表面极易出现脱碳，脱碳层深度检验是百米高速重轨最重要的检验项目之一。TB/T 2344-2012标准规定脱碳层深度不大于0.50 mm，该标准规定的脱碳层检验方法与GB/T 224-2019标准中规定的检验方法不同。TB/T 2344-2012标准中脱碳层深度检验方法是测定试样表面到连续封闭铁素体网的深度；GB/T 224-2019标准中脱碳层深度检验方法则是测定试样表面至脱碳最深处深度的平均值。
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  MATLAB软件在铁路车轮钢组织定量分析中的应用

  刘吉华, 李星皓, 于丕桀, 李永健, 何成刚, 李鹏

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 21-27. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112005

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  首先采用传统定量金相方法完成两种新型铁路车轮钢中先共析铁素体占比的计算，然后采用MATLAB软件对车轮钢组织的SEM图进行灰度处理，观察到其灰度直方图为单峰分布。结合车轮钢组织SEM图的灰度直方图特点，提出了一种适合于车轮钢组织SEM图分割的改进三角形算法，算法主要思想为：连接灰度直方图波形中波峰最大值和左侧最小值形成线段，作垂直于该线段并与波形相交距离最长的垂线，垂线与直方图波形交点所对应的阈值即为选取的图像分割阈值。与传统定量金相分析方法结果相比，该方法具有较好的精确度，计算效率高，可以为计算铁路车轮钢中先共析铁素体相-珠光体相的组织比例提供借鉴。
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  金相检验在钢棒相控阵超声波探伤判定中的应用

  刘桂江, 刘希儒, 佟峂, 李鹏, 刘欣, 徐晓慧

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 28-31,37. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112006

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  选取几例典型相控阵水浸超声波探伤不合格案例，将相控阵探伤波形、A型脉冲反射法超声波探伤信号、酸浸低倍检验、高倍金相检验及能谱分析等方法结合起来，对不合格钢棒材进行判定分析。经分析制定了探伤不合格钢棒材的检验流程，总结了不同缺陷的相控阵探伤波形图谱信息，有利于建立质量问题台账，进行缺陷的快速判定。
试验与研究
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  复合喷丸对0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢表面组织和性能的影响

  李克, 朱文龙, 宋逸思, 李传维, 刘珊, 廖瑜, 姜传海

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 32-37. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112007

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  对0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢进行不同工艺的表面喷丸处理后，采用X射线应力分析和衍射分析方法研究了喷丸工艺对试样表面粗糙度、残余应力、衍射半高宽、残余奥氏体含量和显微硬度的影响。结果表明：经钢丸强力喷丸+玻璃/陶瓷丸喷丸的复合喷丸工艺处理后，试样表面粗糙度低，表面残余压应力大且分布均匀，残余压应力层深在100 μm以上，衍射半高宽、残余奥氏体含量变化明显，表面硬度显著提升。
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  化学共沉淀工艺对镍包覆碳化钨硬质合金粉体包覆质量的影响

  赵小鹏, 王义盛, 杨浩, 闵凡路, 张建峰

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 38-43. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112008

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  以碳化钨(WC)粉末和NiCl₂·6H₂O为原料，将化学共沉淀工艺和高温氢气还原工艺相结合制备了镍包覆WC复合粉体(WC-Ni)。对WC-Ni复合粉末的微观形貌、物相组成进行了表征与分析，研究了化学共沉淀工艺对镍包覆WC粉体包覆质量的影响。结果表明：在适当料液浓度、温度和沉淀剂加入体积流量条件下，通过调节晶粒成核速率、粒子间的碰撞几率和颗粒聚集程度，有利于获得分散均匀、包覆致密的WC-Ni粉末。优化工艺条件为0.4 mol·L^-1 NiCl₂+0.2 mol·L^-1(NH₄)₂C₂O₄，反应温度50 ℃，沉淀剂加入体积流量0.17 mL·s^-1。
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  管线钢冲击断口的显微分析

  郭晓静, 苏崇涛

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 44-48. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112009

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  为了解材料性能及显微组织分布如何对冲击吸收能量产生影响，对不同牌号的管线钢试样进行了摆锤冲击试验，通过光学显微镜、扫描电镜对冲击断口处夹杂物在冲击过程中的扩展情况、组织形变及二次裂纹的扩展情况等进行了分析。结果表明：冲击吸收能量与材料所能承受的最大拉应力和材料均匀塑性形变能力关系更为密切；球状夹杂物在冲击过程中形成裂纹并扩展的能力较弱；管线钢中准多边形铁素体对裂纹扩张有较好的阻碍效果。
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  工艺参数对超低碳烘烤硬化钢固溶碳含量和烘烤硬化性能的影响

  史学星, 鞠新华, 鹿宪宝, 尉冬

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 49-51. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112010

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  采用内耗仪和拉伸试验机研究了不同工艺参数(卷曲温度、退火温度、缓冷温度)对超低碳烘烤硬化钢(ULC-BH钢)的固溶碳含量和烘烤硬化性能的影响。结果表明：卷曲温度对ULC-BH钢的固溶碳含量和烘烤硬化值(BH₂值)影响较小；随着退火温度升高(780～840 ℃)，ULC-BH钢的固溶碳含量和BH₂值逐渐增大，固溶碳含量增幅为2×10^-6～3×10^-6；随着缓冷温度升高(650～710 ℃)，ULC-BH钢的固溶碳含量和BH₂值逐渐降低，固溶碳含量降幅约为1.5×10^-6。
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  X80管线钢焊接工艺热模拟

  由宗彬, 李东艳, 李烨铮, 闫臣, 刘宇

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 52-54,59. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112011

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  采用Gleeble 3500型热模拟试验机对X80管线钢进行模拟，制定出了X80管线钢的模拟焊接热影响区连续冷却转变(SHCCT)曲线，分析了显微组织和硬度随冷却速率的变化情况。结果表明：X80管线钢的冷裂纹敏感性指数小于0.2%，具有低焊接裂纹敏感性，焊接工艺的预热温度应控制在47 ℃以上，且应避免在较快的冷却速率下焊接。经过热模拟后对X80管线钢冲击吸收能量和SHCCT曲线的初步推断，X80管线钢焊接时较合理的热输入为10～20 kJ·cm^-1。
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  某高强度螺栓不同类型断口分析

  肖友强, 高安科, 陈炜锋

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 55-59. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112012

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  对SCM435钢制备的10.9级螺栓进行不同的加载，使其发生过载、疲劳和氢脆断裂，结合断裂的宏观和微观形貌，研究螺栓不同断裂类型断口的形成机理。结果表明：各断面均出现在螺纹部位，且微观特征明显，过载断口均表现为韧窝特征，其中盲孔拧断断口的韧窝为剪切韧窝；疲劳断口疲劳辉纹鲜明，高、低周疲劳断口的疲劳区面积占整个断面的2/3和1/2；氢脆断口晶粒清晰，沿晶断裂特征显著。不同类型的断口中，拧紧+拉伸断口缩颈和螺纹伸长最为明显，高、低周疲劳断口基本没有缩颈和伸长，其余类型的螺纹断口略有伸长。
试验技术与方法
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  金属线材扭转性能的测量不确定度评定

  彭萌, 孙小波, 郗涛

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 60-62. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112013

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  介绍了金属线材扭转性能测量不确定度的产生原因，并对某70E钢丝进行了金属线材扭转性能试验，建立了该次金属线材扭转性能试验的数学模型并给出了测量不确定度计算公式，计算出了该次金属线材扭转性能试验的测量不确定度。结果表明：该70E钢丝的金属线材扭转性能的测量值落在[34.5-5.99，34.5+5.99]格内的可能性为95%。
质量控制与失效分析
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  石化装置异径三通管件泄漏原因

  顾宝兰, 于海洋, 李修能, 徐彤

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 63-67. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112014

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  某石化装置上使用的异径三通管件在水压试验过程中出现了泄漏。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、断口及能谱分析、力学性能试验等方法对该异径三通管件的泄漏原因进行了分析。结果表明：该异径三通管件本身存在铸造夹杂(渣)和制管过程中产生的折叠缺陷，在冷挤压过程中沿原始缺陷在变形量最大的过渡径部位产生裂纹，因而在后续水压试验时发生泄漏。
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  YL82B盘条黑心白点断口的形成原因

  冯紫萱

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 68-70. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112015

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  YL82B盘条经过20 d自然时效后进行拉伸试验，试样断口表现为黑心白点的平齐断口。通过化学成分分析、金相检验及断口宏微观分析等方法对出现该断口的原因进行了分析。结果表明：YL82B盘条黑心白点平齐断口形成的主要原因是试样中心存在网状渗碳体或马氏体，部分存在大颗粒状夹杂物。这些网状渗碳体、马氏体或大颗粒夹杂物是导致断面收缩率不合格的主要原因。
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  汽轮机高温螺栓断裂原因

  陈亮平, 何朋非, 张仁魁

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 71-74. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112016

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  某汽轮机的高温螺栓在机组运行过程中发生了断裂，采用宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、宏观组织检验、金相检验、断口分析等方法，对高温螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明：该汽轮机的高温螺栓晶粒较粗大，且长期在高温高压环境下服役，造成碳化物逐步析出、材料冲击韧性下降。在机组启、停机及机组负荷波动带来的冲击应力下，该高温螺栓最终发生了脆性断裂。
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  玻璃钢集油管道泄漏原因

  陈庆国, 李磊, 燕自峰, 齐国权, 王鹏, 朱丽霞

  理化检验—物理分册. 2021, 57(12): 75-78. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl202112017

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  某油田玻璃钢集油管道发生泄漏失效。通过宏观观察、尺寸测量、玻璃化转变温度测试、树脂含量测试及微观分析等方法，对管道泄漏失效的原因进行了分析。结果表明：在弯曲应力或以弯曲应力为主的复合载荷作用下，管道接头应力集中处(外螺纹根部位置)所受应力超过材料能承受的极限应力而发生横向断裂造成泄漏，此应力主要来源于地层沉降和其他外力。