金属热处理杂志

金属热处理杂志2026年第3期

• 稀土Ce对低合金马氏体钢显微组织和冲击性能的影响

  马国强, 于彦冲, 韩建超, 牛泽鹏, 韩富银

  为改善ZG25CrNiMo低合金马氏体钢的综合力学性能,设计稀土Ce含量(质量分数)分别为0%、0.0060%、0.0096%和0.0150%的试验钢,研究了不同稀土Ce含量对钢中夹杂物、显微组织及冲击性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:未加稀土Ce时,钢中夹杂物主要为形状不规则且粗大的夹杂物;添加稀土Ce后,钢中夹杂物转变为类球状夹杂物。随着稀土Ce含量的增加,夹杂物的数量密度先降低后趋于平缓,夹杂物的平均尺寸先减小后增大,在0.0060Ce钢达到最小。热处理后(980 ℃×1 h正火+675 ℃×1 h高温回火+970 ℃×1 h淬火+205 ℃回火1 h),试验钢的组织均为马氏体,相比于0Ce钢,含Ce钢中马氏体包(Packet)和马氏体块(Block)的平均尺寸逐渐减小,这是由于Ce在钢中形成的夹杂物可以作为δ-Fe形核的核心。添加稀土Ce后,试验钢的室温冲击性能逐渐减小,但最终仍高于0Ce钢,其中0.0060Ce钢冲击吸收能量最高为43 J,这是由于在受冲击时,含Ce钢中更细小的组织和夹杂物可以阻碍裂纹的扩展和萌生,使钢材能吸收更多的能量。

• Cr元素和等温温度对海洋工程用钢组织与硬度的影响

  孙拓, 张可, 徐高山, 田云生

  采用Gleeble-3800热模拟试验机、金相显微镜、硬度计和JMatPro热力学软件研究了Cr元素及等温温度对高强海洋工程用钢组织与硬度的影响。结果表明:随着等温温度由500 ℃升高至550 ℃,组织为铁素体与粒状贝氏体,随着温度升高粒状贝氏体增多与组织粗化相耦合,导致无Cr钢与含Cr钢的硬度变化较小,分别为(230±4) HV0.5与(259±3) HV0.5;在580~640 ℃较高温度等温时,组织逐渐转变为铁素体+下贝氏体,下贝氏体由板条贝氏体和少量细小的粒状贝氏体构成,且下贝氏体比例随温度升高而增加,导致无Cr钢和含Cr钢硬度分别由233 HV0.5和262 HV0.5升至249 HV0.5和277 HV0.5。Cr元素可降低铁素体和贝氏体转变起始温度,推迟过冷奥氏体转变,从而细化组织、促进贝氏体板条化,提高硬度。在610~640 ℃等温快冷后的组织为软相铁素体+硬相下贝氏体,软硬相比例可通过等温工艺调控。

• Cr、Mo合金化对NbTiZr基中熵合金组织和高温氧化行为的影响

  徐连波, 李鑫磊, 贵永亮, 韩尚达, 蒋德华, 周金龙

  为改善NbTiZr中熵合金高温抗氧化性能,引入Cr、Mo元素对其进行合金化。利用金相显微镜、扫描电镜对其组织进行观测,并在800 ℃进行氧化试验。结果表明,原始NbTiZr合金具有BCC单相结构的树枝晶,添加Cr元素后,在BCC相基础上有Laves相的析出,而添加Mo元素后,转变为BCC单相结构的等轴晶。800 ℃氧化试验表明,原始NbTiZr合金未产生保护性氧化层,表现出较差抗氧化性。Cr元素的引入后,使合金表面有复合氧化物层形成,其中CrNbO4有效阻碍了氧的扩散,显著降低氧化速率。添加Mo元素后,合金中有MoO3挥发产生了孔洞和裂纹,但同时合金表面Nb2Zr6O17的形成促进复合氧化物层生成,起到良好的保护作用。Cr和Mo合金化均提高了NbTiZr合金的高温抗氧化能力。

• 稀土Ce对低合金耐磨钢淬火组织与力学性能的影响

  鲍小光, 田方铖, 谭会杰, 王海燕, 高雪云

  采用SEM、EBSD、TEM等微观表征技术,结合拉伸性能及冲击性能试验,系统研究了未加稀土Ce与添加0.003%Ce的低合金耐磨钢880 ℃×15 min淬火后的显微组织演变及力学性能变化规律。结果表明:添加稀土Ce后,试验钢的显微组织得到细化,晶粒尺寸和马氏体板条间距均有所减小,晶内取向差(KAM)平均值由0.90°降低至0.77°,拉伸断口韧窝的数量增多、尺寸明显减小,抗拉强度和屈服强度均实现了有效提升;-40 ℃冲击断口韧窝比例增加,低温冲击性能显著提升,20、0、-20和-40 ℃的冲击吸收能量分别提高9.7%、17.4%、18.6%和34.9%。

• 成分与热处理对挤压铸造Al-Mg-Si合金组织与性能的影响

  章科举, 金康, 张靖炜, 张波, 陈林, 张洋, 董旭刚, 潘成海

  通过添加Al-Ti-B细化剂与提高Mg含量(1.450%,质量分数)两种方案,系统探讨了合金成分微调对挤压铸造Al-Mg-Si铝合金组织与热处理响应行为的影响机制。结果表明,成分的改变主导了材料的最终性能。T4热处理(固溶+自然时效)后,添加Al-Ti-B细化剂组因细晶结构得以保留,其性能与基准组接近;而高Mg组因晶界处热稳定性高的粗大脆性π相(Al8FeMg3Si6)在固溶处理后未充分溶解,严重破坏了基体的连续性,其抗拉强度低于其他两组。T6热处理(峰值时效)后,高Mg组因π相消耗强化元素,时效强化响应微弱,性能持续下降,而细化剂组则通过细晶与高密度β″析出相的协同强化效应,获得了最高抗拉强度(341.17 MPa),但其断后伸长率的下降揭示了强度与塑性之间的倒置关系。本研究阐明了Al-Mg-Si铝合金进行成分设计时维持元素平衡的重要性,明确指出过量Mg引发的π相危害,并为“细晶化+峰值时效”工艺制备高强度挤压铸件提供了关键依据。

• Ce对Q355钢带状组织与性能的影响

  王飞, 牛金泓, 张涛, 王俊利, 吴有超, 任秀凤

  借助光学显微镜、扫描电镜、万能试验机以及冲击试验机,探究了Ce含量(0%~0.0027%)对Q355钢带状组织及其性能的影响。结果表明,随着Ce含量从0%增加到0.0014%,降低了铁素体晶界的移动速度和珠光体含量,从而减少了碳向富合金条带的扩散和偏聚,抑制了带状组织形成,细化了铁素体晶粒,抗拉强度由493 MPa增至526 MPa,屈服强度由308 MPa增至325 MPa,-50 ℃冲击吸收能量平均值由108 J增至137 J。Ce含量达到0.0027%时,珠光体含量进一步降低,带状组织几乎消失,但铁素体晶粒长大,导致Q355钢力学性能下降,抗拉强度由526 MPa降至503 MPa,屈服强度由325 MPa降至300 MPa,-50 ℃冲击吸收能量平均值由137 J降至125 J。断口分析表明,Ce具有很强的晶界强化作用,无论晶粒尺寸大小,均能降低沿晶开裂风险。

• 碳当量对高强韧性等温淬火球墨铸铁组织与性能的影响

  路王珂, 孙玉福, 周文倩, 李亚敏, 叶玉娟, 史志文

  对碳当量分别为4.2%、4.3%、4.4%和4.5%的等温淬火球墨铸铁(ADI)进行等温淬火,奥氏体化加热条件为900 ℃保温90 min,等温淬火温度为340 ℃,保温时间60 min。采用金相显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)进行组织观察及拉伸断口形貌观察,采用布氏硬度计、拉伸试验机、冲击试验机等进行力学性能测定,探究碳当量对ADI组织及性能的影响。结果表明,铸态基体组织由珠光体和铁素体组成,随着碳当量的增大,其含量没有明显变化,但铸态组织中的石墨球逐渐细化。等温淬火热处理后组织由残留奥氏体和针状铁素体组成,其中针状铁素体随碳当量增大含量逐渐增多,尺寸逐渐细小。随着碳当量增大,ADI的硬度、抗拉强度和屈服强度逐渐增加,伸长率和冲击吸收能量逐渐减小,当碳当量为4.5%时,ADI具有较高的强度和硬度,其硬度为374 HBW,抗拉强度为1196 MPa,屈服强度为997 MPa,伸长率为9.2%。

• Nb-Ti微合金化烘烤硬化钢的组织演变与力学性能

  李硕, 刘国龙, 冯晓勇, 冯运莉, 杨志南

  通过OM、SEM、EBSD表征并结合拉伸试验,研究了Nb-Ti微合金化烘烤硬化钢在热轧、冷轧后连续退火和预变形+烘烤过程中的组织演变与力学性能。结果表明,热轧、连续退火和烘烤状态下,试验钢的组织均以等轴状铁素体为主。连续退火处理后,形成强γ织构,沿不同方向获得了较好的力学性能和成形性能,其r值稳定在1.9~2.0,n值为0.196~0.200,表现出良好的各向同性。经烘烤处理后,晶界附近几何必须位错(GND)密度显著增加,获得了较好的烘烤硬化性能,BH2值为45~48 MPa。

• 26CrMoVNb钢的连续冷却转变行为及稀土Ce的影响

  姜涛, 石晓霞, 詹飞, 李建元, 寇沙沙

  采用Formastor-F热膨胀相变仪测定了含稀土Ce(0.010%,质量分数)和不含稀土Ce的26CrMoVNb钢的连续冷却过程热膨胀曲线,采用光学显微镜观察了不同冷速条件下的室温微观组织,绘制了试验钢的连续冷却转变曲线(CCT),研究了Ce对试验钢临界转变点、不同冷速条件下相变温度及室温微观组织的影响。结果表明:连续冷却速度0.5 ℃/s,两种试验钢的微观组织均为多边形铁素体+珠光体+贝氏体的混合组织;连续冷却速度1.0~3.0 ℃/s,室温微观组织均为多边形铁素体+珠光体+贝氏体+马氏体的混合组织;连续冷却速度3.0~30.0 ℃/s微观组织主要为贝氏体+马氏体的混合组织,连续冷却速度≥30.0 ℃/s,得到的微观组织主要为马氏体。稀土Ce的加入改变了试验钢临界转变点温度及不同冷速条件下组织转变温度。

• 深冷处理对不同Co含量硬质合金性能的影响

  廖文廷, 翁泽钜, 顾开选

  针对不同Co含量的硬质合金(GF20G(6%Co),GD15H(8%Co)和GD30C(10%Co)),研究了不同深冷处理工艺(-190 ℃×4 h一次深冷处理、两次循环深冷和-190 ℃×4 h+180 ℃×2 h低温回火)对硬质合金性能的影响。结果表明,深冷处理对硬质合金的抗弯强度影响较小,深冷处理工艺可提高GF20G和GD15H合金的冲击性能,但对较高Co含量的GD30C合金冲击性能无明显改善。深冷处理后增加低温回火处理,使GF20G、GD15H和GD30C的耐磨性分别提高11.5%、21.3%和29.3%。深冷处理对硬质合金的微观相组成未产生显著影响,能够促进硬质合金中的fcc-Co向hcp-Co转变,但会降低表面残余应力,二者共同作用影响硬质合金的性能。

• 不同应力状态下定向凝固镍基高温合金的组织演变规律

  袁嘉耀, 曹铁山, 王威, 迟庆新, 赵杰, 程从前

  为研究相同温度和时间、不同应力状态下定向凝固镍基高温合金DZ411的组织演变规律,设计了多级截面圆柱试样。利用光学显微镜和扫描电镜对950 ℃×150 h蠕变试验后的合金组织进行观察,并对γ′强化相的尺寸和形貌进行定量分析。结果表明,所设计的多级截面试样可实现在相同温度和时间条件下获得不同应力均匀分布状态的试样。蠕变试验后,无应力时,DZ411合金的γ′相的形貌呈带圆角立方块状形貌,γ′相的等效直径为0.25 μm。随着应力的增加,γ′相的尺寸逐渐增加,立方度降低并向椭球形转变,同时γ′相连结聚集出现筏化现象,且筏化程度随应力的增加而增大。在200 MPa下,γ′相的等效直径为0.45 μm,筏化系数增大至1.92。

• 焊后热处理对G115钢焊接接头再热粗晶区组织性能的影响

  陈千, 张玮, 陈正宗, 刘正东, 蔡文河, 包汉生, 何西扣

  采用焊接热模拟技术、微观组织表征(SEM、BSE、TEM)和力学性能测试(冲击性能、显微硬度),探究焊后热处理(PWHT)对G115钢管双道次焊接接头粗晶区组织形貌与力学性能的影响。结果表明:随二次热循环再热峰值温度提高,所形成的再热粗晶区可依次划分为4种亚类:亚临界再热粗晶热影响区(SCGHAZ)、临界再热粗晶热影响区(IRCGHAZ)、超临界再热粗晶热影响区(SCCGHAZ)和未转变粗晶热影响区(UACGHAZ),且原奥氏体晶粒尺寸从15.8 μm增至30.3 μm。焊后热处理后各亚区组织均转变为回火马氏体;亚临界再热粗晶区和临界再热粗晶区晶界/马氏体板条界处存在M23C6碳化物和Laves相的共生结构,超临界再热粗晶区和未转变粗晶区存在大尺寸M23C6碳化物析出, 临界再热粗晶区析出相粒径最小(约0.0772 μm)、且分布密度最高,而未转变粗晶区析出相粗化显著(约0.175 μm);焊后热处理能较好缓解热模拟后再热粗晶区韧性脆化的问题,并缓解了亚区之间的硬度不均现象,使整体硬度介于270~285 HV0.2。

• GH4698高温合金高温时效过程中的微观组织演化

  莫均龙, 姜勇, 巩建鸣

  GH4698合金为沉淀强化型镍基高温合金,其高温性能与γ′相及碳化物的析出行为密切相关。通过时效试验及扫描电镜(SEM)研究了GH4698合金在750 ℃时效过程中γ′相和碳化物演变规律。结果表明:富钛的MC碳化物析出,消耗了Ti元素,导致其周围形成大尺寸初生γ′p相贫化区。在时效过程中,MC碳化物部分溶解、形成孔洞。而M23C6碳化物不断沿晶界析出、粗化并相连,最终形成沿晶分布的碳化物网络。γ′p相及γ′s相形成时因受界面能驱动呈球形,而在时效过程中,在弹性应变能作用下逐渐转变为方形。在时效过程中两种γ′相均发生粗化,粗化规律符合LSW模型,表明Ostwald熟化机制起主导作用。

• 50Cr5NiMoV钢的热变形行为及显微组织

  王一航, 李玉贵, 赵广辉, 鲁一波, 宋耀辉, 刘文一, 郭于荣

  采用热压缩试验方法,系统研究了50Cr5NiMoV支承辊钢在850~1250 ℃温度区间、0.01~10 s-1应变速率及50%变形量条件下的热变形行为。结果表明,试验钢流变应力与温度呈负相关、与应变速率呈正相关。基于Arrhenius本构方程建立了考虑应变补偿效应的数学模型,通过多项式拟合获得了材料常数与应变的函数关系。基于动态材料模型构建的热加工图表明,在1100~1250 ℃、0.13~1.60 s-1参数范围内,功率耗散效率达到峰值,形成最优热加工窗口。微观组织分析表明,该参数区间对应的显微组织呈现均匀动态再结晶特征。此外,铸态试验钢存在的带状偏析,通过对偏析的表征以及能谱分析,表明单道次热压缩对偏析的消除没有帮助。

• 无取向电工钢极薄带轧制及热处理过程组织和织构演变

  孙莉莉, 陈凌峰, 付兵, 李博文, 赵志毅

  以无取向电工钢(NOES)极薄带为研究对象,采用电子背散射衍射(EBSD)技术系统研究了其在热轧、常化、一次冷轧、中间退火、二次冷轧及最终退火过程中的组织与织构演变规律。组织分析表明,热轧板和冷轧板的晶粒尺寸分布均近似服从参数为σ=1的瑞利分布,而常化板和退火板呈现等轴状的完全再结晶组织,其晶粒尺寸分布特征接近σ=3的瑞利分布。热轧板沿板厚方向组织呈不均匀性,表面区域主要由细长晶粒和小尺寸等轴晶粒组成,中心区域则为细长的变形晶粒。冷轧板沿厚度方向交替分布着深色晶粒和浅色光滑晶粒,其中深色晶粒中剪切带密集,并伴随较强的γ织构。织构分析表明,冷轧板以强α纤维织构和相对较弱的γ纤维织构为主,经退火后,材料演变为α*纤维织构和γ纤维织构。冷轧过程促进了{111}面织构的形成,从而降低了整体织构因子,而退火过程则有利于{110}<001>高斯织构的生成,抑制{111}<112>和{111}<110>织构,使织构因子升高,同时改善了有益织构与有害织构沿板宽方向的分布均匀性。

• 模压成形钕铁硼磁体的压力辅助晶界扩散处理

  王文军, 林鹏, 何澳冬, 张燕庆

  以MQU-F(Magnequench ultra-fine)磁粉为原料,经热压制+模压成形得到模压成形Nd-Fe-B磁体,随后以Pr70Cu30共晶合金为扩散源,在不同压力下(0、10、20 kPa)对磁体进行压力辅助晶界扩散处理。研究发现,晶界扩散后,钕铁硼磁体的矫顽力显著提升,但剩磁会降低。在微观结构方面,富钕相体积分数增加且在界面局部富集,于主相晶粒边界形成隔离层,增强富钕相钉扎作用,提升矫顽力;但富钕相过量致使主相晶粒取向一致性下降,导致剩磁衰减。此外,辅助压力增加时,矫顽力不断提升,剩磁则不断衰减。压力能够促进Pr、Cu元素渗透,优化非铁磁性晶间相网络形成,但也会引起主相晶粒局部取向杂乱。在微观结构上,压力使富钕相分布更连续,晶粒细化,优化微观结构均匀性。压力增大还能促进熔融扩散源向磁体心部渗透,Pr、Cu元素主要富集在距表面1.5 mm范围内,其含量随压力增加而增加,且增加压力提升了元素沿晶界网络的扩散效率,元素含量随深度分布曲线斜率变大。

• 6005A-T6铝合金型材不同厚度处的组织与拉伸性能

  王大臣, 张航, 刘艺涵, 贾春晓, 马琳娜, 刘利萍, 曹占义, 刘国军

  为研究35 mm厚挤压6005A-T6铝合金型材在厚度方向的组织和性能,对其不同厚度处(表层、1/4厚度层和1/2厚度层)试样进行了拉伸性能测试、微观组织表征和织构分析。研究结果表明,不同厚度处的拉伸性能存在显著差异。在垂直挤压方向上,表层的平均抗拉强度(Rm)、屈服强度(RP0.2)和最大力总延伸率(Agt)分别为240 MPa、205 MPa和7.65%,而1/2厚度层的相应数值分别为220 MPa、184 MPa和7.59%,这表明该型材的拉伸性能呈现出明显的不均匀性。这种不均匀性主要归因于型材组织和织构的不均匀分布。在挤压方向上,1/2厚度层具有较佳的拉伸性能。在垂直挤压方向和45°方向上,1/4厚度层的拉伸性能较低。

• 热成形方式对S13Cr马氏体不锈钢回火组织与力学性能的影响

  朱新宇, 桑晓彤, 张鑫鑫, 张艳, 宿彦京, 陈长风

  对S13Cr马氏体不锈钢进行1000 ℃热挤压和热轧变形,随后在615 ℃回火处理,采用XRD、TEM和拉伸试验进行组织表征和力学性能测试,结合穿透式广角原位X射线衍射仪研究了变形储能对逆变奥氏体形成动力学及材料强塑性的影响。结果表明,相比于热轧制变形,热挤压变形引入了更多弹性能,因此试样具有更高的强度。在615 ℃回火6 h后,与热轧试样相比,热挤压试样中逆变奥氏体含量更高。两种热变形条件下形成的逆变奥氏体形态和成分相近。随回火时间延长,材料强度逐渐下降,伸长率上升,同时逆变奥氏体含量呈先增后减少的趋势。在回火初期形成的逆变奥氏体中观察到缠结位错和层错带,随回火时间增加,弹性应变能逐渐释放,奥氏体中的变形亚结构减少。弹性应变能高的区域有利于逆变奥氏体的形成,热挤压引入的高弹性储能是逆变奥氏体形成动力学加快的主要原因。

• 固溶处理对Mg-7.5Al-2Mn-0.2Y-0.15Sc-0.15Zr合金腐蚀行为的影响

  李腾, 边丽萍, 李佳琪, 赵耀, 刘勇强, 王涛, 梁伟

  通过金相及扫描电镜观察、X射线衍射分析、电化学测量、Tafel外推法及电化学阻抗谱(EIS)拟合,研究了固溶处理工艺对Mg-7.5Al-2Mn-0.2Y-0.15Sc-0.15Zr合金微观组织演变与腐蚀行为的影响。结果表明,铸态合金虽然具有较低的自腐蚀电位(-1.36 V),但β-Mg17Al12相以及枝晶间过饱和的共晶α-Mg组成的网状组织可以作为腐蚀纵向扩展的屏障,因而具有较低的腐蚀速率。经400 ℃×5 h固溶处理后,网状连续分布的β-Mg17Al12相几乎全部溶解,导致Al元素大量固溶,形成富Al的过饱和α-Mg基体,有利于合金耐腐蚀性能的改善。电化学测试表明,400 ℃×5 h固溶处理后,合金自腐蚀电位提升至-1.27 V,且电化学阻抗谱的等效电路拟合也具有最大的等效极化电阻(517.1 Ω),二者均表明,400 ℃固溶处理5 h后合金具有更好的耐腐蚀性。

• TC6钛合金离子渗氮的组织与力学性能

  徐萍, 张永亮, 梁霖枫, 李龙强, 王赟, 贺瑞军, 程磊, 余伟

  以近α型TC6钛合金为对象,系统考察了离子渗氮处理对其表层微观结构与力学性能的影响。渗氮在820 ℃、200 Pa的N2/H2(1∶1)气氛中进行,保温10 h后随炉真空冷却。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、纳米压痕仪及透射电镜(TEM)对渗氮层进行表征。结果表明:未经处理的TC6钛合金基体主要由α-Ti相及少量β-Ti相组成;渗氮后表层形成以TiN和Ti2N为主的化合物层,α-Ti和β-Ti的衍射峰强度显著降低。截面分析表明,化合物层总厚度约为3.26 μm,其下方存在约2.35 μm厚的β-Ti贫化区,该区域因Al元素富集而形成Ti3Al相。此外,表面粗糙度由渗氮前的0.498 μm增至0.597 μm。力学性能测试显示,渗氮处理显著提升了材料表面硬度,基体平均显微硬度约为5.90 GPa,而渗氮后表层最高硬度可达20.01 GPa,增幅约3倍,同时化合物层下方的扩散区硬度也得到有效改善。

• 热处理工艺对高熵合金性能影响的研究进展

  尹玫月, 陈文刚, 张健, 李祖阳, 杨志金, 陈赞聪

  从热处理角度出发,系统阐述了常规热处理(退火)、表面热处理(激光熔覆)、化学热处理(渗碳、渗氮、渗金属)及特殊热处理(真空热处理、等离子热处理、热喷涂后处理)等热处理工艺对高熵合金力学性能、耐磨性、耐蚀性等性能的影响,并展望了未来高熵合金的热处理工艺研究方向。

• 氢及保温时间对TC21钛合金裂纹热压愈合的影响

  田翔, 陈牧, 万伟, 鲍丙峰, 袁宝国

  为研究氢处理及不同保温时间对TC21钛合金裂纹愈合的影响,对未氢处理保温45 min以及氢处理保温45~75 min热压愈合后TC21钛合金的微观组织以及拉伸性能进行了研究。结果表明,氢的加入显著促进了TC21合金裂纹的愈合。愈合界面处的孔洞闭合速率显著提高,同时愈合后TC21合金的极限抗拉强度也得到了明显提升,并发生了塑性变形。保温时间的延长促进了愈合界面处孔洞的闭合,提高了愈合后TC21合金的极限抗拉强度,同时减少了α相在愈合界面处的析出,使愈合后TC21合金的塑性得到了显著改善。

• 低温退火对Al-0.3La合金单丝组织与性能的影响

  陈保安, 李梦琳, 陈瑞, 韩钰, 祝志祥, 杨长龙, 郑维刚, 夏霏霏

  研究了190~230 ℃低温退火对拉拔态Al-0.3La合金单丝微观组织、抗拉强度和导电率的影响。结果表明,拉拔后合金单丝的铝晶粒呈纤维状分布,平均晶粒尺寸为2.11 μm,并且在基体上分布有微米级AlFeSiLa颗粒以及纳米AlFeSi颗粒。随着退火温度升高,AlFeSiLa颗粒中的La含量逐渐增加,铝基体再结晶程度加快,晶粒择优取向逐渐不明显,同时铝晶粒尺寸增加,位错密度和小角度晶界占比下降。当退火温度增加到230 ℃时,合金的抗拉强度由194.18 MPa降低到158.35 MPa,导电率由60.9%IACS增加到61.7%IACS。强度的降低主要由形变强化、细晶强化和固溶强化作用减弱导致;而随退火温度升高,基体中固溶La含量的下降,以及晶界数量和位错密度减小是造成合金导电率增加的主要原因。

• 固溶时效处理对GH2132合金晶粒长大行为与性能的影响

  刘剑箫, 姜超, 翟月雯, 周乐育, 王会珍, 杨刚

  系统探讨了固溶温度(960~1020 ℃)、固溶时间(30~90 min)及时效时间(12~20 h)对GH2132合金微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,随固溶温度和保温时间的增加,平均晶粒尺寸显著增长。基于Beck方程建立了合金的晶粒长大预测模型,该模型预测精度较高,拟合度R2=0.9664。经固溶时效处理后,合金强度提升幅度达到60%~80%,但塑性指标有所下降,断后伸长率降至26%~29%,断面收缩率降至42%~55%。随时效时间从12 h延长至20 h,合金强度先略降后趋稳,塑性则先升后降,其中时效16 h后强塑性匹配最优。经980 ℃×60 min固溶+710 ℃×16 h时效处理后,合金获得最佳综合力学性能,其平均抗拉强度为1016 MPa,断后伸长率为28%,断面收缩率为52%。

• 深冷工艺对Caldie刀圈组织与性能的影响

  姜海峰, 李志龙, 王豪, 胡岸青, 尚勇, 梁恩统

  为提升Caldie刀圈材料的耐磨性能,研究了不同深冷温度对其显微组织与力学性能的影响规律及演变机理。结果表明,深冷处理可显著细化组织,使马氏体板条宽度从200 nm减小至100 nm 左右。随深冷温度降低,碳化物发生明显的析出与演变,由未深冷时的富Mo、V的MC型碳化物(约 100 nm),逐步演变为-120 ℃时的 M7C3型(约 200 nm),并在-150 ℃时形成高硬度MC型与弥散分布的多尺度碳化物颗粒;当温度降至-180 ℃ 时,碳化物进一步长大至 500 nm 且伴随脆性较大的 M2C型相析出。随深冷温度降低,硬度略有提升,冲击性能呈增加趋势。在-150 ℃ 保温 180 min 的最佳工艺下,刀圈综合性能达到峰值:硬度为62.3 HRC,冲击吸收能量为11.32 J,耐磨性较未深冷处理提升了15%。-150 ℃深冷处理通过细化马氏体基体及诱导多尺度高硬度碳化物的弥散分布,实现了强韧性与耐磨性的协同提升。

• 热压缩对20CrMoH齿轮钢显微组织与力学性能的影响

  张世旭, 闫胜笛, 张鹏, 刘帅, 孙东云, 冯运莉, 张福成

  采用Gleeble-3500热模拟试验机,系统研究了不同粗轧轧下量、终轧温度及冷却速率对20CrMoH齿轮钢带状组织演变的影响。研究表明:随着粗轧轧下量的增加(35%、55%、75%),组织均匀性显著提升,粗轧轧下量为55%、75%时,20CrMoH钢的带状组织显著减轻甚至消失,且在较大的粗轧轧下量条件下铁素体晶粒更为细小;在不同终轧温度下(900~960 ℃),940 ℃终轧时,带状组织消失,可获得铁素体与贝氏体相对均匀分布的组织结构;不同冷却方式下(空冷、水冷),空冷时不产生带状组织,冷却速率较快的水冷时导致带状组织更加严重。通过分析发现,粗轧轧下量为55%、75%,终轧温度为940 ℃,冷却方式为空冷时,可获得组织均匀、性能稳定的齿轮钢。

• 退火工艺对980 MPa级复相钢组织与性能的影响

  韩世绪, 刘浩, 李志昂, 宋月, 张馨月, 薛仁杰, 孟强

  基于连退模拟试验机对新开发的C-Mn-Nb-Ti系980 MPa级复相钢进行了连续退火试验,借助金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备,研究了不同均热温度下的组织、性能转变规律。结果表明,试验钢退火后为复相组织,大量的块状马氏体及部分贝氏体依附于铁素体基体上。≥800 ℃退火时组织趋于均匀化,820 ℃退火平均晶粒尺寸为4.3 μm。随退火温度升高,组织硬度差降低,820 ℃时相间硬度差为30 HV0.02;力学性能演变规律显示,退火温度的提升,强度逐渐降低。≥780 ℃退火后抗拉强度、屈服强度由于淬硬相占比提升与相硬度差协同作用而趋于平缓,伸长率持续上升,表明塑性在持续优化。820 ℃退火后,试验钢强塑积达到11.8 GPa·%;断口形貌显示,试验钢拉伸断口均为韧性断裂,断口韧窝随退火温度的升高而加深、变大。TiN析出物会减小韧窝深度,进而恶化材料性能。

• 40CrNiMo钢的亚临界球化退火工艺

  贾雨涛, 张铮, 乔珺威

  为降低热轧退火态40CrNiMo钢球化退火的能耗与成本,通过SEM及TEM表征,硬度、拉伸及冲击性能测试,对比研究了不同亚临界球化退火工艺与传统等温球化退火工艺对其碳化物形态、尺寸及力学性能的影响。结果表明,经680 ℃亚临界球化退火处理6 h后,试样获得94.0%的碳化物球化率,优于传统等温球化退火工艺的91.2%,且综合力学性能较为优异。相较于传统等温球化退火工艺,本研究提出的亚临界球化退火方案在保证球化效率的同时,减少了约37%的工艺总时长,降低了能源损耗。

• 奥氏体化温度对铁素体/马氏体双相钢组织与性能的影响

  石磊, 魏明江, 田鹏勇, 王毓, 王青云

  对某铁素体/马氏体双相钢进行分级淬火和亚温淬火处理,利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机,研究了不同奥氏体化温度(900~1200 ℃)下铁素体/马氏体双相钢的组织与性能变化。结果表明,奥氏体化温度低于1000 ℃时,奥氏体晶粒的长大并不明显;而当奥氏体化温度升高至1100 ℃及以上时,奥氏体晶粒尺寸会急剧增加。分级淬火工艺和亚温淬火工艺分别可以获得块状和板条状的铁素体/马氏体双相组织;在所有奥氏体化温度下,亚温淬火工艺下试验钢拥有较低的强度,以及较高的屈强比和伸长率。当奥氏体化温度由900 ℃上升至1200 ℃时,两种工艺下试验钢的强度均降低,屈强比下降,伸长率先上升后下降。试验钢在1000 ℃以下奥氏体化可以得到较好的强韧性匹配。

• 挤压温度对AZ91镁合金组织与性能的影响

  白浩龙, 苑旭雯, 史秋月, 陈祥, 胡胜波, 温荣

  通过系统分析350、400和450 ℃挤压温度下退火态AZ91镁合金的晶粒尺寸、织构强度、位错密度以及析出相数量的演变规律,阐明了微观组织特征与合金力学性能和耐腐蚀性能的关系。显微组织表征表明,随挤压温度升高,合金晶粒尺寸增大、织构强度和位错密度降低。350 ℃挤压温度下,细晶强化、织构强化以及位错强化的共同作用,使合金获得最优综合性能,平均硬度达66.7 HV0.1,抗拉强度提升至340 MPa,断后伸长率增加至13.06%。电化学测试表明,350 ℃挤压试样的自腐蚀电位较其他温度更高,阻抗弧半径更大,耐腐蚀性能最优。

• 相变循环热处理对Fe-32Ni-5Co超因瓦合金组织和膨胀性能的影响

  陈英明, 于一鹏, 王晶, 罗曦, 刘军凯, 张敬霖, 张建福

  通过“奥氏体→马氏体→奥氏体”的相变循环热处理,对试样进行840 ℃水淬+350 ℃回火的预处理,随后进行-80 ℃深冷诱发马氏体,最后在400~700 ℃进行热处理,探究马氏体逆转变过程中Fe-32Ni-5Co超因瓦合金组织结构的变化及对膨胀性能的影响。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及透射电镜(TEM),观察合金的组织结构变化及元素分布情况。结果表明,随着热处理温度的升高(400~700 ℃),马氏体逐渐逆转变为奥氏体,且合金内部位错及小角度晶界逐渐减少,至700 ℃时合金组织完全转变为奥氏体结构,获得的组织中无明显位错残留。并且该相变循环过程中发生溶质原子的重新分配及组织重构,使合金的抗相变能力得到提升,700 ℃热处理后的合金马氏体相变起始温度(Ms,-61 ℃)比未经处理的合金(-42 ℃)降低19 ℃,而马氏体逆转变起始温度从448 ℃升高到467 ℃。同时相变循环热处理后合金的热膨胀系数(CTE=1.277×10-6℃-1)依然保持较低水平。

• 退火温度对TC4钛合金锻件组织与性能均匀性的影响

  李浩楠, 戴毅, 张永刚, 侯智敏, 王兴

  Ti-6Al-4V(TC4)钛合金锻件在热变形过程中因表层与心部温降速率不同,容易造成微观组织分布不均匀,进而影响力学性能的一致性。利用金相显微镜及万能拉伸试验机,研究了不同退火温度对TC4钛合金锻件组织与性能的影响。结果表明:780 ℃×2 h低温退火时,由于静态球化过程不充分,TC4钛合金锻件整体组织与性能均匀性较差。在780 ℃低温退火基础上重新进行高温退火(910~940 ℃×2 h)处理后,随着退火温度的升高,TC4钛合金锻件的组织和性能均匀性得到了有效改善,其中940 ℃退火的TC4钛合金锻件性能最为优异且分布较为均匀,其微观组织为均匀细小的双态组织,即由等轴的初生α相与片层α相构成。

• 退火温度对球墨铸钢组织与性能的影响

  徐晨辉, 刘腾轼, 杨玉文, 俞刚, 李海锋, 董瀚

  设计并制备了一种球墨铸钢,分别研究了700、800、900、1000和1100 ℃退火处理对其微观组织与力学性能的影响。结果表明:铸态球墨铸钢的显微组织为球状石墨+片层状珠光体+少量的蠕虫状石墨,抗拉强度约为630 MPa,屈服强度约为520 MPa,断裂方式为解理断裂。随着退火温度的升高,退火后的球墨铸钢中的球状石墨粒径与数量呈现先上升后下降的趋势,退火温度为800 ℃时,球墨铸钢试样石墨粒径最大,数量最多;抗拉强度先上升后下降,并在退火温度为900 ℃时抗拉强度达到最高(730 MPa);屈服强度先下降后上升,并在退火温度为800 ℃时达到最低(428 MPa);退火后断裂形式仍主要为解理断裂。

• AMS6308钢低压脉冲渗碳后的组织与性能

  蔚涛, 龚志华, 赵吉庆, 杨钢

  利用OM、SEM、TEM等设备研究了不同低压渗碳工艺对航空齿轮钢AMS6308渗层碳浓度、组织与性能的影响。结果表明:试验钢经低压渗碳和高压气淬后,采用700 ℃×4 h空冷+915 ℃×0.5 h油冷+ (-73 ℃)×1 h空冷+205 ℃×2 h空冷+205 ℃×2 h空冷的热处理工艺,从表层到过渡层,组织均为针状马氏体+回火马氏体+残留奥氏体,其中回火马氏体呈现出较为明显的板条特征,随着距表层深度的增加,针状马氏体数量减少;心部组织为回火马氏体,板条特征已显著弱化。通过热力学计算和试验结果定性分析,渗层中的碳化物类型为M6C;当碳浓度小于0.27%,碳原子的固溶强化作用是提高渗层硬度的主要因素;当碳浓度在0.27%~0.64%时,碳原子的固溶强化效果逐渐减弱,此时相变强化、细晶强化及碳化物析出强化是渗层硬度快速提升的关键原因;当碳浓度大于0.64%后,碳化物粗化导致的析出强化和固溶强化作用减弱,同时残留奥氏体含量增加,使渗层近表层区域硬度增长趋缓。

• 回火对超高强海工钢组织与力学性能的影响

  李天怡, 孙美慧, 安涛, 李江文, 郭呈宇, 刘文月, 李文斌, 赵坦

  采用SEM、EBSD表征与拉伸、冲击试验,研究了某超高强海工钢在不同回火工艺下(450~550 ℃×4 h,500 ℃×4~8 h)的显微组织与力学性能。结果表明:经不同回火工艺处理后,试验钢的显微组织以回火马氏体为主,并伴随碳化物析出。随着回火温度的升高,试验钢中碳化物含量增加,位错密度降低,力学性能表现为强度降低、屈强比增加、伸长率先降低后升高,同时低温韧性显著提升。考虑强度和韧性,确定500 ℃为最优的回火温度。相比改变回火温度,延长回火时间对于试验钢力学性能的影响相对较低。随着回火时间的延长,试验钢中碳化物尺寸增大,位错密度和晶界密度降低, 导致试验钢呈现屈服强度升高、抗拉强度降低、屈强比增加,整体塑性和低温韧性升高的趋势。综合考虑,500 ℃回火6 h后试验钢具有最佳的强韧性匹配。

• 退火处理对冷轧态TB18钛合金时效析出与拉伸性能的影响

  秦锋英, 李波, 张枫, 袁武华

  研究了冷轧态TB18钛合金在后续热处理过程中的显微组织和拉伸性能的变化规律。结果表明,在90%压下率的冷轧板材中,原始β晶粒在剪切带作用下破碎为细小的亚晶粒,晶内存在大量位错;在冷轧后的退火过程中发生了再结晶作用,退火温度从770 ℃升至830 ℃时,再结晶体积分数由49%提升至97%,晶粒尺寸由3 μm粗化至28 μm,同时<110>//RD和<111>//TD织构显著弱化;直接对冷轧态TB18钛合金进行525 ℃×4 h时效处理后,晶内析出极细的αs相,抗拉强度大于1582 MPa,但无明显塑性,断裂模式为解理断裂,且表现出严重的各向异性,RD与TD方向的强度差值约为200 MPa;经770 ℃×5 min退火后时效,再结晶组织与变形组织中分别析出粗大和精细的αs相,抗拉强度接近1500 MPa,伸长率大于6.6%,断裂模式为混合断裂,RD与TD方向的强度差值缩小至约20 MPa;当退火温度提高至830 ℃时,时效后的αs相粗化,抗拉强度降至1330 MPa,伸长率提升至10.0%,韧性断裂的比重增加,且无明显各向异性。研究揭示了退火处理对TB18钛合金组织与性能的显著影响,为优化其力学性能提供了工程试验结果。

• 热处理制度对GH4698合金组织与性能的影响

  王维, 全琼蕊, 唐如月, 彭金波, 叶受智

  对GH4698合金分别开展了三段式热处理、重复三段式热处理和四段式热处理,并通过光学显微镜、SEM/EBSD、XRD、硬度和拉伸测试研究了热处理制度对GH4698合金显微组织和性能影响。结果表明,与三段式热处理相比,重复三段式热处理和四段式热处理后,合金的晶粒尺寸减小。3种热处理制度下合金晶内球状γ′相有大小两种尺寸,四段式热处理后GH4698合金基体γ′相的占比最大,晶内小尺寸γ′相有所增加,这使得GH4698合金的硬度和强度比其它两种热处理制度更好。GH4698合金在拉伸测试过程中为位错滑移变形机制。三段式热处理后GH4698合金的残余应变最大,拉断后的位错密度最大,这表明在拉伸过程中GH4698合金产生了大量的位错滑移,塑性最好。

• 淬火温度及冷热循环对SiCp/2009Al复合材料残余应力的影响

  何晓磊, 范丁歌, 王建国, 王兴元, 甄良

  基于有限元分析软件ABAQUS建立了SiCp/2009Al复合材料的淬火残余应力场模型,并通过轮廓法测试SiCp/2009Al复合材料的实际残余应力来验证淬火模型的准确性。结果表明,SiCp/2009Al复合材料试块淬火残余应力呈外压内拉特征,20 ℃淬火试块的残余应力模拟值和轮廓法测试结果基本吻合,证明了仿真分析的准确性。淬火温度由20 ℃提高至50 ℃后,最大残余拉应力由214.6 MPa消减至103.5 MPa。后续的冷热循环工艺也可以有效消减残余应力。20 ℃淬火试块经两次冷热循环后最大拉应力降至126.6 MPa,50 ℃淬火试块经两次冷热循环后最大拉应力降至72.1 MPa。

• 不同冷却方式固溶处理2219-T6铝合金的组织与性能

  刘红亮, 胡德友, 王强, 王朔, 李学良, 党伟伟, 王今朝, 李倩

  对2219铝合金进行了3种不同冷却方式(浸入水冷、喷淋和高压空冷)的固溶处理,随后进行时效处理,研究了固溶处理冷速对其组织和性能的影响。结果表明,随固溶处理冷却速率的下降,晶粒和晶界上析出的第二相有更多的时间长大,导致合金的强度降低。采用浸入式水冷时,合金第二相析出过程被抑制,经时效后合金中析出细小弥散分布的强化相,强度最高,塑性较好(13%)。采用喷淋冷却时,合金内部析出的微米级别θ′相对合金性能不利,导致强度降低。高压空冷后合金晶粒和晶界析出相粗化明显,弱化析出强化效果的同时使合金断后伸长率降至4.5%,断裂方式由韧性断裂变为准解理断裂。

• 固溶温度对GH3128合金显微组织与力学性能的影响

  武婧亭, 马建斌, 王晓然

  研究了不同温度固溶处理对GH3128合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,随着固溶温度的升高,抗拉强度和屈服强度逐渐下降,断后伸长率逐渐增加。经1140 ℃固溶处理的GH3128高温合金试样,晶界清晰并趋于平直,晶粒还未完全粗化,固溶效果较好,其室温抗拉强度794 MPa,屈服强度332 MPa,断后伸长率68%;在700 ℃高温和-233 ℃低温都具有优异的力学性能,适合用于探测器壳体的制造。

• 中间退火对5252铝合金板材组织与阳极氧化表面性能的影响

  马科, 高崇, 赵丕植, 林师朋, 姜星旭, 邓桢桢, 贵星卉, 张文静

  对比研究了一次中间退火和二次中间退火对5252铝合金板材组织和阳极氧化表面性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)表征了5252铝材的晶粒形貌、尺寸及取向,采用光泽度仪、色差仪检测了5252铝材阳极氧化表面的光泽度和色差。结果表明:与一次中间退火相比,经二次中间退火后,5252铝合金板材晶粒显著细化(由45 μm降至40 μm)且分布均匀,晶粒取向呈随机分布;阳极氧化表面色泽均匀,光泽度和白亮度更高,消除了异色条纹缺陷。

• 激光冲击强化对TC4钛合金残余应力及表面质量的影响

  康冲, 刘刚, 冯长海, 王新宇, 刘明

  对TC4钛合金进行不同激光能量(20、30 J)和冲击次数(1、2、3)的激光冲击强化处理,并对其表面残余应力、硬度和表面三维形貌进行了测试和观察。结果表明,增加激光能量会增加激光功率密度,从而增加冲击波强度,获得更高的表面残余应力峰值,且主应力峰值随着深度的增加而逐渐减小。多次冲击可以提高钛合金表面残余压应力峰值和深度,但应力层深度不会随冲击次数增加而一直增大。激光冲击强化TC4钛合金表面硬度和残余应力变化趋势相同。提高激光功率和强化次数,在获得较高的表面残余应力和硬度的同时,也会增加表面粗糙度。

• 基于残差神经网络修正的20Cr2Ni4钢渗碳预测方法

  张文淼, 王会珍, 翟月雯, 周乐育, 王鹤鸣

  针对20Cr2Ni4钢在脉冲渗碳工艺下的碳浓度分布规律开展研究。通过真空渗碳气淬炉试验,获得不同工艺参数下的表层碳浓度梯度数据。基于菲克第二定律建立有限元数值模型,结合动态碳通量边界条件,对渗碳和扩散过程进行了模拟。试验与模拟结果表明,在强渗阶段二者基本一致,而在强渗结束后的扩散阶段,模拟结果低估了表层碳浓度。该偏差来源于表层残余碳在高温下继续内渗的过程,传统模型难以刻画这一非理想效应。本文提出残差建模方法,将试验与模拟之间的差值作为修正目标,并构建多层感知机神经网络进行拟合。输入特征结合物理启发扩展至13项,以提升有限样本下的学习效率。采用3种验证方案避免插值过拟合,结果显示,神经网络能够有效修正数值模型在长时间扩散阶段的偏差。修正后的预测结果在表层及近表层区域均更接近试验曲线,准确再现了残余碳的持续内渗现象。本研究为复杂渗碳工艺的建模与优化提供了一种高效可靠的方法。

• 基于机器学习的先进高强汽车钢力学性能预测与可解释性分析

  周军, 刘朝阳, 黄颖

  本研究集成了文献中经TRIP处理的先进高强钢(AHSS)成分和工艺参数以及力学性能指标等数据,采用梯度提升回归(GBR)、人工神经网络(ANN)、支持向量机回归(SVR)、随机森林回归(RFR)和K近邻回归(KNN)5种机器学习方法,构建了TRIP辅助双相钢(TDP)力学性能的预测模型。研究以钢板材料厚度、合金成分、两相区退火温度与时间、过时效温度与时间为特征,以抗拉强度(UTS)和断后伸长率(TE)为目标变量,在数据预处理基础上,结合随机搜索与网格搜索方法优化模型超参数并进行训练。结果表明,在多种算法中,GBR模型表现出最优的预测性能。进一步借助SHAP值、部分依赖图(PDP)和个体条件期望图(ICE)方法对模型进行可解释性分析,随着Mn、C含量的增加,抗拉强度上升,而断后伸长率下降。随着两相区退火温度从750 ℃升至900 ℃时,抗拉强度提升而断后伸长率下降。随着过时效温度的增加,抗拉强度总体呈下降趋势,而断后伸长率先增加后下降。此外,研究表明,通过确信独立性筛选与稀疏算子(SISSO)算法得到的符号回归表达式能够揭示特征与目标变量之间的关系,但其预测精度低于GBR模型。

• 基于冷热循环高精度在线检测的SiCp/Al复合材料尺寸稳定性

  崔岩, 邰澳, 李纯, 牛杰, 叶雨萌

  针对55%体积分数碳化硅颗粒粒径级配(76 μm∶10 μm=3∶1)铝基复合材料,对其原始态和485 ℃×4 h退火态分别进行0~10次高低温(-20~150 ℃)处理。基于灵敏度为1 nm、温度精度为0.1 ℃的冷热循环(20~100 ℃)高精度在线检测方法,计算样品应变量平均值,借助统计学分析,研究了退火处理和高低温处理次数对该材料尺寸稳定性的影响规律。结果表明:退火处理及高低温处理均对材料的尺寸稳定性具有显著影响,且随着高低温处理次数的增加,样品应变量平均值降低,其中原始态样品经过10次高低温处理后应变量平均值降低了85%以上,尺寸稳定性显著升高。当高低温处理次数在4次及以下时,经过初始退火的样品相对于原始态表现出更好的尺寸稳定性;但当高低温处理次数增加至6次及以上,初始退火处理对尺寸稳定性的改善效果不再显著。在工程实际应用中,采用多次(6次及以上)高低温处理能够获得显著优于仅进行初始退火处理或进行6次以下高低温处理的尺寸稳定性效果,并且在高低温处理前无需进行退火处理,从而可节省生产时间。

• 服役P92钢主蒸汽管道状态评估与剩余寿命预测

  李勇, 马佳林, 方一鸣, 王万里, 占先强, 吴跃, 汤文明

  为探究超(超)临界机组P92钢主蒸汽管道长期服役时的组织老化和寿命衰减规律,对1060 ℃完全奥氏体化后以不同速率冷却后在760 ℃回火的P92钢试样进行650 ℃时效,开展显微组织及硬度的测试分析,建立服役态P92钢主蒸汽管道剩余寿命预测模型。研究表明,相同P函数值下,650 ℃×3358 h时效态与服役态P92试样中的马氏体板条宽化、第二相颗粒粗化及铁素体再结晶等组织老化特征相近。长期时效过程中,完全奥氏体化后冷速(v)越小,P92钢试样马氏体组织稳定性越低,硬度越小,从而建立了基于硬度-v-P函数三元线性关系的服役态P9钢主蒸汽管道剩余寿命预测模型。经验证,该模型比较准确可靠。

• 隔离开关用50CrVA钢弹簧的断裂失效分析

  赵晶, 向会英, 王谦, 李胜芳, 甘汶艳, 宋伟

  某变电站隔离开关的50CrVA钢触指弹簧在投运前检查时发现断裂,采用宏观及微观形貌表征、化学成分分析、氢含量测试、维氏硬度测量及显微组织观察对断裂弹簧进行了失效分析。结果表明,弹簧断口发生在应力集中部位,且断口特征为沿晶+少量韧窝的混合断裂。断口氢含量(1.7×10-5)和维氏硬度(553 HV10)测试值均偏高,这诱发了弹簧在应力集中部位的氢致断裂,究其原因为弹簧在生产过程中的回火、磷化、除氢等工艺控制不当造成。

• 42CrMo钢曲轴锻件表面缺陷分析

  杨娥, 徐尚呈, 张军, 谢毓敏, 彭先锦, 欧荣

  某批次生产的模锻曲轴在外观检查时发现锻件表面斑疤、不光滑。为了明确缺陷形成的原因及机理,防止后续生产中继续出现问题,取典型缺陷试样进行解剖,利用直读光谱、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等理化检测手段,对缺陷进行分析;并利用Gleeble-3800热模拟试验机进行试验验证。结果表明,模锻过程中使用的石墨润滑剂在模具型腔表面局部聚集,渗入高温钢坯表面,导致锻件表面局部碳含量达到2.11%以上,锻件冷却过程中局部增碳位置形成莱氏体+珠光体组织,而正常部位会形成铁素体+珠光体组织。锻件表面组织应力及热应力分布不均匀,变形不均匀,从而出现斑疤。采取措施避免石墨润滑剂在模具型腔表面聚集即可避免此类缺陷。

• 30钢紧固螺栓的断裂原因分析

  黄浩博, 程东松, 郭军校, 张钦莹, 孔明旭, 胡云鹏, 郭超越

  某装备运行一段时间后检查发现其中1件紧固螺栓发生断裂,螺栓材料为30钢,规格为M12 mm×100 mm,性能等级为10.9级。为探明螺栓断裂原因,对其进行化学成分检测、断口宏微观观察、显微组织观察以及力学性能试验。结果表明,因螺纹牙底存在脱碳层且螺纹牙底加工硬化层消失,导致螺纹表面强度和抗疲劳性能降低,最终导致螺栓发生疲劳断裂。

• 金属材料工程专业热处理类课程教学改革探索

  陈旭, 李智, 李小波, 刘烨, 贺双, 陈懿

  围绕工程教育认证背景下湘潭大学金属材料工程专业热处理类课程的教学改革展开研究,分析了当前课程教学的现状及存在的问题。基于此,提出了一系列教学改革措施,例如:建立“纵向”课程团队,强化课程之间的有机衔接,确保各门课程共同支撑培养目标的达成;优化课程内容,使知识体系更加系统化,增强各课程间的联动性;采用多样化的教学模式,如混合式教学、项目式学习,以提高课堂互动性和学生的实践能力;构建多元化考核评价体系,通过结合平时成绩、实验过程评价和传统考试,提高学生的综合能力。这些改革举措旨在提升学生的学习主动性和实践能力,以更好地满足现代工程教育的发展需求。