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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2015年, 第51卷, 第5期 刊出日期:2015-05-10 上一期    下一期
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论文
马氏体不锈钢上梯度纳米结构表层的形成及其对电化学腐蚀行为的影响*
黄海威, 王镇波, 刘莉, 雍兴平, 卢柯
金属学报. 2015, 51 (5): 513-518.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00556
摘要   HTML   PDF (3294KB)

采用表面机械滚压处理(SMRT)在Z5CND16-4马氏体不锈钢上制备出梯度纳米结构(GNS)表层. 利用SEM和TEM研究了GNS表层的组织特点. 结果表明: 晶粒尺寸随深度的增大由最表层的25 nm逐渐增加到基体的原始尺寸, 整个组织细化层的厚度约为150 mm. 对比研究了SMRT样品与原始样品在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的电化学腐蚀行为, 发现点蚀击破电位由原始样品的0.179 V提高到0.313 V, 自腐蚀电位也有所提高. 分析表明, GNS表层中晶粒尺寸纳米化、组织均匀性提高、残余压应力的产生以及表面光洁度的提高有利于其耐点蚀能力的提高.

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B对铜合金压铸热作模具钢高温力学及热疲劳性能的影响*
王志胜, 陈祥, 李言祥, 张华伟, 刘源
金属学报. 2015, 51 (5): 519-526.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00591
摘要   HTML   PDF (8296KB)

采用热力学模拟试验机研究了铜合金压铸模具钢在850 ℃下的高温力学性能, 采用Uddeholm自约束法研究了模具钢在室温至800 ℃时的热疲劳性能, 采用光学体视显微镜和SEM研究了模具钢热疲劳试样的表面热疲劳裂纹和断面裂纹纵深扩展状态. 分析了B对材料室温及高温力学性能、热疲劳性能的影响. 结果表明, 添加B后, B在实验钢基体内以M2B (M为Fe, Cr或Mn)型硼化物的形式分布在奥氏体基体上, 有效提高了材料的高温力学性能, 材料硬度由200 HV提高到302 HV, 850 ℃拉伸屈服强度由144.3 MPa提高到190.3 MPa, 压缩屈服强度由139.7 MPa提高到167.9 MPa; 300 cyc室温至800 ℃循环热疲劳实验结果表明, 含B模具钢的热疲劳级别为2~3级, 大大优于用于对比的经电渣重熔的ESR-H13钢的7~8级, 其主要原因是硼化物能够终结热疲劳裂纹扩展或使裂纹扩展方向改变, 并避免热裂纹发生散射状扩散.

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预先Mn配分处理对Q&P钢中C配分及残余奥氏体的影响*
陈连生, 张健杨, 田亚强, 宋进英, 徐勇, 张士宏
金属学报. 2015, 51 (5): 527-536.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00462
摘要   HTML   PDF (12060KB)

以低碳Si-Mn钢为研究对象, 采用双相区保温-淬火(IQ)工艺研究预先Mn配分行为, 并对其配分现象进行表征, 采用淬火-配分(Q&P)及双相区保温-奥氏体化-淬火-配分(I&Q&P)热处理工艺, 探讨了预先Mn配分处理对低碳高强Q&P处理钢中C配分和残余奥氏体及力学性能的影响. 结果表明, 实验钢在双相区保温过程中C, Mn不断向奥氏体内扩散, 淬火处理后C, Mn在马氏体(原双相区奥氏体)内呈现明显的富集现象; 实验钢经I&Q&P工艺处理后, 室温组织中Mn富集现象依然很明显, C在马氏体板条间富集; 随着C配分时间的延长, 实验钢抗拉强度不断减小, 延伸率均呈先增加后降低趋势, 在C配分时间为90 s时, I&Q&P工艺下钢的强塑积达到23478 MPa·%; I&Q&P工艺中预先Mn配分处理, 使得实验钢在一次淬火时保留更多的奥氏体, 随后C配分促使更多的C原子扩散到这些奥氏体中, 从而二次淬火至室温获得更多残余奥氏体. I&Q&P工艺中C, Mn的综合作用稳定的残余奥氏体体积分数比相同条件下Q&P工艺中C配分稳定的残余奥氏体体积分数最大增多2.4%左右.

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一步Q&P工艺对双马氏体钢微观组织与力学性能的影响*
李小琳, 王昭东
金属学报. 2015, 51 (5): 537-544.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00566
摘要   HTML   PDF (5898KB)

研究了经一步淬火C配分(Q&P)工艺处理的双马氏体实验钢的微观组织与力学性能, 并与经直接淬火及淬火回火(Q&T)工艺处理的实验钢进行对比, 初步探讨了一步Q&P工艺对材料微观组织和力学性能的影响规律. 结果表明, 显微组织主要由板条马氏体、片状马氏体和板条间薄膜状残余奥氏体组成, 且随着保温时间的延长, 片状马氏体含量先增加后减小, 残余奥氏体含量逐渐增大且趋于稳定. 与传统的直接淬火及Q&T工艺相比, 经一步 Q&P工艺处理后的实验钢具有良好的综合力学性能, 即具备高强度的同时也具备良好的塑性, 其强塑积、抗拉强度和延伸率分别可达21774.2 MPa%, 1442 MPa和15.1%, 且随着保温时间的延长, 抗拉强度逐渐减小, 延伸率逐渐增大且趋于稳定.

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Fe-3%Si电工钢铸坯柱状晶织构的演变规律*
付勇军, 杨平, 蒋奇武, 王晓达, 金文旭
金属学报. 2015, 51 (5): 545-552.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00573
摘要   HTML   PDF (8290KB)

采用Fe-3%Si电工钢铸坯中长轴平行于轧向的不同数量柱状晶进行了冷变形及再结晶退火, 采用EBSD分析技术对柱状晶织构的转变行为进行了研究. 结果表明, 原始柱状晶为立方取向的单柱状晶时, 大压下率一次冷轧及再结晶退火不利于立方织构的保留; 小压下率二次冷轧及再结晶退火会形成强立方织构, 该立方织构强烈阻碍Goss晶粒的异常长大; 原始柱状晶为立方和Goss位向的双柱状晶时, 大压下率冷轧条件下, Goss取向快速转向{111}<112>而有效地保留了立方取向, Goss和立方取向柱状晶之间的晶界没有强的交互作用; 原始柱状晶为多种位向的多柱状晶时, 柱状晶晶界能促进g织构及减少立方织构, 有利于Goss晶粒异常长大.

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回火时间对高Ti微合金化淬火马氏体钢组织及力学性能的影响*
张可, 孙新军, 雍岐龙, 李昭东, 杨庚蔚, 李员妹
金属学报. 2015, 51 (5): 553-560.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00470
摘要   HTML   PDF (5388KB)

利用TEM, XRD和Vickers硬度计等研究了回火时间对高Ti微合金化马氏体钢组织及力学性能的影响, 阐明了高Ti微合金化马氏体钢在回火过程中析出强化和组织软化之间的交互作用规律. 结果表明, 高Ti钢在600 ℃不同时间回火, 硬度表现出不同的趋势. 10~300 s回火, 硬度不断升高, 是由于TiC的析出强化作用远大于基体回复而导致的软化作用; 300 s~10 h回火, 硬度保持长时间的平台, 是由于细小TiC粒子的不断析出, 且5 nm以下的粒子所占比例提高, 不断增加的细小TiC粒子所产生的强化抵消了由于基体组织软化导致的硬度下降; 10~20 h回火, 硬度快速降低, 且降低速率高于不含Ti钢, TiC粒子的平均尺寸由10 h的2.76 nm粗化到20 h的3.15 nm. 计算表明, TiC粒子的粗化引起硬度降低11.94 HV, 基体软化引起硬度降低24.56 HV, 表明基体软化是硬度降低的主要因素, 而TiC粒子的粗化加速了高Ti钢硬度的降低, 是导致硬度降低的又一重要因素.

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Ti60合金棒材中的织构及其对拉伸性能的影响*
赵子博, 王清江, 刘建荣, 陈志勇, 朱绍祥, 于冰冰
金属学报. 2015, 51 (5): 561-568.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00451
摘要   HTML   PDF (9741KB)

α+β两相区精锻, 直径为30和45 mm (分别定义为D30和D45)的Ti60棒材分别在950, 1000和1050 ℃进行固溶+时效热处理, 研究了热处理温度对棒材织构和拉伸性能的影响. 结果表明, D45棒材锻态组织中, 棒材轴向与α相的<0001>或 < 10 1 ? 0 > 方向平行的丝织构较强; 950 ℃热处理后显微组织和织构变化不明显. 随固溶温度升高, α相的<0001>丝织构增强, 而 <10 1 ? 0 > 丝织构密度减弱. 固溶温度对棒材强度的影响不大. D30棒材锻态组织中主要存在 < 10 1 ? 0 > 方向的丝织构; 随固溶温度升高, <0001>丝织构逐渐增强, 棒材的室温强度显著升高.

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冷坩埚定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb合金的拉伸与高周疲劳性能研究*
丁宏升, 尚子博, 王永喆, 陈瑞润, 郭景杰, 傅恒志
金属学报. 2015, 51 (5): 569-579.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00447
摘要   HTML   PDF (12400KB)

采用冷坩埚定向凝固技术制备了定向柱状晶的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸锭, 在改变抽拉速率的情况下, 所获得的铸锭具有不同片层间距的全片层组织. 通过拉伸性能实验, 测得其室温极限抗拉强度最高达到652 MPa, 伸长率最大达到1.5%, 而高温极限抗拉强度最高达到490 MPa, 伸长率最大达到5.0%. 通过高周疲劳性能实验, 绘制了抽拉速率分别为1.0和1.2 mm/min时定向凝固合金的应力-循环次数(S-N)曲线以及应力比R为0.1时的疲劳极限值. 对比断口形貌分析表明, 室温时试样拉伸断裂方式为脆性断裂, 而经高周疲劳实验后断裂方式为脆性解理断裂; 高温时试样拉伸断裂方式则为大部分脆性断裂与少部分延性断裂并存. 对高周疲劳试样断口的分析表明, 疲劳裂纹在相界面和B2相附近萌生, 据此基于塑性钝化理论分析了其裂纹扩展机制, 并绘制了高周疲劳裂纹扩展模式图.

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Mg-Zn-Gd三元铸造镁合金的自由凝固路径选择*
刘少军, 杨光昱, 介万奇
金属学报. 2015, 51 (5): 580-586.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00512
摘要   HTML   PDF (2542KB)

采用实验和数值计算方法, 研究了Mg-4.58Zn-2.6Gd三元铸造镁合金的自由凝固路径选择. 实验结果表明, 当铸型冷却速率≤0.75 K/s时, 合金首先生成的共晶为α(Mg)+W(Mg3Zn3Gd2); 当铸型冷却速率≥7.71 K/s时, 合金首先生成的共晶为α(Mg)+I(Mg3Zn6Gd). 建立了综合考虑合金液相扩散和冷却速率因素的多元合金初生相凝固路径计算模型. 耦合热力学计算软件Thermo-Calc及其数据库获得了Mg-4.58Zn-2.6Gd合金凝固路径计算所需的热力学数据, 发现计算结果与实验结果吻合良好.

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基于扫描电化学显微镜产生/收集和反馈模式研究纯Mg腐蚀行为*
王新印, 夏妍, 周亚茹, 聂林林, 曹发和, 张鉴清, 曹楚南
金属学报. 2015, 51 (5): 631-640.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00602
摘要   HTML   PDF (5061KB)

应用扫描电化学显微镜的产生/收集和反馈模式, 研究纯Mg在NaCl和Na2SO4溶液中腐蚀过程中的微区(点、线、面)析氢行为和活性点的演变过程. 实验结果显示, 无论在NaCl还是Na2SO4溶液中, 阴极极化和阳极极化均促进析氢, 与传统集气法获得的纯Mg腐蚀过程存在负差数效应一致, 但析氢速率在微区范围内波动加大, 不稳定, 且与极化程度有关. 析氢速率随NaCl浓度增加而增加, 但随Na2SO4浓度增加而减少. NaCl浓度增大、pH值降低、阳极极化有利于Mg表面活性点的产生.

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