时效制度对B95ЛЧ锻件断裂韧性和抗应力腐蚀性能的影响
单级时效处理对2A97_铝锂合金组织、力学性能和腐蚀性能的影响
第27卷第4期粉末冶金材料科学与工程2022年8月V ol.27 No.4 Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy Aug. 2022 DOI:10.19976/ki.43-1448/TF.2022030单级时效处理对2A97铝锂合金组织、力学性能和腐蚀性能的影响游任轩，马运柱，汤娅，赵心阅，刘文胜(中南大学粉末冶金研究院，长沙 410083)摘要：为了确定单级时效制度对2A97铝锂合金组织、力学性能和腐蚀性能的影响，采用室温拉伸、晶间腐蚀、剥落腐蚀、电化学腐蚀和TEM观察等方法，对不同单级时效处理后的合金组织和性能进行表征测试。
结果表明：随着时效温度升高，2A97铝锂合金达到最佳力学性能所需时间缩短。
随时效温度升高、时效时间延长，合金的抗腐蚀性能下降。
165 ℃时效60 h后，合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到549 MPa、484 MPa和8.8%，晶间腐蚀等级为4级，剥落腐蚀评级EC。
关键词：2A97铝锂合金；单级时效；显微组织；力学性能；腐蚀性能中图分类号：TG146.21文献标志码：A 文章编号：1673-0224(2022)04-398-11Effects of single-stage aging treatment on microstructure, mechanical properties and corrosion properties of 2A97 Al-Li alloysYOU Renxuan, MA Yunzhu, TANG Ya, ZHAO Xinyue, LIU Wensheng(Powder Metallurgy Research Institute, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: In order to determine the effects of single-stage aging regime on the microstructures, mechanical properties and corrosion properties of 2A97 Al-Li alloys, the methods of room temperature tensile, intergranular corrosion, exfoliation corrosion, electrochemical corrosion and TEM observation were used to investigate the microstructure, mechanical properties and corrosion properties of 2A97 Al-Li alloys after different single-stage aging treatments. The alloys were tested and characterized. The results show that with increasing the aging temperature, the aging time for 2A97 Al-Li alloys to obtain the best mechanical properties decreases. With increasing the aging temperature and aging time, the corrosion resistance of the alloys decreases. After aging at 165 ℃for 60 h, the tensile strength, yield strength and elongation of the alloys are 549 MPa, 484 MPa, and 8.8%, respectively, the intergranular corrosion is grade 4, and the exfoliation corrosion grade is EC.Keywords: 2A97 Al-Li alloys; single-stage aging; microstructure; mechanical property; corrosion property铝锂合金由于低密度、高比强度、高比刚度和高弹性模量的特点，在航空航天领域有着越来越广泛的应用。
金属材料抗应力腐蚀性能分析及预防措施
金属材料抗应力腐蚀性能分析及预防措施摘要：在工业中，金属材料的应力腐蚀是个常见的问题。
本文通过深入分析金属材料应力腐蚀出现的原因及其特点，并提出了预防应力腐蚀的措施，比如合理选材，结构优化设计，工艺优化，缓腐蚀药剂来改变工作环境环境等，对金属材料防应力腐蚀有一定的积极作用。
关键词：金属材料焊接，应力腐蚀，预防措施一、金属材料应力腐蚀性产生的原因以及特点金属材料表面容易发生腐蚀开裂现象，这种腐蚀开裂是当金属材料暴露于在具有腐蚀性的环境中，且材料表面拉应力过大造成的。
产生金属材料表面应力腐蚀开裂特点，首先应力是产生腐蚀开裂首要条件，造成金属材料应力腐蚀开裂，必须要存在应力，尤其是存在拉应力。
那么这个应力又是如何产生的呢？金属材料表面产生的应力是由成型过程产生的。
比如，在焊接成型过程中，由于焊接热应力及焊接工装夹具夹紧力，致使部分残余应力不均匀的产生在零部件上，类似的有铸造应力，锻造应力，热处理应力等等，这些不均匀的应力就是金属材料表面脆弱的部位。
另外，金属材料大多应用在日常生活环境中，在这些环境中有大量腐蚀性物质，通过空气流通附着在金属材料的接口处和其他应力集中部位，嵌入到了金属材料中，腐蚀性物质在金属材料中堆积扩张，从而造成了扩张应力，进而引发了应力腐蚀裂纹。
第二，金属材料应力腐蚀性裂纹断裂，与时间成正比例关系，这种失效现象并不是出现应力后就立即产生的，而是随着时间的不断推移，逐渐产生扩大的一种腐蚀断裂问题，而这一点与氢致滞后开裂有非常大的相似性。
最后，造成金属腐蚀性断裂现象的应力一般都是低应力产生的，由于金属所处的环境具有一定的腐蚀性，这使得金属材料表面腐蚀部位整体变脆，在低应力出现的时候，就产生金属材料腐蚀性开裂现象。
在石油化工产业中，应力腐蚀性开裂是最常见的问题，也是主要造成石油化工产业中设备运行故障甚至出现失效现象的重要原因，金属材料应力腐蚀性裂缝，给石油化工企业正常施工造成了困扰，但是由于金属材料应力腐蚀性开裂的产生是无法预测的，所以这个问题也就成为石油化工产业中最大的安全隐患，他对石油化工产业的发展造成了极大的负面影响。
时效处理对不同晶粒组织Al-Zn-Mg合金腐蚀性能的影响
时效处理对不同晶粒组织Al-Zn-Mg合金腐蚀性能的影响王鹏宇;叶凌英;柯彬;董宇;刘胜胆【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(55)1【摘要】以中强Al-Zn-Mg合金为研究对象,采用晶间腐蚀、电化学极化曲线测试、慢应变速率拉伸等试验,结合OM、TEM、SEM、EBSD等组织分析方法研究时效处理和晶粒组织对合金腐蚀性能的影响。
研究结果表明:随着双级时效时间的延长,再结晶晶粒合金的抗腐蚀性能逐渐提升,从欠时效处理到过时效处理,晶间腐蚀等级由4级降为2级,电化学腐蚀电流密度由27.71μA/cm^(2)降为0.098μA/cm^(2),应力腐蚀指数由79.15降至18.40;纤维晶粒合金与同时效阶段的再结晶晶粒合金相比,其抗腐蚀性能显著提升,其中,晶间腐蚀最大深度降低了35.9%,电化学腐蚀电流密度降低了81.4%,年腐蚀速率降低了81.9%,应力腐蚀敏感指数降低了46.2%。
中强Al-Zn-Mg合金腐蚀性能的提升主要源于其较低的再结晶分数和较低的大角度晶界占比。
【总页数】14页(P55-68)【作者】王鹏宇;叶凌英;柯彬;董宇;刘胜胆【作者单位】中南大学材料科学与工程学院;中南大学教育部有色金属材料和工程重点实验室;中南大学有色金属先进结构材料与协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.时效热处理工艺对Al-Zn-Mg合金材料组织与腐蚀性能的影响2.晶粒组织对Al-Zn-Mg合金抗应力腐蚀性能的影响3.低温轧制及时效热处理对Al-Zn-Mg铝合金显微组织与性能的影响4.不同时效处理对7020铝合金组织和腐蚀性能的影响5.晶粒组织对Al-Zn-Mg合金力学性能和腐蚀性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
热处理对铝合金材料的力学性能和耐蚀性能的影响研究
热处理对铝合金材料的力学性能和耐蚀性能的影响研究铝合金作为一种重要的结构材料，在工业应用中具有广泛的应用前景。
热处理作为一种常见的工艺手段，具有显著的改善材料性能的效果。
本文将从力学性能和耐蚀性能两个方面，探讨热处理对铝合金材料的影响，并分析其原因。
一、热处理对铝合金材料力学性能的影响铝合金材料的力学性能主要包括强度、塑性和韧性等指标。
热处理可以通过改变材料的晶体结构和晶粒尺寸，来对其力学性能进行调节。
1.1 强度热处理能够显著提高铝合金的强度。
常见的热处理方式包括时效处理和固溶处理。
时效处理通过固溶加热和时效淬火，可以使铝合金材料的强度得到显著提高。
固溶处理则通过高温固溶和快速冷却，使合金元素溶解在基体中，形成均匀的固溶体，从而提高了合金的抗拉强度。
1.2 塑性与强度相对应的是材料的塑性，也就是其变形能力。
热处理对铝合金的塑性影响较大。
通过合适的热处理，可以改变材料的晶粒尺寸和形状，提高晶界的稳定性，从而增加材料的塑性。
此外，热处理还可以使材料的晶界扩散减缓，减少晶界的局部胀大和局部松弛，提高了材料的塑性。
1.3 韧性热处理对铝合金材料的韧性也有一定的影响。
合适的热处理可以改变材料内部的组织结构，使其具有更好的断裂韧性。
例如，通过合理的时效处理，可以使合金元素在晶界上析出过饱和的析出相，形成均匀分布的细小析出相颗粒，增加了材料的断裂韧性。
二、热处理对铝合金材料耐蚀性能的影响铝合金作为一种常用的结构材料，其耐蚀性能对其工作环境的适应能力起着至关重要的作用。
热处理可以通过调控材料组织结构，来改善材料的耐蚀性能。
2.1 抗氧化性铝合金在高温氧化环境中容易形成致密的氧化膜，这种氧化膜能够起到一定的保护作用。
热处理能够改变材料的晶界结构和化学成分，形成更加致密、稳定的氧化膜，从而提高铝合金材料的抗氧化性。
2.2 耐腐蚀性热处理通过改变材料的晶界结构和析出相的形态，改变了材料的微观组织，提高了其耐腐蚀性能。
时效再固溶处理对2205双相不锈钢力学和耐腐蚀性能的影响
1.3 980 ℃保温时效后再固溶处理的试验方案 首先在板材上线切割切取 4 块小试板，分别编
号并标记为 5# ，6#，7#，8#。每块试板尺寸为 ：220 mm×200 mm，材料沿轧制方向长度为 200 mm。选 取时效处理的温度为 980 ℃，试验设计方案如表 4 所示。
3651-2 规范的 40% 硫酸 - 硫酸铁试验和 ASTM 规范 A923 C 法进行，冲击试验温度选取 -40 ℃，其腐蚀 试验结果见表 5，力学性能试验结果如表 6 所示。
标准值 Min 450 Min 655 Min 25.0 Min 54
实测值
676
802
37.0 180,141,161
mm×200 mm，材料沿轧制方向长度为 200 mm。选 取时效处理的温度为 700 ℃，试验设计方案如表 3 所示。
表 3 时效处理试验方案 Table 3 The test plan of aging treatment
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化 工 设 备 与 管 道
第 56 卷第 4 期
表 2 测试得到的 SA-240 S32205 力学性能 Table 2 The mechanical property of SA-240 S32205 measured
性能名称 Rp0.2 /MPa Rm /MPa
A/% Kv (-40 ℃ ) /J
摘 要：选择以S32205双相钢为实验材料，采用拉伸、腐蚀以及冲击试验等测试手段，研究分别在
700 ℃和980 ℃进行保温时效处理后再固溶对双相不锈钢力学和耐腐蚀性能的影响。结果表明：较长时
间的时效处理可导致金属间σ相析出，从而强度增高，并伴随耐腐蚀性下降，虽然可以通过将材料进行
重新固溶处理来恢复其性能，但再次固溶处理无法消除时效处理对材料抗腐蚀性能的不良影响，即长
人工时效制度及停放时间对防撞梁用7003铝合金性能的影响
0前言防撞梁作为汽车碰撞安全装置中的重要组成部分，当车辆发生低速碰撞时，防撞梁可有效传递、缓和碰撞能量。
防撞梁两端后部的吸能盒等吸能部件可通过溃缩、变形等方式充分吸收碰撞能量[1-2]，缓和外界对车身的冲击，对车体结构起到重要的保护作用，同时在碰撞事故中保护行人安全，降低事故率[3-4]。
Al-Zn-Mg（7×××系）合金因其出色的强度、优良的焊接性及抗腐蚀性能，被广泛用于轨道列车及航空航天等领域[5-6]。
近年来7×××系铝合金在交通运输上的应用越来越多，用其制造的汽车部件具有强度高、质量轻、耐腐蚀及易维护等优点。
其中7003铝合金已被用于车身安全结构部件的开发中，如蔚来ES8、ES6车型的前后纵梁及吸能盒等部件材料就是采用的7003铝合金[7]。
使用7003铝合金代替传统钢材，达到了优异的整车刚度及碰撞安全性。
根据崔家铭[8]等对7003铝合金在汽车防撞梁上的应用研究显示：7003合金具有较强自然时效现象，随着停放时间的延长，挤压型材的力学强度逐渐升高。
该特性对铝合金防撞梁的生产加工带来了一定难度。
现研究7003铝型材的人工时效、折弯加工等工艺，以取代以往产品中6061铝合金防撞梁产品，确保生产出品质、性能更佳的铝合金汽车防撞梁产品。
由于7×××系铝合金型材具有较强的停放效应，在后续加工过程中不会产生弯曲性能差、加工易开裂等缺陷。
在经过人工时效处理后，7003铝合金型材力学性能应满足：R p0.2≥330MPa，R m≥370MPa，A50mm≥8%。
1试验材料及方法1.1试验合金及要求此次试验采用汽车防撞横梁用7003铝合金型材，该合金主要强化相为MgZn2和T（Al2Mg3Zn3），它们的强化效果大致相同。
合金的耐应力腐蚀能力也与Zn、Mg的质量分数总和有关，通过控制Zn、Mg的含量，合金会有良好的耐应力腐蚀性能。
时效处理对Fe-Ni_基奥氏体合金耐点蚀性能的影响
第3期李奕彤，等：碳化物取向对Fe-Cr-C耐磨涂层抗磨损性能影响研究规律。
（1）经强制冷却处理的高铬合金堆焊组在外部水冷的作用下，熔池中的热辐射方向垂直于熔覆层表面，形核率增加，因此更易析出取向垂直于涂层表面的M7C3初生碳化物，且晶粒尺寸更小。
（2）以M7C3为代表的碳化物晶体成六棱柱状，其表面硬度呈各向异性，横截面硬度高于侧面，因而在室温干滑动摩擦实验中，强制冷却试样中垂直取向碳化物的高硬度截面有效抵抗了摩擦过程中的微切削作用，失重率更低，但相对于自然冷却试样，因其晶间应力集中更易产生微裂纹。
（3）初生碳化物横截面的高硬度使其在受到表面冲击后更易发生脆性断裂，同时强制冷却试样因磨料冲刷而产生的微裂纹在冲击环境下进一步扩展，最终导致了硬质相的剥落，大大降低了表面耐磨性，因此在冲击磨料磨损试验中，强制冷却试样失重率高于自然冷却试样。
参考文献：［1］ Romanova V， Zinovieva O， Balokhonov R， et al. Ef‐fects of the grain shape and crystallographic texture onthe grain-scale mechanical behavior of additivelymanufactured aluminum alloys［J］. ManufacturingAddi‐tive，2021，48：102415.［2］ 赵梓淳，苏允海，黄宏军，等. 铬碳化合物对Fe-Cr-C堆焊层组织耐磨性影响的研究［J］. 热加工工艺，2015，44（16）：60-62.ZHAO Z C，SU Y H，HUANG H J，et al. Effect ofChromium carbon Compounds on microstructure wearresistance of Fe-Cr-C surfacing layer［J］. Hot WorkingTechnology，2015，44（16）：60-62.［3］ 魏世忠，徐流杰. 钢铁耐磨材料研究进展［J］. 金属学报，2020，52（04）：523-538.WEI S Z， XU L J. Research progress of steel wear re‐sistant materials［J］. Acta Metallica Sinica，2020，52（04）：523-538.［4］ Sun J H， Liu X F， Yang Y H， et al. Interfacial gradientM7C3carbides precipitation behavior and strengtheningmechanisms of stainless steel/carbon steel clad plates［J］. Journal of Materials Research and Technology，2022，21：3476-3488.［5］ Li L J， Li W M， Zhang B， et al. In-situ observation of growth characteristics of M7C3carbides in hypoeutectic Fe-Cr-C alloys［J］. Materials Characterization，2022，191：112143.［6］ Zhang Y C， Song R B， Wang Y J， et al. The steppedgrowth mechanisms of micro-sized hexagonal M7C3 carbides： Self-assembly shell and epitaxial layered core［J］. Materials Characterization， 2023，198：112747.［7］ 陆斌锋，唐普洪，芦凤桂，等. 激光与电子束熔覆（Fe，Cr）7C3复合层组织及耐磨性对比［J］. 中国表面工程，2014，27（4）；76-81.Lu B F， Tang P H， Lu F G， et al. Comparison of mi‐crostructure and wear resistance of laser and electronbeam cladding （Fe，Cr）7C3composites［J］. China Sur‐face Engineering，2014，27（4）：76-81.［8］ Liu W，Jin T N，Li S H， et al. Microscopic study of car‐bide precipitation during heat treatment of 35Cr-4Chigh chromium cast iron［J］. Transactions of the IndianInstitute of Metals，2022，75：3017-3028.［9］ Sayed A M， Alanazi H. Performance of steel metal pre‐pared using different welding cooling methods［J］.CaseStudies in Construction Materials，2022，16：e00953.［10］ Dogan O N，Hawk J A. Effect of carbide orientation on abrasion of high Cr white cast iron［J］. Wear，1995，189：136-142.［11］ Hornung J，Zikin A，Pichelbauer K，et al. Influence of cooling speed on the microstructure and wear behav‐iour of hypereutectic Fe-Cr-C hardfacings［J］. Materi‐als Science & Engineering A， 2013，576：243-251.［12］ Wang Z H，Wang Q B，Cui L，et al. Influence of cooling rate and composition onorientation of primary carbidesof Fe-Cr-C hardfacing alloys［J］. Science and Technol‐ogy of Welding and Joining，2008，13（7）：656-662.［13］ Zhang J L， Wei J J， Wei S Z， et al. Effect of interlayer temperature and extremely low terminal cooling tem‐perature on the microstructure and wear resistance ofFe-based hardfacing alloy［J］. Journal of Materials Re‐search and Technology，2023，23：4105-4116.编辑部网址：http：//17Electric Welding MachineVol.54 No.3Mar. 2024第 54 卷 第 3 期2024 年3 月时效处理对Fe-Ni 基奥氏体合金耐点蚀性能的影响郑军宝1，2， 闫英杰1，2*， 曹睿1，21.兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，甘肃 兰州 7300502.兰州理工大学 材料科学与工程学院，甘肃 兰州 730050摘 要：针对Fe-Ni 基奥氏体合金在740 ℃时效处理后的析出相随时效时间的演变进行探究；并通过电化学腐蚀试验以及Mott-Schottky 分析，研究了时效处理对合金耐腐蚀性能的影响。
应变时效对Q345钢及对接焊缝力学性能的影响研究
应变时效对Q345钢及对接焊缝力学性能的影响研究钢结构以其材料的强度高,塑性和韧性好的特点被广泛应用在各种建筑中。
但钢结构在受到诸如地震荷载破坏后,往往需要一段时间才能得到修复,在该段时间内就会发生应变时效效应。
应变时效效应会改变钢材的力学性能:强度和硬度提高,而塑性和韧性显著下降,而力学性能的变化会影响钢结构的继续服役能力,因此有必要研究应变时效对钢材基本力学性能的影响,为研究应变时效对整体结构受力性能的影响提供依据。
应变时效是油、气等输送管道的钢管在成型、制造、使用过程中普遍存在的一个特殊问题,尤其是应变时效脆化给管道带来的危害,增大了管道发生脆性破坏的可能,近几年来,在管道领域备受关注。
国内学者对应变时效的大部分研究是通过测得应变时效前后钢材的冲击吸收能量来计算钢材的应变时效敏感系数,而对应变时效对钢材的力学性能的影响的研究还不够深入,因此,本文在应变时效对Q345钢力学性能的影响方面进行了深入的研究。
本文针对Q345钢材进行了应变时效的试验和理论分析,研究Q345钢在不同的预应变和时效后力学性能的变化。
试验设计了三种不同的试件,分别为标准单调拉伸试件、标准拉压循环试件和对接焊缝试件。
其中,标准单调拉伸试件和标准拉压循环试件是基于Q345钢材本身进行的应变时效影响性试验,目的是研究Q345钢经过应变时效后在不同的加载方式下力学性能的改变。
考虑到实际钢结构中焊缝的存在,本文还对带对接焊缝的试件进行了应变时效影响性试验,研究应变时效前后对接焊缝试件力学性能的变化,弥补以往只对钢材本身进行应变时效的研究,而缺乏对接焊缝试件应变时效研究的不足。
本文基于Q345钢及其对接焊缝试件应变时效试验研究,分析了应变时效对Q345钢及其对接焊缝基本力学性能的影响;基于试验结果,采用Ramberg-Osgood模型对应变时效影响后的Q345钢应力-应变曲线进行拟合分析,建立了经不同应变时效因素影响后的Q345钢材本构关系模型。
时效制度对粉末冶金高温合金FGH95组织和性能的影响
粉 末 冶 金 工 业
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时 效 制 度 对 粉 末 冶 金 高 温 合 金 Ｆ ９ ＧＨ ５ 组 织 和 性 能 的 影 响
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单 级 时 效 （ ６ ℃ × １ ７０ ６ ｈ ＡＣ） 两 级 时 效 （ ７ ℃ × １ ５ ｈ ＡＣ＋ ６ ０ ×２ Ｙ 和 ８０ ． ／ ５℃ ４ｈ ＡＣ） 理 后 晶 粒 处
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ｕｔｍａ ｅ７ａ ｅａｍ ｏ ｔｔ ｅｓ ｍ ｅａｔ ｒｓｎ ｌ—ｔ ｇ （ ６ ￣ × １ ｈ ＡＣ） ｎ ｏ ｂ ｅｓａ ｅ ８ ０Ｃ × ｌｉ ｔ ｒ ｌ ｓ ｈ ａ ｆｅ ｉ ｇｅ ｓａ ｅ ７ ０Ｃ ６／ ａ ｄ ｄ ｕ ｌ ｔｇ （ ７ ￣ １ ５ｈ ＡＣ＋ ６ ０Ｃ × ２ ／ ． ／ ５￣ ４ ｈ ＡＣ） ｇ ｉｇ Ｈ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｐ ｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ，ｅ ｓｌ ｐ ｏ ｅ ｔ ｔｒ ｏｉ ａ ｅｎ ． ｒ ｎ ｓ ，ｍ ａ ｔｔ ｕ ｈ ｅ ｓ ｔ ｎ ｉ ｒ ｐ ｒｙ ａ ｏ ｔ ｅ １
钢材的时效解析
钢的时效之迟辟智美创作时效条件在日常生活中常发现，如低碳钢板等资料经热加工或冷加工后，在室温放置一段时间，它的机械性能发生了变动，这种金属资料的性能随时间的延长而改变的现象称为时效.时效往往使资料的性能变坏，在生产实际中应注意防止，但也可掌握其变动规律，使其在生产中加以利用.由于钢材的化学成份分歧，预先的热加工或冷加工及使用温度的分歧，钢的时效也有分歧的暗示.钢材经固溶处置后急冷至时效温度时，合金元素将处于过饱和状态，此时，如果合金元素仍具有扩散能力，那么随着时间的延长，钢材中的合金元素会从固溶体中脱落（或沉淀）致使资料的性能发生变动，这就叫做时效. 时效过程的界说：一切有关资料性能随时间变动过程都统称时效过程. 时效的条件：1）对合金元素具有一定的溶解度；2）溶解度随温度的降低而减小；3）高温固溶的合金元素，急冷后成为过饱和状态；4）在高温状态下，合金元素仍具有一定的扩散速度.时效现象是一种由非平衡状态向平衡状态转变的自发现象.如果固溶处置后以极缓慢的速度冷却，以到达平衡状态而又未经冷变形，这时时效现象就不会发生.钢的时效现象主要由钢中的碳，氮间隙原子引起的.碳，氮是钢中间隙原子，间隙原子一般在室温下都有一定的扩散能力，它们的溶解度都随温度的降低而减小，因此只要固溶处置后快冷使之造成过饱和状态，就能够发生时效现象.故此，时效现象可以分淬火时效和应变时效（形变时效、机械时效）.淬火时效是固溶体快速冷却到某一个温度招致的沉淀硬化.在该温度下，第二相元素酿成过饱和状态.较高温度和屡次应用时发生沉淀，并招致屈服强度、拉伸强度和硬化的增加.应变时效是塑性变形后某些资料中发生的一种现象.对低碳钢板，应变时效招致不连续屈服的重现，屈服强度和硬度增加，韧性减少而拉伸强度无明显变动.时效引起的性能变动由于资料发生时效，其性能将发生较年夜的变动，主要有以下变动:1）资料的硬度增加；2）钢的强度（屈服强度增加、抗拉强度增加或不变），塑性和韧性（延伸率，断面收缩比，抗冲击功）降低；3）某些电学性能和物理性能也发生了变动，如使电阻降低，磁矫顽力提高等.影响时效的因素钢中的碳、氮间隙原子是引起时效的基本元素，这些元素的原子在室温下仍具有扩散能力，因此由于急冷造成的过饱和固溶体处于不服衡状态时，势必引起时效现象.淬火时效主要靠碳，氮化物的弥散析出，而形变时效则是碳，氮原子在位错附近的富集，对位错起钉扎作用的结果.位错的密度随钢材的化学成份，热处置及冷变形等因素而分歧的.曾有人计算过，当钢中碳、氮的过饱和度达0.0001%以上时就会引起时效现象.钢中的含碳量越高，固溶在α-Fe 中的碳量也就越高，时效的效果也就越明显.但当钢中的含碳量年夜到在组织中呈现渗碳体时，时效效果反而减小.实验标明，当含碳量在0.25%左右时，时效后性能的变动最年夜.氢原子由于扩散系数比力年夜，如果长时间放置也会从钢中析出，这就是氢原子引起的时效现象.硼原子在钢中即可是间隙型又可以是置换型，这对时效起抑制作用.氧原子对时效没有太年夜的影响.研究指出，经铝脱氧的钢能起到减少钢的时效敏感性的作用，其实不在于铝有很强的脱氧能力使钢中的含氧量减少，而是在于铝与氮之间有很强的亲和力，真正起作用的其实不是与氧结合的铝（酸不溶铝），而是仍剩余钢液中的铝（酸溶铝）.钢中的铝与氮会形成AlN，AlN 的溶解度也随温度的降低而减小.可是由于铝的存在，与不含铝时相比，氮在固溶体中的溶解度年夜年夜减小，所以铝对抑制钢的时效作用十分明显.除铝外，合金元素钛、钒、钼、铌、铬、硅、锰、铜，砷和锡等合金元素都对钢的时效有影响.过时效总之，时效过程是一种由非平衡状态向平衡状态转变的自发现象，是碳，氮等间隙原子由于处于过饱和状态，在高温时靠扩散能力，从固溶体中脱落（或沉淀）致使资料的性能发生变动的过程.为了保证我们所要求带钢的各种性能，我们必需采纳相应的生产工艺办法，防止带钢时效现象的发生.这些相应的生产工艺办法就是所谓的过时效.在连续退火炉中设置了过时效段，用于对一些有过时效要求的钢种（如DQ-AK、DDQ-AK、DP 钢、TRIP 钢）进行时效处置，即在钢种的过时效温度范围内，使带钢坚持足够的过时效时间，使碳、氮等间隙原子充沛析出，可是它们的析出与普通低碳钢的析出有很年夜的区别，主要是由于在这类钢中同时添加了铝、钒、铌等合金元素，这部份元素会与氮形成稳定的氮化物同时析出，使铁素体基体强化（称为第二相的弥散硬化），而且使晶粒细化，使钢的强度和韧性均能显著提高，同时使较高温度的时效现象受到抑制.如在铝脱氧的镇静钢中，加入足够数量的铝，使它除去与氧结合外（铝作为脱氧剂加入），还剩余相当数量（0.02～0.04％）在固溶体中，利用这部份剩余的铝来固定氮，即通过轧后缓冷或在700～800℃保温，使铝与氮形成稳定的AlN，这样就可以减弱甚至完全消除通常在较高温度发生的时效现象.同时高度弥散的AlN 质点在1000℃以下（与铝的浓度有关）能阻止奥氏体晶粒长年夜，使钢成为实质细晶粒钢.另外，由于合金元素的存在，固化了钢中的碳、氮.使钢在经过变形后，虽然呈现了年夜量的位错和空位缺陷，但没有碳、氮的快速移位而形成柯氏气团，从而降低了形变时效的发生.时效的实际应用汽车车身的部件，如前挡泥板，汽车顶板等，如果经冷冲压加工而成，在低碳钢板存在有物理屈服现象（在不增加应力时的屈服现象）的时候，由于局部的突然屈服，钢板的形变就不均匀，结果在钢板概况呈现形变带皱纹.为了防止发生这种缺陷，首先应设法消除物理屈服现象.实践证明，经过退火的钢板，在冲压加工前进行小变形的轧制（0.8 -1.5%的变形量），可以消除物理屈服现象.可是，这种物理屈服现象的消除，只是暂时现象，如果经过一按时间的时效后，物理屈服现象又会重新呈现.这说明形变时效对深冲钢板是十分有害的.为了防止形变时效现象的发生，生产中采纳以下的方法：在小变形的轧制消除物理屈服现象后及时进行冲压加工；如果不能及时进行冲压加工，要把钢板寄存在零度以下的环境中，这样可以抑制和延缓时效过程；改用IF 钢制造钢板，并将冷轧后的钢板进行退火处置.。
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２８ 材料工程／２００６年４期 时效制度对Ｂ９５Ⅱｑ锻件断裂韧性 和抗应力腐蚀性能的影响 Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｇｅｉｎｇ ｏｎ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｂ９ ５ＪＩＩＩ Ｆｏｒｇｉｎｇ
李红英，耿进锋，张建飞，董显娟 （中南大学材料科学与工程学院，长沙４１００８３） ＬＩ Ｈｏｎｇ—ｙｉｎｇ，ＧＥＮＧ Ｊｉｎ—ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｆｅｉ，Ｄ０ＮＧ Ｘｉａｎ－ｊｕａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）
摘要：研究了双级时效工艺和回归再时效（ＲＲＡ）工艺对Ｂ９５胛铝合金锻件的断裂韧性和应力腐蚀性能的影响。测定了 ９种双级时效工艺和３种ＲＲＡ工艺状态下的断裂韧度，同时测定了各时效工艺状态下的电导率和强度指标。通过对试 样组织性能的分析研究发现：当一级时效条件相同时，随着二级时效温度的升高和时效时间的延长，断裂韧度和抗应力腐 蚀性能提高，其中以１１５’Ｃ×７ｈ＋１８５＂Ｃ×１３ｈ为最佳时效工艺。ＲＲＡ工艺能使合金获得最高的强度，经回归２０ｍｉｎ的 ＲＲＡ试样的抗应力腐蚀性能也能达到１１５℃×７ｈ＋１８５℃×１３ｈ的水平，但断裂韧度不如采用较高二级时效温度的试样。 关键词：Ｂ９５胛锻件；双级时效；ＲＲＡ工艺；断裂韧性；抗应力腐蚀性能 中图分类号：ＴＧ１６６．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｉ００ｉ－４３８１（２００６）０４—００２８－０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔＷＯ—ｓｔａｇｅ ａｇｅｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｔｒｏｇｒａｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｇｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＲＲＡ）ｏｎ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｂ９５ＪＩｑ ｆｏｒｇｉｎｇ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｆｒａｃ— ｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｕｎｄｅｒ ｎｉｎｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｗｏ—ｓｔａｇｅ ａｇｅｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ＲＲＡ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ａｇｅｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ａｇｅｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ ａｇｅｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ ｉｄｅｎｔｉｃａ１．Ｏｆ ａｌｌ ｔｗｏ－ ｓｔｅｐ ａｇｅｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（１１５℃Ｘ ７ｈ＋１８５℃Ｘ １３ｈ）ｗａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ａｇｅｉｎｇ ｏｎｅ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ ＲＲＡ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｍａｋｅ Ｂ９５ ＪＩＩＩ ｆｏｒｇｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（１１５℃Ｘ ７ｈ＋１８５℃Ｘ １３ｈ）ａｆｔｅｒ ｔｗｅｎｔｙ ｍｉｎｕｔｅｓ ｏｆ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ， ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｗａｓ ｔｏｗｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｂ９５ ＪＩＩＩ ｆｏｒｇｉｎｇ；ｔｗｏ—ｓｔａｇｅ ａｇｅｉｎｇ；ＲＲＡ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
Ｂ９５删铝合金是俄罗斯研究开发的高纯铝合金， 其属于可热处理强化合金。采用Ｔ６工艺可以得到最 高的强度，但断裂韧性和抗应力腐蚀性能较差。Ｔ７６ 和Ｔ７３两种双级时效工艺能够改善合金的断裂韧性 和抗应力腐蚀性能，强度却大大降低。回归再时效 （ＲＲＡ）工艺能使合金在获得较高强度的前提下，具有 较高的断裂韧性和抗应力腐蚀性能［１。］。但是，在生 产实践中，Ｂ９５删锻件的断裂韧性和抗应力腐蚀性能 达不到要求的问题仍未得到解决，迫切需要系统研究 时效制度对Ｂ９５删锻件断裂韧性和抗应力腐蚀性能的 影响。本研究将Ｂ９５删锻件进行双级时效和ＲＲＡ处 理后，测定和分析了各种时效工艺制度下试样的强度 指标、断裂韧度和电导率，探索出综合性能良好并可望
用于Ｂ９５删锻件生产实际的时效工艺。 实验方法 试样取自经过均匀化退火和挤压热锻的Ｂ９５删锻 件，４７５℃Ｘ４００ｍｉｎ固溶处理和水淬后，进行时效处 理，工艺制度如表１所示。双级时效的第一级时效制 度均取ｌ１５℃×７ｈ，第二级时效温度分别为１５５，１７０， １８５℃，每个温度点取７，１０，１３ｈ三个时间点。ＲＲＡ工 艺在峰值时效（Ｔ６）后，分别在２００℃下回归５，１０， ２０ｍｉｎ，再时效工艺均为１２０℃ｘ２４ｈ。 在ＣＳＳ－４４１００万能电子拉伸试验机上测定试样 的屈服强度，取长向（Ｌ）为拉伸实验方向。用Ｖ型环
维普资讯 http://www.cqvip.com 时效制度对Ｂ９５ 锻件断裂韧性和抗应力腐蚀性能的影响 ２９ 切口圆柱试样测定断裂韧度，“Ｖ”形环的开角保证在 （６０－ｔ－０．２ ｏ精度内，拉伸方向亦为Ｌ向。在 １９单 双臂电桥仪上测定电导率，再按ＩＡＣＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ）国际软铜电导率标准，换算 成 ＩＡＣＳ单位，通过电导率来判定抗应力腐蚀性能 的好坏。在ＪＥＭ２００一ＣＸ型透射电子显微镜上进行微 观组织形貌观测，试样取自拉伸样两端未变形部分。
表１时效工艺制度 Ｔａｂｌｅ １ Ａｇｅｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅ
Ｎｕｍｂｅｒ Ａｇｅｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｌ１５℃×７ｈ＋１５５℃×７ｈ ｌ１５℃×７ｈ＋１５５℃×１Ｏｈ １１５℃×７ｈ＋１５５℃×１３ｈ １１５℃×７ｈ＋１７０℃×７ｈ ｌ１５℃×７ｈ＋１７０℃×１Ｏｈ １１５℃×７ｈ＋１７０℃×１３ｈ ｌ１５℃×７ｈ＋１８５℃×７ｈ ｌ１５℃×７ｈ＋１８５℃×１Ｏｈ １１５℃×７ｈ＋１８５℃×１３ｈ Ｔ６．２００℃×５ｍｉｎ。１２Ｏ℃×２４ｈ Ｔ６。２００℃×１０ｍｉｎ。１２Ｏ℃×２４ｈ Ｔ６。２００℃×２０ｍｉｎ，１２Ｏ℃×２４ｈ
２结果与分析 ２．１性能分析 实验测得的断裂韧度、电导率和屈服强度指标如 表２所示。
表２断裂韧度。电导率和屈服强度实验结果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ， ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
Ｎｕｍｂｅｒ Ｋｉｃｌ（ＭＰａ・ｍ ／０） ／ ＩＡＣＳ Ｏ＇ｏ．２／ＭＰａ ２２。４３ ２２ ７２ ２３。３４ ２４。５８ ２４．９Ｏ ２５．１６ ２５．８９ ２７．３４ ３２．２Ｏ ２３．５１ ２４．２２ ２４．７５ ３９．９８ ３８．８７ ３９．４５ ４３．９９ ４５．１７ ４６。３１ ４６。３５ ４７ ２８ ４８ １４ ３９ ６８ ４２ Ｏ５ ４７ １９ ５３５．９６ ５３４．８３ ５２３．１３ ５０７．８９ ４９０．４１ ４８４。２９ ４７４。８１ ４４２．７９ ４１７ ７９ ５５２。９８ ５５２。９９ ５２２．０８
由表２可知，当二级时效温度为１５５℃时，强度指 标较高，试样的断裂韧度和电导率却很低；当二级时效 温度为１８５℃时，断裂韧度和电导率较高，但强度指标 较低。第９号工艺的断裂韧性和电导率均为最高，但 其屈服强度是最低的，对比第１号工艺，其断裂韧度和 电导率分别提高了４３．６ ，２０．４ ，屈服强度牺牲了 ２２．２ 。第１２号工艺的断裂韧度和电导率是ＲＲＡ 工艺中最高的，强度指标与其他两个工艺相差不大。 比较第９号和１２号工艺，９号试样的电导率指标略 高，断裂韧度高３０．１８ ，但是屈服强度低了２０ 。从 提高断裂韧度和电导率的角度考虑，第９号工艺是最 佳的。 图１为根据实验结果绘制的各双级时效工艺的断 裂韧度一时效温度一时效时间关系曲线。由图１可知， 经过双级时效处理的试样，断裂韧度随双级时效工艺 的第二级时效温度升高而提高，在相同的二级时效温 度下，随着时效时间的延长断裂韧度呈增大趋势，而对 应１８５℃时的第９号工艺增幅较大。由表２可知，经 过回归再时效处理的试样，随着回归时间的延长断裂 韧度不断增加，但三种ＲＲＡ工艺的断裂韧度普遍较 低，最高的断裂韧度值仅为２４．７５ ＭＰａ・ｍ 。，相当于 二级时效温度为１７０℃时的三种双级时效工艺的断裂 韧度值，低于二级时效温度为１８５℃的双级时效工艺 的断裂韧度值。
图１ 断裂韧性一时效温度一时效时间关系曲线 Ｆｉｇ。１ Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ Ｉｒａｃｔｕｔｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ＿ａｇｅｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ａｇｅｉｎｇ ｔｉｍｅ
图２为电导率一时效温度一时效时间关系曲线。随 着二级时效温度和时间增加，电导率不断提高，但 １１５℃×７ｈ＋１５５℃×７ｈ的实验组出现了例外。由表 ２可知，经过回归再时效处理后试样的电导率也随回 归时间的延长有较大幅度增长，回归２０ｍｉｎ的电导率 最高（４７．１９ ＩＡＣＳ），但还是稍低于双级时效工艺中 第９号工艺的电导率（４８．１４ ＩＡＣＳ）。铝合金的抗应 力腐蚀性能与电导率正相关［３］，所以电导率的高低能
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｕ 一 暑 一，ｓ∞ ｃ ＬＩ ｊ０ ２ｊＩ。Ｂ上
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