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金属加工·热加工

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2025年09期

《金属加工》创办于1950年，始终服务于金属加工领域，作为我国金属加工技术发展历程的忠实记录者和传播者，为广大企业和读者提供了数量巨大、实用性强、具有很高参考价值的技术文章，深受广大企业及读者的喜爱，为推动我国金属加工技术与装备水平的提高做出了卓越的贡献。

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固相增材制造专题 | 铝合金搅拌摩擦沉积增材制造工艺研究进展

固相增材制造专题 | 铝合金搅拌摩擦沉积增材制造工艺研究进展

摘要：搅拌摩擦沉积增材（Additive Friction Stir Deposition,AFSD）是一种新兴的固相增材制造技术，具有高材料利用率、高增材效率和优良的构件性能等优势，尤其在航空航天铝合金结构件的制备方面展现出广阔的应用潜力。首先，简要介绍铝合金AFSD技术的基本原理，然后，重点论述了国内外在铝合金AFSD工艺参数、组织演变和力学性能等方面的研究成果。研究表明：轴肩结构、工艺参数和热处理工艺是提高铝合金增材构件力学性能的关键要素。最后，对铝合金AFSD技术进行展望，指出在成形机制、成形工艺、组织性能调控和新材料制备等方面需继续开展研究，为铝合金AFSD技术的工程应用提供有益参考。
固相增材制造专题 | 基于曲面插值算法的径向搅拌摩擦增材修复形状控制技术

固相增材制造专题 | 基于曲面插值算法的径向搅拌摩擦增材修复形状控制技术

摘要：在径向搅拌摩擦增材修复过程中，当仿形流道间隙过大时，会影响增材修复曲面的控制点定位效果，导致难以确认高度、宽度和倾斜角度变化，存在修复区域形状轮廓度差异较大、平整度较差的问题。由此，提出基于曲面插值算法的径向搅拌摩擦增材修复形状控制技术。计算待修复区域修复过程的增材热输入和流动速度，分别计算出修复区域的高度、宽度和倾斜角度变化，分析待修复区域形状变化规律。应用曲面插值算法，计算修复形状的权因子值，构建曲面模型，设定插值函数，根据待修复区域形状筛选修复形状的具体控制点。基于控制点，设计形状控制器，结合热循环优化函数，完成径向搅拌摩擦增材修复形状控制。试验结果表明：经形状控制修复处理后，缺陷孔不仅被填平，表面也更加平整。修改形状直线度公差数值较小，修复区域形状与设定的修复区域形状轮廓度基本吻合，其轮廓度均值为0.93，表面平整度为0.96，能够准确控制径向搅拌摩擦增材修复形状。
焊接与切割 | 新质生产力视角下的焊接专业高层次人才培养策略研究

焊接与切割 | 新质生产力视角下的焊接专业高层次人才培养策略研究

摘要：随着新质生产力的快速发展，焊接技术在先进制造业中的地位越发重要，对高层次焊接专业人才提出了更高要求。在分析新质生产力内涵的基础上，梳理了焊接专业教育与产业需求的契合性，揭示了当前高层次人才培养中存在的课程体系滞后、教学模式单一、校企合作浅层化等问题，并从课程优化、教学创新、产教融合及评价机制完善等方面提出了系统性培养策略。为焊接专业教育改革提供了理论支持和实践指导，有助于加速我国制造业转型升级，实现高质量发展的目标。
焊接与切割 | 桥梁用不锈钢-耐候钢复合钢板试验研究及应用

焊接与切割 | 桥梁用不锈钢-耐候钢复合钢板试验研究及应用

摘要：介绍了我国正在开发的桥梁用S31603+Q420qENH不锈钢-耐候钢复合钢板的焊接试验研究，包括母材的化学成分、力学性能、热加工工艺性能试验及焊接性试验等，评价了 S31603+Q420qENH 复合钢板的综合力学性能、热加工性能和焊接性。针对 S31603+Q420qENH 复合钢板在大渡河特大桥项目上的应用，进行了焊接工艺评定试验，接头 -40^°C 冲击吸收能量 ≥60J ，接头性能良好。依据焊接工艺评定试验编制的焊接工艺指导了大桥的生产制造，对 S31603+Q420qENH 复合钢板在其他项目中的应用具有借鉴意义。
焊接与切割 | 宽厚板精轧机特大型铸钢牌坊在线焊接修复

焊接与切割 | 宽厚板精轧机特大型铸钢牌坊在线焊接修复

摘要：铸钢牌坊是宽厚板精轧机的关键部件，其特点是重量大、体积大、截面积大、刚性大，出现裂纹后，裂纹易扩展。目前，国内基本都是通过铣除裂纹的方式进行修复，此方式会导致牌坊截面积的减小，额定轧制力也随之降低，无法满足满负荷使用要求，影响生产。根据牌坊材质及裂纹特性，结合生产现场承载情况，分析牌坊开裂的原因及铸钢牌坊的焊接性，制定在线修复工艺，对宽厚板精轧机牌坊进行在线焊接修复，修复后的牌坊达到正常使用要求，确保了宽厚板精轧机轧制质量，延长了设备的使用寿命，节约了大量的修复资金和时间。
焊接与切割 | 基于EBSD图谱的奥氏体不锈钢焊缝仿真建模及分析

焊接与切割 | 基于EBSD图谱的奥氏体不锈钢焊缝仿真建模及分析

摘要：以EBSD图谱为基础，对奥氏体不锈钢焊缝进行仿真建模，深入探究阵列信号在奥氏体不锈钢焊缝中的传播规律，以及超声波在缺陷和界面处的反射、散射和透射规律。研究结果表明：裂纹缺陷由于声阻抗差较大且回波受角度影响，在检测时应选择合理的声波偏转角度，以提高检出能力；气孔缺陷声阻抗大且回波声压值高，可通过回波定位其上表面位置并表征尺寸；夹渣缺陷随尺寸增大反射回波会分离，需综合回波和持续时间来判定尺寸；根部开口缺陷垂直入射时上尖端回波强、下尖端回波弱，应采用斜入射法并变化探头位置以提高检出率。本研究成果可为奥氏体不锈钢焊缝检测工艺的制定提供重要参考，有助于制定出更为有效的检测工艺及质量控制措施。
焊接与切割 | 脉冲激光工艺参数对M170P/DC06差厚拼焊接头组织与性能的影响

焊接与切割 | 脉冲激光工艺参数对M170P/DC06差厚拼焊接头组织与性能的影响

摘要：通过采用SW-500型Nd：YAG固体脉冲激光器（平均功率301～384W），对 1.0mm 厚M170P钢与 0.7mm 厚DC06钢差厚板进行拼焊试验，研究脉冲频率、脉宽及电压对接头组织与性能的影响。结果表明：薄板DC06钢侧热影响区为粗大块状铁素体，厚板M170P钢侧为细小铁素体与粒状贝氏体；当脉冲频率为 20Hz 、焊接速度为 300mm/min 时，熔合区硬度达200HV，且硬度从厚板向薄板呈梯度下降。
焊接与切割 | 探究激光与MAG电弧在复合焊接中的相互影响

焊接与切割 | 探究激光与MAG电弧在复合焊接中的相互影响

摘要：采用数值模拟分析在相同条件下进行激光焊、MAG焊和激光-MAG电弧复合焊的仿真，通过对比三者之间的温度场、焊后应力场的变化情况，分析激光与MAG电弧在复合焊接过程中的相互影响。通过分析可知：激光-MAG电弧复合焊融合了MAG焊熔宽大与激光焊熔深大的优点，并使熔池尺寸进一步增加，焊接板材加热充分，焊后冷却速度降低。激光或MAG电弧的功率发生改变，熔池表面尺寸随之变化，熔池根部尺寸受激光功率变化
焊接与切割 | 2.25Cr-1Mo-0.25V钢研究进展与挑战

焊接与切割 | 2.25Cr-1Mo-0.25V钢研究进展与挑战

摘要：2.25Cr-1Mo-0.25V钢作为加氢反应器等高温高压临氢设备的核心材料，其焊接性、高温力学行为、氢脆敏感性研究备受关注。介绍了近期国内外在 2.25Cr -1Mo-0.25V钢焊接接头组织调控、高温力学性能优化、氢脆防治等方面的研究进展。研究表明：焊接工艺与热处理制度的匹配性对2.25Cr-1Mo-0.25V钢内碳化物演化与高温力学性能的影响规律，以及2.25Cr-1Mo-0.25V钢氢陷阱分布与其氢脆敏感性的关联机制，是当前研究的重点。探索多场耦合环境下材料性能退化机理，并开发基于微观组织调控的全寿命性能预测模型是未来的研究方向。
热处理 | 超高温气冷堆用Haynes230合金高温蠕变机制及显微组织演变

热处理 | 超高温气冷堆用Haynes230合金高温蠕变机制及显微组织演变

摘要：超高温气冷堆（HTGR）是第四代核能系统重点研发的堆型之一，堆芯出口温度达到 800～950∘C ，使得中间换热器（IHX）工作温度显著提升。Haynes230合金是IHX管材极具竞争力的候选材料，为了使管材在高温高压工况下长期安全运行，对合金抗蠕变性能评估具有重要意义。以Haynes230合金为研究对象，开展了800～950∘C 高温蠕变试验、蠕变行为分析和显微组织表征。通过分析稳态蠕变速
热处理 | 基于数值模拟的20MnCr5钢齿轮渗碳淬火工艺优化

热处理 | 基于数值模拟的20MnCr5钢齿轮渗碳淬火工艺优化

摘要：针对渗碳淬火工艺生产能耗巨大的问题，在保证20MnCr5钢齿轮表面硬度的前提下，对其工艺设定参数进行改进研究。综合分析温度、组织及硬度多场耦合，建立渗碳淬火理论计算模型。根据齿轮材料成分，利用JMatPro软件计算材料性能参数。通过正交试验设计多组模拟试验，并用有限元软件Deform模拟工艺过程。根据模拟硬度结果，分别对渗碳温度、渗碳时间、淬火温度、回火温度及回火时间进行极差分析，探讨各参数对表面硬度的影响。结果表明：淬火温度越低，齿轮表面硬度越高。最终选取的工艺方案与原方案相比，20MnCr5 钢齿轮表面硬度提高了2.2HRC，同时降低了生产能耗，可为实际生产提供参考。
热处理 | 固溶及时效热处理对冷拉态GH600合金组织和力学性能的影响

热处理 | 固溶及时效热处理对冷拉态GH600合金组织和力学性能的影响

摘要：通过光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、双剪试验机和电子万能试验机，研究了3种不同热处理工艺（固溶处理、时效处理、固溶+时效处理）对冷拉态GH600合金组织和力学性能的影响。结果表明：冷拉态GH600合金经过时效处理后综合性能达到最佳，经 718^°C 保温16h（气冷）后，其硬度达到173HV，抗拉强度达到 727.3MPa ，剪切强度达到 563MPa 。这是由于冷拉态GH600合金在时效处理后基体中析出了大量弥散分布的γ'相和碳化物，这些析出相钉扎在晶界上，阻碍了晶粒的长大，从而提升了冷拉态GH600合金的力学性能。
热处理 | 42CrMo钢滚轮中频感应淬火工艺研究

热处理 | 42CrMo钢滚轮中频感应淬火工艺研究

摘要：42CrMo钢大尺寸滚轮轮缘需进行表面感应淬火来增强其耐磨性及服役寿命。在淬火设备频率受到局限的情况下，通过设计和优化感应器、在表面淬火前对滚轮进行整体预热、设计工艺参数，以及选择不同淬火冷却介质等方式，研究了滚轮整体预热、感应淬火冷却方式对滚轮裂纹形成及淬硬层深度的影响。研究表明：在采用优化后感应器、整体预热等方式的工艺方案后，滚轮淬硬层深度达到 6.153mm ，且无裂纹，完全满足42CrMo钢滚轮感应淬火技术要求，成功开发一种滚轮中频感应淬火工艺方案。
热处理 | 40CrNiMoA钢热处理组织与性能研究

热处理 | 40CrNiMoA钢热处理组织与性能研究

摘要：为了改善40CrNiMoA钢表面耐磨性能，采用高频感应淬火对其表面进行热处理，研究高频感应淬火后不同冷却介质对其微观组织与性能的影响。结果表明：当淬火冷却介质为水和油时，40CrNiMoA钢高频感应淬火＋回火后的组织主要为残留奥氏体和层片状回火马氏体；当淬火冷却介质为盐溶液时，其组织主要为针状回火马氏体，且回火马氏体更加细小、均匀，同时试样具有更高的表面硬度、抗拉强度和耐磨性能，但与原始试样
热处理 | Ti-Zr-Hf-Si合金熔体对C/C复合材料的润湿性能影响研究

热处理 | Ti-Zr-Hf-Si合金熔体对C/C复合材料的润湿性能影响研究

摘要：高温下将合金熔体引入C/C复合材料孔隙中，并与预先沉积的基体材料发生原位反应，从而形成的超高温陶瓷具有高强度、高熔点和优异的导热性，对于高温及热防护材料的性能需求愈发严苛的今天具有重要意义。聚焦（Ti，Zr，Hf，Si）高温合金的润湿性，以座滴法为原理，采用YG0020-2300型超高温熔体表面张力润湿性测量仪测量多元合金熔体在热解碳材料上的润湿性，旨在深入剖析润湿性的影响因素与内在机制。结果表明： Ti:Zr:Hf:Si 的原子比为 3:12:4:2 时，其润湿角仅为0.58585422°，此时Ti .Zr -Hf-Si合金熔体具有最好的润湿性能。
铸造与锻造 | 转向桥壳体铸件的铸造工艺设计及优化

铸造与锻造 | 转向桥壳体铸件的铸造工艺设计及优化

摘要：分析了转向桥壳体铸件的结构及技术要求，初步设计了铸造工艺方案，确定造型方法，选择浇注位置和分型面，设计砂芯和活块，计算浇注系统各单元截面积。运用数值模拟技术进行了充型及凝固过程模拟研究，发现铸件两侧因出现孤立液相区而产生缩孔缺陷，顶部锥形台因液态收缩产生下凹缺陷。根据分析结果，对工艺方案进行优化，通过数值模拟和剖切试验验证方案的可行性。结果表明：优化后的工艺消除了铸造缺陷，保证了铸件质量，可为同类零件的生产及工艺优化提供重要的参考。
铸造与锻造 | 高品质Ti662钛合金棒材的制备及无损检测异常区域剖析

铸造与锻造 | 高品质Ti662钛合金棒材的制备及无损检测异常区域剖析

摘要：为满足高端制造业对高强度Ti662钛合金棒材的需求，特开展此项研制工作。选取经3次VAR（真空自耗电弧炉）熔炼的名义规格为 ?720mm 的3t级Ti662钛合金铸锭，采用高低温结合多火次锻造制备成规格为?103mm×1700mm 的棒材，经STA（固溶时效）处理后，按Ti03标准要求进行组织以及力学性能检测。结果显示：棒材各项性能均满足标准要求。对棒材表面进行机械加工后，采用380M型便携式探伤仪搭配5P14探头使用接触法对棒材进行 100% 超声波检测时，发现棒材局部区域波形异常，噪声信号偏高。将该区域解剖后首先进行低倍检查，观察发现有明显的亮斑。随后对异常区域以及基体区域分别采用倒置式显微镜、扫描电镜与维氏硬度计进行SEM、EDS、HV分析。金相检测结果显示：亮斑位置的显微组织基本没有初生α相，为典型的富β偏析；EDS结果显示：偏析区域V、Fe、Cu含量偏高，Al、Sn含量正常；维氏硬度结果显示：偏析区域维氏硬度低于正常区域，判定偏析类型为软偏析。
增材制造 | 激光熔丝增材制造过程气孔演化行为研究

增材制造 | 激光熔丝增材制造过程气孔演化行为研究

摘要：为揭示激光熔丝增材制造（LWAM）过程中气孔的演化机制并实现气孔缺陷的有效调控，建立了气孔演化数值模型，系统分析了激光功率对激光熔丝增材制造过程气孔演化的影响规律，进一步探究了气孔的逸出机制。结果表明：随着激光功率的增加，熔池内部的速度场增强，形成“涡流”，导致气泡无法逸出熔池，最终在沉积层中形成气孔。熔池中气泡主要受到浮力、熔池流动产生的推力、液态金属黏力和重力作用。熔池流动产生的推力在气泡逸出的不同阶段作用不同，重力和黏性阻力为阻碍力，浮力和熔池流动产生向上的推力促进气泡逸出熔池。研究结果为激光熔丝增材制造优化工艺参数和减少气孔缺陷提供了理论依据。
增材制造 | 球墨铸铁激光熔覆新型Fe-lnconel625合金涂层的组织特征

增材制造 | 球墨铸铁激光熔覆新型Fe-lnconel625合金涂层的组织特征

摘要：球墨铸铁（NodularCastIron，NCI）因其良好的力学性能在轨道交通及船舶制造等工业领域占据重要地位。然而，NCI在焊接修复过程中易产生裂纹和硬而脆的白口组织，限制了其修复材料的选择和修复质量。选用Fe-Inconel625合金粉末，通过激光熔覆技术完成了QT400-18球墨铸铁的表面修复。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等测试手段，对熔覆层的微观结构和相组成进行了表征。结果表明：在激光功率为1800W、扫描速度为 200mm/min 、送粉速度为 14g/min 的条件下，所得熔覆层不存在气孔和裂纹等缺陷，且界面结合强度超过 370MPa ，超过母材强度的 90% 。此外，熔覆层在细晶粒区（FGZ）的显微硬度约为680HV，而在粗晶粒区（CGZ）降低至约 340HV ，显示出良好的硬度梯度，为提高修复效率和质量提供了新的方法。
增材制造 | 基于激光增材制造的人形机器人腿部结构拓扑优化设计

增材制造 | 基于激光增材制造的人形机器人腿部结构拓扑优化设计

摘要：人形机器人下肢组件作为核心承力单元，其轻量化设计对整机性能具有重要影响。针对自重75kg量级的人形机器人，采用激光增材制造技术对腿部结构实施优化设计。研究将下肢组件划分为小腿和大腿两部分，通过建立拓扑优化模型并构建多维度载荷工况，实现对机器人实际运动状态的精确模拟。在优化策略上，小腿结构采用质量最小化目标函数，而大腿结构则选择刚度最大化优化算法。经迭代计算，优化构型实现超 50% 的轻量化突
检测 | 空心轴断裂失效分析

检测 | 空心轴断裂失效分析

摘要：某型热轧卷筒在线使用5个月后，发现卷筒工作时异常抖动，对其进行拆解，发现卷筒内空心轴在拉杆处断裂。通过宏观观察、扫描电镜分析、化学成分分析，以及硬度、力学性能、金相组织检测等方法对断裂的空心轴进行失效分析。结果表明：空心轴的断口处存在明显的疲劳弧线，失效模式为疲劳断裂。该空心轴的力学性能和硬度值均不满足设计要求，断口处显微组织中存在的大量未溶铁素体和非金属夹杂物是产生疲劳源的主要原因。
检测 | 65Mn钢弹簧断裂原因分析

检测 | 65Mn钢弹簧断裂原因分析

摘要：某65Mn钢减振弹簧在使用一年后发生断裂。通过宏观观察、化学成分分析，以及硬度、金相组织及断口微观检测等方法对弹簧的断裂原因进行研究。结果表明：坯料表面的氧化皮没有清除干净，拔丝时形成折叠和微小裂纹，在交变载荷的作用下，裂纹不断扩展，最终发生了疲劳断裂。
检测 | 25Cr3Mo钢导向滑靴断裂行为研究

检测 | 25Cr3Mo钢导向滑靴断裂行为研究

摘要：对25Cr3Mo钢导向滑靴失效后的组织和力学性能进行研究，通过金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等对25Cr3Mo钢的组织进行观察和分析，测试抗拉强度、冲击韧度和微纳力学性能，并结合Ansys数值模拟结果，得到25Cr3Mo钢导向滑靴的失效原因。材料中S、Cr、Mn、Mo元素夹杂颗粒的存在会明显削弱钢的塑性，在材料变形过程中，夹杂物位置很容易作为裂纹源，造成材料组织与力学性能的不稳定性。材

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