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金属加工·热加工

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2026年04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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激光熔覆与表面加工专题 | 镍基高温合金激光制造技术研究进展

激光熔覆与表面加工专题 | 镍基高温合金激光制造技术研究进展

摘要：镍基高温合金是制造航空发动机涡轮叶片的关键材料，其激光制造技术在损伤修复与寿命延长方面具有重要应用价值。系统综述了激光制造技术在镍基高温合金制造领域的研究进展，重点从显微组织调控、力学性能分析和数值模拟3个方面展开。分析了激光加工过程中气孔、裂纹、残余应力等典型缺陷的形成机制，阐述了超声波振动、脉冲电流等辅助场对熔池行为和组织演化的调控作用，总结了拉伸性能、耐磨性能和疲劳性能的研究现状。针对当前工艺参数-组织特征-力学性能关联不明确、多场耦合作用机制不清等问题，展望了多尺度表征与多场协同调控的未来发展方向。
激光熔覆与表面加工专题 | 司太立合金增材制造技术研究进展

激光熔覆与表面加工专题 | 司太立合金增材制造技术研究进展

摘要：司太立系列钴基合金因其卓越的高温强度、耐磨性及耐蚀性，已成为工业领域耐磨部件制造中的理想涂层材料。传统的堆焊技术存在稀释率高、组织粗大等问题，而激光增材制造，特别是激光直接能量沉积技术，为制备高性能司太立合金涂层提供了新途径。首先，介绍了司太立合金基于钴铬钨和钴铬钼体系的分类，阐述了其固溶强化与碳化物强化机制，分析了碳含量对合金组织及性能的影响规律。其次，探讨了激光直接能量沉积的技术原理，重点分析了激光功率、扫描速度等关键工艺参数对熔覆层微观组织的调控作用，及其对裂纹和孔隙等缺陷抑制的影响。基于此，从合金成分设计、过程热辅助调控及后热处理与表面机械处理3个方面，综述了提升涂层综合性能的多种策略。最后，总结了涂层在常温、高温及新兴超低温环境下的摩擦磨损行为及研究现状，并展望未来在低温摩擦学机理、工艺组织性能智能关联等方向的发展趋势，为高性能激光增材制造司太立合金涂层的研发与工程应用提供理论参考。
激光熔覆与表面加工专题 | Inconel718+La2O3的高温摩擦磨损行为研究

激光熔覆与表面加工专题 | Inconel718+La2O3的高温摩擦磨损行为研究

摘要：为提升Inconel718合金在高温服役环境下的耐磨性，采用激光直接能量沉积（LDED）技术在45钢基体上制备了不同 La₂O₃ 含量 [0% 、 0.4% ， 0.7% 、 1.0% 、 2.0% （质量分数，余同）]的Inconel718复合熔覆层。系统研究了 La₂O₃ 含量对熔覆层微观组织、显微硬度及在 700^°C 下的摩擦磨损行为的影响。结果表明：适量添加L a₂O₃ 可显著细化熔覆层晶粒，减少孔隙与微裂纹缺陷，提升涂层致密性与显微硬度。其中， La₂O₃ 含量为1.0% 的C3涂层综合性能最优，其平均显微硬度较未添加涂层时提升约 9.2% ，在 700^°C 下的摩擦系数降至最低为0.09，相较之下，磨损表面最为完整，且形成了连续致密的氧化层。 La₂O₃ 含量不足或过量均会导致涂层组织劣化，加剧黏着磨损。机理分析表明：稀土氧化物 La₂O₃ 通过细晶强化、净化晶界及促进形成具有润滑与保护作用的致密氧化层等多重机制，协同提升了Inconel718熔覆层的高温耐磨性。
激光熔覆与表面加工专题 | 增材制造金属表面的后处理技术综述：现状、进展与机遇

激光熔覆与表面加工专题 | 增材制造金属表面的后处理技术综述：现状、进展与机遇

摘要：增材制造技术通过逐层叠加成形的模式，解决了传统减材制造复杂结构困难等问题，显著提升了零件设计灵活性与生产效率。然而，增材制造技术固有的快速熔凝特性易导致零件表面精度差、表面粗糙度大及存在微裂纹等问题，这些问题不仅影响零件的装配精度，还会降低其疲劳寿命与服役可靠性，制约了其在精密工程领域的应用。后处理技术可实现增材制造钛合金零件表面质量与综合性能的协同优化，为增材制造技术在高端装备领域的深入应用提供了关键支撑，推动增材制造金属构件从实验室走向工业化生产。通过对现有的增材制造金属表面后处理技术进行系统的综述，可分为减材后处理、等材后处理及增材后处理3种。探讨了后处理技术的发展现状及未来发展机遇，为增材制造金属表面后处理技术的发展提供建议并促进其在工业生产领域的应用。
焊接与切割 | 建筑钢结构焊接T形接头残余应力试验分析

焊接与切割 | 建筑钢结构焊接T形接头残余应力试验分析

摘要：利用盲孔法在试件上设定测点后，采用静态应变测试仪采集应力值，通过主应力与应变释放系数计算试件上各测点的残余应力。试验结果显示：焊脚尺寸增大直接导致残余应力数值提升，说明焊脚尺寸是影响残余应力大小的关键因素，二者呈正相关；焊接速度直接影响残余应力的峰值，在保证焊接质量的前提下，为抑制焊接过程中残余应力的产生，应提高焊接速度；当腹板厚度较薄时，焊件的横向残余应力表现为拉-压模式，当腹板厚度增加，残余应力的状态转变为拉-压-拉模式。
焊接与切割 | 船舶制造激光-电弧复合焊生产线工艺开发及缺陷抑制措施

焊接与切割 | 船舶制造激光-电弧复合焊生产线工艺开发及缺陷抑制措施

摘要：在船舶行业制造中，传统的焊接方式存在诸多问题，采用激光复合焊接可实现高质量、高效率生产。上海外高桥造船有限公司引进激光-电弧复合焊接生产线，可完成激光复合对接焊、激光复合角接焊等多项生产任务。在激光-电弧复合焊接生产线过程中，针对对接焊咬边、焊瘤、点状缺陷、硬度值偏高以角接焊未熔合、气孔等问题，经大量实践研究给出相应解决方案，为后续生产提供相关经验和技术参考。
焊接与切割 | 可调式管法兰焊接变位机结构设计及有限元分析

焊接与切割 | 可调式管法兰焊接变位机结构设计及有限元分析

摘要：针对传统焊接变位机在管法兰焊接中存在的尺寸适应性差、装夹效率低等问题，提出一种可调式管法兰焊接变位机的结构设计方案。通过模块化设计，集成移动式底座、轨道系统及气动自定心卡盘，实现主动端与从动端间距的灵活调节，以适应不同长度管道的焊接需求；结合可调式滚轮支承与气动夹持机构，提升设备的自动化水平。采用Creo Parametric进行结构建模，并基于Creo Simulate开展静力学与热力学仿真分析，验证结构设计的可靠性。结果表明：在两种典型工况下，结构最大应力分别为 73.05MP: a和104.1MPa，均低于45钢的屈服强度，安全系数超过2.5；最大位移分别为 0.375mm 和 0.19186mm ，满足焊接定位精度要求（ 0.5mm ）。模拟焊接过程中，工件最高温度为 576.672^°C ，夹具最高温度为 41.7189^°C ，焊接热量对夹具性能影响较小。该设计通过模块化与自动化手段，有效提升焊接效率，降低夹具需求与维护成本，在石油化工、核电等领域具有较好的工程应用前景。
焊接与切割 | 焊接工装定位块定位精度低成本在线监测方法

焊接与切割 | 焊接工装定位块定位精度低成本在线监测方法

摘要：焊接工装定位块的定位精度直接影响汽车白车身高精度焊接质量，当前定位精度监测主要采用人工定期测量方式，存在成本高、效率低等问题。通过基于激光光束的直线性测量原理，提出了一种采用点激光进行定位块定位精度及低成本在线监测的方法。在定位块两侧安装激光器和传感器，激光照射定位块使光束中心经过上表面后打在另一侧的传感器上，传感器采集光点数据，经过滤波和二值化处理提取边缘位置，实现定位块上表面位移的测量，从而实时监测定位块定位精度。该方法采用的点激光器和传感器属于商业现货，无需定制，具备低成本、高可靠性等优点，工程实用性较强。试验结果表明：该方法能够将定位精度误差控制在 0.02mm 以内，满足高精度焊接要求。
焊接与切割 | 基于电热耦合仿真的BGA焊点缺陷检测研究

焊接与切割 | 基于电热耦合仿真的BGA焊点缺陷检测研究

摘要：针对球栅阵列（BGA）焊点微米级缺陷在传统检测方法（如X射线、单一热成像）中存在的区分度不足、依赖经验阈值等问题，提出一种基于多物理场仿真的电-热耦合瞬态分析方法。构建包含芯片、焊球及印刷电路板（PCB）的精细化三维有限元模型，通过引入差异化接触电阻参数，物理表征虚焊点的高阻特性与桥连点的电流旁路效应。在周期性交变电流激励下，揭示不同缺陷类型在动态工作条件下的电热响应机制。基于此，提出结合局部电位异常与温度梯度特征的联合检测判据，有效区分虚焊导致的局部热点聚集与桥连引发的快速热扩散现象。研究结果表明：该方法可实现对微米级BGA焊点缺陷的量化识别，克服传统检测技术在细微缺陷辨识方面的局限，为高密度封装可靠性评估提供一种有效的无损检测手段。
焊接与切割 | 不锈钢复合板压力容器的腐蚀缺陷分析与制造过程控制

焊接与切割 | 不锈钢复合板压力容器的腐蚀缺陷分析与制造过程控制

摘要：碳素钢/低合金钢-不锈钢复合板因具有良好的力学性能（如强度、韧性）、耐蚀性，以及出色的经济性，因此在压力容器上获得广泛应用；以某公司PTA项目精制结晶器Q355R+S30403（UNS S30403）及天然气制乙二醇项目塔器设备 Q355R+N10276 （HastelloyC276）为例，对运行过程中出现的腐蚀穿孔原因进行分析，提出制造、检维修工艺及防腐蚀控制优化措施，进一步提高在制产品和检维修设备的质量水平。
焊接与切割 | 高温堆不等厚异种钢接头焊接设计与验证

焊接与切割 | 高温堆不等厚异种钢接头焊接设计与验证

摘要：针对我国某高温堆建设中蒸汽发生器（研发F22钢）与主蒸汽管道（P91钢）因材质差异、热处理温度冲突及力学失配导致的异种钢焊接难题，提出了一种基于变径段过渡与堆焊隔离层的创新焊接方案。通过理论分析与试验验证，系统解决了异种钢接头在强度匹配、组织稳定性及服役寿命方面的技术挑战。研究表明：通过采用F91变径段和研发F22钢延长段进行过渡，可降低异种钢直接焊接风险；在F91钢侧堆焊E5515-B2-V隔离层，匹配研发F22钢焊接材料，可减少合金成分差异。通过分阶段实施焊后热处理，F91钢侧优先完成 740～760^°C 热处理以稳定马氏体组织，后续研发F22钢侧按制度焊接，利用Hollomon-Jaffe参数评估热处理叠加效应，确保F91钢性能不受显著影响。该方案下异种钢接头的拉伸、弯曲、冲击及高温持久强度均满足设计要求，突破了异种钢焊接标准缺失与工程经验不足的瓶颈，为高温堆关键部件制造提供了安全可靠的技术路径，具有显著的工程应用价值。
焊接与切割 | 加氢裂化装置失效原因分析

焊接与切割 | 加氢裂化装置失效原因分析

摘要：某加氢裂化工艺中氢气压缩机缓冲器下部连接管道断裂，通过对断裂管道进行宏观检查、化学成分分析、硬度检测、金相分析、断口微观形貌及垢物成分分析等方法综合研究失效断裂的原因。断口呈典型的解理形态，表明此次失效开裂是由硫化物应力腐蚀开裂引起。发生失效断裂是由于焊缝在焊接过程中冷却速度过快，导致焊缝组织及热影响区组织中存在马氏体及贝氏体，由于马氏体及贝氏体组织在承受动载荷的过程中会产生裂纹源，裂纹最易产生在未焊透等应力集中的位置，因此裂纹起始于管子未焊透部位，向外壁扩展，同时介质中的 H₂ 和 H₂S 等腐蚀性介质形成腐蚀性环境，加速管子的开裂断裂。
焊接与切割 | 大跨度桥梁钢-混组合桥塔高效焊接与拼装技术

焊接与切割 | 大跨度桥梁钢-混组合桥塔高效焊接与拼装技术

摘要：针对大跨度桥梁钢-混组合桥塔钢壳因薄壁特性、复杂曲面造型及密集加劲肋引发的焊接变形失控、节段匹配精度不足等行业难题，创新性提出一种“分阶段精准管控 + 多工艺协同优化”的一体化焊接拼装技术。该技术涵盖壁板单元精细化制造、节段块体高效匹配组装、整体节段立体拼装及桥位精准连接4大核心环节，通过栓接孔差异化加工、结构适配型焊接工艺、智能拼装定位系统及焊接变形主动控制等关键技术，构建全流程质量保障体系。安罗黄河桥、狮子洋桥等重大工程应用结果表明：钢壳壁板单元平面度误差?2mm ，节段拼装垂直度 ?1.5mm/m ，焊缝一次合格率达 99.7% 以上，显著提升了组合桥塔制造效率与结构可靠性，为同类工程提供了可复制的技术范式。
增材制造 | 异质材料增减材复合制造工艺研究与参数优化

增材制造 | 异质材料增减材复合制造工艺研究与参数优化

摘要：针对异质材料增减材复合制造中存在的成形精度不足、增材与减材工艺耦合关系复杂等关键问题，系统研究了异质材料增减材复合制造的工艺特性。采用响应曲面法建立了沉积电流、送丝速度与焊接速度对表面粗糙度和焊道搭接质量影响的预测模型，获得了适用于高强度钢与不锈钢双丝增材的最优工艺参数，显著提升了增材表面质量。研究了增材态异质构件的铣削减材工艺，通过优化主轴转速、进给速度和切削深度等关键参数，提升了铣削成形质量。分析了铣削减材对增材成形质量的影响，并提出合理的增减材工序交替方案，可有效缓解热累积引起的焊道塌陷，显著改善成形稳定性。本研究为异质材料增减材复合制造提供了工艺优化依据与成形质量控制途径，对推动该技术在大尺寸复杂构件制造中的应用具有重要价值。
增材制造 | 新时代港航工程学科背景下高校增材制造人才培养模式研究

增材制造 | 新时代港航工程学科背景下高校增材制造人才培养模式研究

摘要：随着港航工程领域技术的快速发展，增材制造作为关键技术，在行业中的应用日益广泛，对高校相关人才培养提出了更高的要求。为解决当前增材制造人才培养过程中存在的教学体系不完善、实训实践环节单一滞后、产教融合联合培养不深入等问题，结合港航工程学科需求，从改进教学内容、优化实训模式、创新人才培养模式、深化产教融合联合培养机制等方面进行探索研究，改进教学体系，完善“科研-教学”平台，打造跨校一体化育人机制，构建港航特色鲜明的增材制造人才“校企研跨域协同”培养模式，为增材制造人才培养模式改革探索了新路径，为我国交通强国、航运强国建设提供了人才支撑。
热处理 | 氮含量对1Cr17Ni2钢力学性能和显微组织的影响研究

热处理 | 氮含量对1Cr17Ni2钢力学性能和显微组织的影响研究

摘要：氮是1Cr17Ni2钢中重要且实用的合金元素之一，为明确氮含量对1Cr17Ni2钢的组织和室温力学性能的影响规律，指导实际生产过程中氮含量的控制，对比研究了氮含量分别为 0.0302% ： 0.0602% 及 0.0705% （质量分数，下同）时1Cr17Ni2钢的显微组织和力学性能变化规律。结果表明：3组不同氮含量的钢均在 1030^°C 保温1h时奥氏体化，然后经油冷淬火至室温，再经 690^°C 保温1h回火后空冷，发现氮含量增加使钢显微组织中δ铁素体的面积百分含量逐渐降低，室温抗拉强度增加，屈服强度无明显变化，断后伸长率和断面收缩率均降低，冲击吸收能量和布氏硬度均先发生显著变化后趋于平缓。总体来说，氮含量为 0.0602% 和 0.0705% 时试验钢的室温性能无显著差异，但二者均与氮含量为 0.0302% 的试验钢差异较大，特别是室温冲击性能变化明显。为保证1Cr17Ni2钢各项力学性能指标在规定范围内，钢中氮含量控制在 0.0302% 附近为宜。
热处理 | GH2132高温合金自锁螺母镦制成形后退火与非退火工艺对性能的影响研究

热处理 | GH2132高温合金自锁螺母镦制成形后退火与非退火工艺对性能的影响研究

摘要：GH2132高温合金因其在 650^°C 以下具有优异的屈服强度、持久性能、蠕变强度和良好的加工经济性，已成为航空紧固件的关键材料。然而，现行紧固件制造工艺中关于GH2132高温合金自锁螺母经镦制成形后退火与非退火工艺对螺母性能的影响仍然缺少试验数据支撑。本研究针对航空发动机用GH2132高温合金自锁螺母的制造工艺优化需求，通过对比试验，采用GH2132高温合金固溶态棒材制备试样，分为退火组和非退火组开展了自锁螺母镦制成形后退火与非退火工艺对其微观组织及性能影响的研究，可为GH2132高温合金自锁螺母的工艺设计提供参考。结果表明：与退火工艺相比，非退火工艺下的硬度、金相组织、轴向抗拉强度、振动与扩口指标均无显著区别；在室温装配状态锁紧性能方面，非退火工艺要优于退火工艺；在加热后空冷至室温装配状态锁紧性能方面，退火工艺的整体衰减趋势要优于非退火工艺。
热处理 | 现代检测技术在淬火介质研究上的应用

热处理 | 现代检测技术在淬火介质研究上的应用

摘要：现代检测技术日益先进，在产品研发中发挥重要作用。采用傅里叶变换红外光谱仪、TG-DSC（同步热分析仪）对2种水溶性淬火液的热化学稳定性进行检测，同时，采用差示扫描量热仪和其他基础设备对2种淬火油进行氧化安定性（起始氧化温度）和理化分析，通过对比分析2种淬火介质的差异性，以期为改进产品质量提供数据支撑。
热处理 | 热处理工艺对Ti662钛合金棒材组织及拉伸性能的影响

热处理 | 热处理工艺对Ti662钛合金棒材组织及拉伸性能的影响

摘要：为探究不同固溶时效温度对Ti662钛合金显微组织与力学性能的影响，选取经常规锻造生产的 ?103mm 的Ti662钛合金棒材，对该合金棒材采用4种不同的热处理制度进行处理，随后使用光学显微镜、电子拉伸试验机研究其组织与拉伸性能的关系。结果表明：当固溶温度一定时，随着单重时效或双重时效温度的提高，合金显微组织中初生 a 相含量及尺寸均无明显变化，次生 a 相逐渐粗化，合金强度下降，塑性升高。当时效温度一定时，对于单重固溶而言，随着固溶温度升高，合金显微组织中初生 a 相含量不断减少， β 转变组织逐渐增加，合金强度不断升高，而塑性降低；对于双重固溶而言，随着一次固溶温度的升高，合金初生 a 相含量不断减少， β 转变组织含量逐渐增加，但随着一次固溶温度逐步接近β相转变温度， β 转变组织逐渐粗化，次生 a 相呈针状分布，厚度及长宽比逐渐增加，合金强度逐渐降低，塑性升高。在单重固溶时效基础上，增加双重固溶或双重时效对合金的室温拉伸性能并无明显改善。
铸造与锻造 | 大厚度一体式铝合金车钩座板模具设计、型材挤压及应用进展

铸造与锻造 | 大厚度一体式铝合金车钩座板模具设计、型材挤压及应用进展

摘要：基于现有熔化焊、搅拌摩擦焊车钩座板组成形位轮廓尺寸，利用大型前装料挤压机（160MN）通过正向挤压方式成功研制出大断面大厚度一体式铝合金车钩座板型材。对该型材进行了化学成分、显微组织分析，以及尺寸、焊接性、力学性能、疲劳性能、腐蚀性能及低温性能等检测。结果表明：该型材性能满足TB/T3260.4对厚度（ t?25mm ）的要求，且满足批量工业化生产应用需求。对比分析熔化焊、搅拌摩擦焊的铝合金车钩座板与大断面大厚度一体式铝合金车钩座板力学性能得出，挤压成形的大断面大厚度一体式铝合金车钩座板在设计上具有较大冗余空间，可进一步对其进行减薄，以实现车体最大轻量化。
铸造与锻造 | 一种有效提高0.5mm厚纯钛带材成材率的工艺研究

铸造与锻造 | 一种有效提高0.5mm厚纯钛带材成材率的工艺研究

摘要：通过优化VAR熔炼15t、 ?1160mm 超大规格纯钛铸锭的成品熔炼工艺，提高铸锭表面质量，减少气孔和冷隔缺陷，然后以常规机械加工工艺和试验工艺分别处理铸锭，处理后的铸锭再经过相同的锻造、铣磨、热轧、酸洗及冷轧等后续工序，加工成 0.5mm 厚、 1250mm 宽的成品带材；之后分别对两种工艺的成品带材进行表面质量、力学性能、晶粒度等级检测和成材率对比。结果显示：采用常规工艺和试验工艺的成品带材均满足ASTMB265：2025《钛及钛合金带材、薄板和板材的标准规范》和客户要求；同时，相较常规工艺，试验工艺的 0.5mm 厚成品带材综合成材率提高 4.79% ，说明在保证产品质量的前提下，采用试验工艺可有效提高成品带材的成材率。

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