1Cr17Ni2不锈钢表面激光熔覆层的微观组织和性能研究

在1Cr17Ni2不锈钢表在进行激光熔覆。分析了激光熔覆单道熔覆层热裂纹形成机理以及微观组织分布特征;对熔覆层多道多层搭接进行了实验,采用优化的工艺参数堆覆制造了无裂纹、气孔等缺陷的致密薄壁件试样,对试样横截面微观组织特征和硬度分布规律进行了分析。分析表明,激光熔覆组织成分均匀,组织致密、具有快速熔凝组织特征并且性能优于传统铸锻件。

1Cr17Ni2不锈钢平衡组织的预测及控制

1Cr 17Ni2不锈钢属于火电大机组零部件所采用的材料之一,因其组织中易产生铁素体而使钢的热加工工艺性能和热处理工艺性能下降。采用Thermo Calc软件对不同条件下1Cr 17Ni2不锈钢的平衡组织进行了定量计算,分析了温度和化学成分两因素对钢的平衡组织的影响规律,在此基础上提出了1Cr 17Ni2 不锈钢化学成分的控制范围和热加工及热处理的温度规范。结果表明,Thermo Calc预测结果与现有试验数据基本上吻合,可以用于指导1Cr 17Ni2 不锈钢的生产和使用。

扫描速度对GH4169激光修复1Cr17Ni2不锈钢组织及显微硬度的影响

采用GH4169合金对1Cr17Ni2不锈钢进行激光修复试验,研究不同扫描速度对修复试样显微组织和显微硬度的影响。研究表明,熔覆层的显微组织和力学性能与扫描速度的变化密切相关。随着扫描速度的上升,熔覆层的质量与显微硬度得到了明显的改善,但扫描速度过高会对熔覆层的组织及显微硬度造成损害。当扫描速度Vs=0.012m/s时,熔覆层晶粒组织细密,熔覆层平均硬度较不锈钢基体提升了9.78%,熔覆区枝晶干中Nb元素平均质量分数回升至5.58%,Laves相平均体积分数下降至2.3%,性能与基体协调匹配,力学性能良好。修复后熔覆层组织主要由γ相、强化相γ′和γ″以及δ相组成,熔覆层晶粒组织由平行分布的柱状晶组织所组成,无明显的焊接缺陷,熔覆层与基体形成了紧密的冶金结合。

屏蔽电泵热屏1Cr17Ni2不锈钢螺栓断裂失效分析

主要研究1Cr17Ni2不锈钢作为螺栓在具体工作环境中失效原因的分析和讨论,由于1Cr17Ni2钢的力学性能对合金成分、杂质含量和热加工工艺非常敏感,特别是回火温度对组织和性能影响明显,因此为获得良好的综合性能需要精确控制该钢的冶炼工艺及热加工工艺,同时对失效行为进行处理。

等离子体增强电弧离子镀1Cr17Ni2不锈钢表面氮化/DLC涂层复合改性研究

在等离子体增强电弧离子镀设备中,用热丝增强放电的辉光等离子体对1Cr17Ni2马氏体不锈钢进行表面氮化处理。对氮化层的表面形貌、成分、相结构及性能进行了测试及分析。结果表明,氮化处理后不锈钢的表面硬度从3.67 GPa最高提升到9.25 GPa,并且在50μm深的范围内保持7.32 GPa以上的硬度,改性层内有CrN和Fe_2N新相生成是硬化的主要原因,不过与基体相比,摩擦系数仅从1.1略微降低到0.9。在氮化预处理的基础上,再一体化用碳靶阴极弧等离子体对1Cr17Ni2钢进行氮化/DLC涂层复合改性处理,对表面DLC涂层改性层的品质及性能进行了测试与分析。结果表明,复合改性处理后,因表面得到1.5μm厚的高品质的DLC涂层,及氮化预处理使得表面硬度有梯度提升,使1Cr17Ni2钢的整体表面硬度进一步提高到17.06 GPa,且摩擦系数显著降低到0.08。

1Cr17Ni2不锈钢轴扩口破裂原因分析

1Cr17Ni2不锈钢轴在扩口时常出现批次性破裂。通过对多批次1Cr17Ni2不锈钢轴金相组织进行分析,结果表明:1Cr17Ni2不锈钢中存在严重的气孔和疏松是造成扩口批次性破裂的主要原因之一;高含量的δ-铁素体是造成扩口批次性破裂的又一主要原因;δ-铁素体含量越少,尺寸越细小,越不易出现扩口破裂。增加热处理次数会导致1Cr17Ni2不锈钢钢淬火后δ-铁素体含量增加。

1Cr17Ni2 不锈钢表面改性研究

采用激光熔覆工艺在1Cr17Ni2不锈钢表面制备GH4169粉末增强涂层,研究功率和扫描速度对熔覆层的力学性能影响,并分析在最佳工艺参数下制备的熔覆层截面的组织和硬度。研究结果表明,熔覆层分为熔覆区、结合区和基体热影响区,其中熔覆区由枝晶状(γ+Laves)共晶组织构成,结合区中组织为粗大的柱状组织,而基体热影响区中组织由粗大的针状马氏体组成;熔覆区的硬度,随着功率和扫描速度的增大,呈现先增大后减小的趋势,在扫描速度为900 mm/min,功率为1200 W时,其硬度取得最大值326 HV;在最佳工艺参数下制备的熔覆层截面中,熔覆区的硬度在317~326 HV范围内,高于1Cr17Ni2钢。

1Cr17Ni2不锈钢消防破拆工具失效分析

材质为1Cr17Ni2的马氏体不锈钢的消防工具较易发生断裂,经对失效工具样本的外观观察、成分分析、金相组织观察以及硬度测试等,分析出其断裂原因。结果表明,消防工具断裂的性质为脆性断裂。由于其加工工艺不当,导致工具具有较大的应力敏感性,从而在拉应力作用下发生断裂。本文还同时提出了相应的改进措施以提高采用此类材质消防工具的产品质量。

碳纤维/环氧复合材料与不同金属材料的电偶腐蚀行为研究

本文对碳纤维/环氧复合材料与30CrMnSiA高强钢和1Cr17Ni2不锈钢两种金属材料之间的电偶腐蚀行为进行了研究。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同试验状态下金属材料表面的微观腐蚀形貌,对1Cr17Ni2不锈钢试样进行原子能谱分析。研究结果表明,在直接接触情况下,碳纤维/环氧复合材料与30CrMnSiA高强钢发生了明显的电偶腐蚀现象,与1Cr17Ni2不锈钢几乎没有发生电偶腐蚀现象。采用玻璃布/胶膜的阻隔防护方式对30CrMnSiA高强钢电偶腐蚀的阻隔效果非常明显,可以明显提高30CrMnSiA钢的耐腐蚀性,但对1Cr17Ni2不锈钢影响不大。碳纤维/环氧复合材料与30CrMnSiA高强钢需要进行防护后才能接触使用,与1Cr17Ni2不锈钢可以直接接触使用。

高铁道岔夹杆螺栓断裂原因分析

用于高铁变线道岔的某1Cr17Ni2不锈钢夹杆螺栓在使用约6a(年)后发生了断裂。使用宏观检查、化学成分分析、拉伸试验和硬度测试等方法,对螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:螺栓断裂的主要原因是螺栓断裂部位的过渡圆角半径不符合技术要求,加剧了该部位的应力集中,在外力的作用下诱发疲劳裂纹;夹杆螺栓处于松动状态时,高速运行的火车使螺栓产生与运行方向相反的惯性力,导致螺栓于其薄弱部位发生疲劳断裂。

回火工艺对1Cr17Ni2不锈钢锻后回火硬度的影响

采用正交试验等研究了回火温度、回火时间、回火次数及冷却方式对1Cr17Ni2不锈钢锻后回火硬度的影响。结果表明,本试验中在回火温度630~730℃,回火时间120~360 min,回火1~3次以及冷却方式分别为空冷、堆冷、砂冷的条件下,对1Cr17Ni2钢锻后回火硬度影响因素的主次排序为:回火次数>回火温度>回火时间>冷却方式,其中随着回火次数增加,硬度逐步下降,其余参数在试验参数范围内与硬度无明显正相关关系。在保温时间为240 min时,将回火温度升高至720℃,或在680℃下,将保温时间延长至720 min,进行一次回火,回火后空冷,硬度均高于3. 5 HBS。在加热温度为680℃、回火时间为180~210 min,回火后空冷,回火3次可将硬度降低至3. 6 HBS以下。

激光热输入对激光增材修复1Cr17Ni2不锈钢组织与力学性能的影响

在1Cr17Ni2不锈钢上进行激光增材修复镍基高温合金粉末试验,研究了激光热输入对1Cr17Ni2钢修复接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,1Cr17Ni2钢激光增材修复接头分为熔覆区、热影响区和不锈钢基体,熔覆区上部为均匀分布的树枝晶结构,一次臂较为发达,且生长方向具有一致性,大致平行于熔覆高度方向生长,树枝晶尺寸随激光热输入的减小而逐渐减小,晶粒间的空隙逐渐增大;熔覆区中部和下部区域为短小的柱状枝晶结构,且生长方向具有一致性,随激光热输入的减小,尺寸略有减小。熔覆区主要由基体相γ、沿晶界析出的不规则δ相和MC相等组成;不锈钢侧热影响区主要由块状δ铁素体、奥氏体、马氏体及球状珠光体等组织构成,且与合金熔覆区存在着明显的分界线。随激光热输入的减小,熔覆区平均硬度呈现先增后减的趋势,在激光热输入为80 J/mm时,其硬度达到最大值330.64 HV0.2,较不锈钢基体提高了9.78%。