12Cr13钢表面双辉等离子沉积SiC涂层的形貌和耐磨性能

目前对不锈钢表面SiC涂层的摩擦磨损性能与制备过程中H_2流量的相关性研究较少。通过双辉等离子表面冶金技术在传动机械用12Cr13不锈钢基表面制备SiC涂层,利用表面形貌表征和摩擦磨损试验,分析了H_2流量对SiC涂层的表面形貌和耐磨性能的影响。结果表明:SiC涂层的表面呈现出环状与片层状花纹及凹坑、颗粒等形貌,并且随着H_2流量的增加,其表面形貌缺陷程度也不断增加,各衍射峰呈现明显的增强或者减弱趋势。12Cr13不锈钢基体磨损测试后表现出明显的磨粒磨损特点;随着H_2流量的增加,涂层与接触副接触时容易发生脆性破裂,涂层磨损明显,H_2流量达到20 m L/min时,磨痕表现为深犁沟形态,此时以黏着磨损机制为主。

碱液输储装置用12Cr13钢的热浓碱液腐蚀行为

目前对12Cr13钢在碱液中的腐蚀行为未见研究报道。采用浸泡试验通过调整流速、碱液浓度、浸泡时间等参数研究了12Cr13钢在热浓碱液中的腐蚀行为,以明确不同因素影响碱液腐蚀的规律及碱液腐蚀机理。结果表明:试验范围内12Cr13钢静态下的腐蚀速率大于动态下的,流速增大加速了试样的腐蚀及钝化膜的修复,促进了材料表面钝化膜的生成,降低了腐蚀速率。碱液浓度低(0~20%)时12Cr13钢以钝化为主,腐蚀速率较低,碱液浓度高(>20%)时由于过钝化溶解,使腐蚀速率显著增大;在45%碱液中12Cr13钢经历着钝化膜的生成、过钝化溶解及钝化膜的修复过程,腐蚀速率随时间增大呈先增大后降低趋势,浸泡7 d出现最大腐蚀速率;动态条件下这些过程被加速,腐蚀速率减小,约是静态下的1/2。

12Cr13钢预热处理工艺参数优化

首先对12Cr13钢锻件进行了不同工艺的预热处理,分析了预热处理后材料的显微组织及硬度;然后对预热处理后的试样进行了最终热处理,并对12Cr13钢的预热处理工艺参数进行了优化。结果表明:经过790℃×2h正火预热处理后材料的硬度适合机加工,且最终热处理后的力学性能符合设计要求;12Cr13钢锻件选取该预热处理工艺用于生产,可以达到节约能源、提高生产效率的目的。

12Cr13钢轧后回火代替调质工艺研究

对12Cr13钢热轧材进行回火热处理试验,研究了不同回火温度对棒材组织和力学性能的影响。结果表明,采用200~500℃回火可满足要求高强度、高韧性、高硬度结构件的生产使用。在700~750℃回火处理12Cr13钢金相组织为回火索氏体,其力学性能可满足标准GB/T1220-2007中12Cr13钢调质处理后的性能要求。12Cr13钢轧后回火需避开中温段(500~650℃),在该温度段由于回火脆性的影响,钢的冲击韧性降低。

淬火温度对12Cr13马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响

对12Cr13马氏体不锈钢分别在900、950、1000和1050℃奥氏体化75 min后水淬。随后采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计检测了钢的显微组织和硬度。结果表明:从900、950、1000和1050℃淬火的12Cr13钢的原奥氏体晶粒尺寸相应为21、21、34和55μm,在1000℃以上温度奥氏体化时,钢中碳化物几乎完全溶解于奥氏体,奥氏体晶粒明显变粗;从950℃淬火的12Cr13钢的硬度最高,为481 HV0.5。

12Cr13马氏体不锈钢热处理工艺参数的ANN-GA模型

12Cr13马氏体不锈钢淬火和回火工艺参数对其力学性能影响较大,测定其热处理工艺对力学性能的影响周期长且成本高。在神经网络与遗传算法基础上建立12Cr13马氏体不锈钢热处理工艺参数与力学性能的预测模型。模型输入单元为淬火温度、淬火保温时间、冷却方式及回火温度,输出单元为抗拉强度、屈服强度、延伸率及断面收缩率。采用Traincgf算法的神经网络收敛速度快,误差小。隐含层节点单元为6,动量因子为0.6,学习速率为0.2时,网络测试的均方误差值均最小。经过网络测试的抗拉强度、屈服强度、延伸率及断面收缩率的最大相对误差绝对值分别为3.24%,2.48%,9.45%和8.82%。12Cr13马氏体不锈钢的预测模型具有结构简单,拟合精度高的特点。可利用12Cr13马氏体不锈钢热处理工艺参数预测其力学性能,为工艺优化设计提供参考。

控制棒驱动机构钩爪摩擦副试验

在三代非能动压水堆核电设备控制棒驱动机构中,钩爪材料Stellite 6合金铸件与销轴材料HS25合金、驱动杆材料12Cr13不锈钢在运行时会互相磨损,为了验证钩爪材料的磨损性能,需要对钩爪材料进行摩擦副试验。试验模拟了钩爪实际工作时的磨损情况,设计了磨损试验,通过测定磨损试块的质量损失,对钩爪材料的磨损情况进行了分析,寻找出了两种材料间的最佳摩擦副。结果表明：钩爪材料Stellite 6合金铸件与销轴材料HS25合金相匹配,且HS25合金比Stellite 6合金更适宜作为转动件;钩爪材料Stellite 6合金铸件的硬度控制在40～42HRC较为合适。

退火态12Cr13不锈钢显微组织及其对冲击韧性的影响

利用OM和SEM研究了核反应堆驱动机构用12Cr13不锈钢的组织特征,分析了退火态组织中碳化物形貌及其对冲击韧性的影响.实验结果表明,碳化物形貌是决定不锈钢冲击韧性的关键因素.分布在原马氏体晶粒内、尺寸细小、分布均匀的颗粒状碳化物可显著改善12Cr13的冲击性能;而分布在晶界上的块状和条状碳化物,以及铁素体晶粒内随机分布的大颗粒状碳化物,则严重恶化不锈钢的冲击韧性.退火温度对碳化物析出和分布具有较大影响,当退火处理温度由760℃升高到860℃时,碳化物尺寸增大,使得12Cr13不锈钢的冲击功由151J降低到106J;当碳化物完全消失且呈块状或条状分布时,不锈钢冲击功降低至5J.

热处理工艺对12Cr13不锈钢耐盐雾腐蚀性能的影响

对12Cr13不锈钢进行热处理试验,观察了试样的金相组织、碳化物形貌特征,测试了耐中性盐雾腐蚀性能及点蚀电位。结果表明:12Cr13正火及正火+350℃回火的耐盐雾腐蚀性能最佳,正火+750℃回火的耐盐雾腐蚀性能良好,正火+550℃回火的耐蚀性能显著恶化,对加工零件的最终热处理工艺应避开中温回火以保证其耐腐蚀性能。