13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程中的相变动力学

采用淬火相变膨胀仪研究了13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程的相变动力学行为。用改进的K-M方程准确描述了马氏体相变量与温度的关系。结果表明:实验钢的特征温度Ac1和Ac3分别为600和720℃;1040℃奥氏体化后以任意冷速冷却仅发生马氏体相变,冷速为100℃/s时测得的马氏体相变开始温度Ms为99℃,相变结束温度Mf为-75℃。在冷速≥1℃/s时,晶格膨胀法和杠杆法计算得到的马氏体相变量结果相近,而冷速<1℃/s时,晶格膨胀法计算得到的马氏体转变量大于杠杆法计算得到的马氏体转变量。在相变动力学参数α取值0.03258时,K-M方程可简单方便地描述实验钢的马氏体相变动力学过程,但对相变初期的转变量预测精度较低;改进的K-M方程在考虑α随温度变化时,可较准确地预测马氏体转变量。

热处理对1Cr15Ni4Mo3N不锈钢组织与力学性能的影响

对1Cr15Ni4Mo3N试验钢进行1050℃×1.5 h固溶、-73℃×2 h冷处理后,再进行不同温度、保温3 h的时效处理,采用扫描电镜、透射电镜、万能试验机、冲击试验机等检测方法研究了时效温度对试验钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢固溶、冷处理后,经460℃×3 h时效,其抗拉强度、屈服强度及伸长率均达到峰值,经580℃×3 h时效的试验钢冲击功达到峰值。460℃×3 h时效的试验钢组织为含有高密度位错的板条马氏体和残余奥氏体,540℃×3 h时效试验钢的马氏体板条特征有所减弱,620℃×3 h时效试验钢中逆转变奥氏体含量明显增加。

1Cr15Ni4Mo3N钢制销钉热处理端部裂纹分析

对1Cr15Ni4Mo3N钢销钉最终强化热处理后其端部出现的裂纹问题,进行了磁粉检测、材料成分分析、宏观观察和能谱扫描,以及硬度检测和金相组织分析等试验,对裂纹产生原因进行分析,确定裂纹产生的原因,从而可以采取针对性措施,加强零件制造过程控制,避免问题的再次发生。

13Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层的表征研究

对渗碳硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢进行渗氮处理后形成复合硬化层,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、高分辨电镜、电子探针及显微硬度测试等方法对复合硬化层进行表征。结果表明,复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢渗层碳氮浓度呈梯度分布,从表面到心部组织性能也呈梯度变化,表现出异于传统硬化工艺的组织结构特性。复合硬化层为双层硬化结构,渗氮层组织优异,少无沿晶化合物,析出细小的片状的Mo2N、周期性层状分布的Mo2C以及Cr2(C,N)等合金碳(氮)化合物,在析出相沉淀硬化和碳氮原子固溶强化共同作用下,使复合硬化层表面硬度达到超硬化(>70HRC),有效硬化层维持很大的层深,具有优异的硬度梯度及残余压应力场。

除氢处理对1Cr15Ni4Mo3N钢锻件疲劳性能的影响

研究了除氢处理对1Cr15Ni4Mo3N钢锻件疲劳性能的影响。1Cr15Ni4Mo3N钢锻造时可从加热气氛(油炉或天然气炉)中吸入氢,并导致锻件疲劳性能显著降低。结果表明:在淬火之前进行520℃×8h的除氢处理,可使1Cr15Ni4Mo3N钢锻件疲劳性能恢复至正常水平。

1Cr15Ni4Mo3N不锈钢材成分与力学性能的回归分析

对1Cr15Ni4Mo3N不锈钢（／％：0．11～0．16C、0．50～1．25Mn、≤0．70Si、4．0～5．0Ni、14．5—15．5Cr、2．3～2．8Mo、0．05～0．1N）Ф60—90mm棒材随机抽取58炉次进行化学分析，同时对各炉次钢材纵向力学性能试样进行1070℃1h空冷，-70℃4h冷处理，再进行200℃2h回火，并测定其力学性能。通过统计回归分析，得出该钢材成分与力学性能之间的回归方程。

刷镀镍对1Cr15Ni4Mo3N钢性能的影响

研究了刷镀镍对1Cr15N i4Mo3N钢疲劳、氢脆等性能的影响。测定了1Cr15N i4Mo3N钢刷镀镍镀层的结合力和显微硬度等镀层性能。并采用功能考核疲劳试验评价了刷镀镍修复后的衬套零件。结果表明:1Cr15N i4Mo3N钢刷镀镍后可通过200h氢脆试验,氢脆性能合格;刷镀镍后疲劳极限下降36%,但可通过衬套的功能考核疲劳试验;刷镀镍镀层与1Cr15N i4Mo3N钢基体具有良好的结合力,镀层硬度与1Cr15N i4Mo3N钢相近。刷镀镍工艺可用于1Cr15N i4Mo3N钢零件的修复。

热处理工艺对1Cr15Ni4Mo3N钢组织和性能的影响

通过力学性能测试和显微组织观察,研究了热处理工艺对1Cr15Ni4Mo3N钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:该钢经780℃×5h空冷和590℃×4h空冷二级退火处理后具有良好的切削性能,适合进行机加工;再经过1 070℃×1h油淬、-70℃冷处理和200～470℃回火处理后,可获得较好的综合力学性能。

1Cr15Ni4Mo3N钢螺栓的断裂分析

某厂1Cr15Ni4Mo3N钢螺栓服役过程中发生断裂,断口晶粒较为粗大,抗拉强度较高。曾对该螺栓断裂的原因进行过分析,并断定为沿晶脆性断裂,且与氢脆有关。为揭示螺栓断裂的真正原因,对Cr15Ni4Mo3N钢进行了从1 070、1 100、1 130、1 160和1 190℃淬火及于1 070℃分别保温50、100和150 min后淬火,随后检测了钢的晶粒尺寸等显微组织、硬度、抗拉强度,以及热处理前、后的含氢量。结果表明:螺栓的断裂并非热处理工程中的吸氢所致。

激光直接沉积修复1Cr15Ni4Mo3N钢磁痕分析

针对激光直接沉积修复的1Cr15Ni4Mo3N钢零件在磁粉检测时出现的磁痕现象,采用接触通电、湿磁粉连续法,对设计的试样进行磁粉检测,确定磁痕显示位置;利用光学显微镜对磁痕显示处形貌及修复接头和组织进行观察和研究,分析磁痕的性质和形成原因。研究发现:激光直接沉积修复1Cr15Ni4Mo3N钢在磁粉检测过程中与修复区外轮廓完全重合的磁痕显示是伪磁痕显示,主要是由修复区与基体中奥氏体含量的差异造成的。

航天用1Cr15Ni4Mo3N不锈钢棒材研制总结

1Cr15Ni4Mo3N是一种半奥氏体沉淀硬化不锈钢，与俄罗斯牌号эп310щ，美国牌号AM355很相近。我们知识：半奥氏体沉淀硬化不锈钢的特点，是在成分区间可借热处理工艺控制马氏体相变温度，使钢在成型或设备制造、部件过程中处于奥氏体组织状态。从而使钢具有奥氏体不锈钢的工艺特性，随后通过马氏体相变中沉淀硬化，使钢又具有马氏体不锈钢高强度和高韧性的特点，由于这个特点，这种钢用于某种航天用武器涡扇发动机的风扇轴，风扇轴为该武器的关键部件之一。

1Cr15Ni4Mo3N钢典型热处理故障分析及工艺优化

通过对1Cr15Ni4Mo3N材料典型热处理故障的研究,经断口微观形态分析,分析了该材料典型零件强度、硬度及其组织不合格现象的原因,确定了1Cr15Ni4Mo3N材料硬度随时效温度的变化趋势及与普通不锈钢零件时效硬化制度的不同,优化了1Cr15Ni4Mo3N材料的热处理时效工艺方法。

微观调控对13Cr15Ni4Mo3N高强不锈钢电化学行为钝化膜性能的影响

采用极化曲线,电化学阻抗谱和Mott-Schottky曲线研究了不同时效温度下,13Cr15Ni4Mo3N高强不锈钢在3.5%NaCl溶液中形成的钝化膜性能。结果表明:相同时效时间下,随时效温度升高,于350~625℃温度区间,点蚀电位先降低后升高。电化学阻抗结果表明:随时效温度升高或时效时间延长,钝化膜的致密性先降低后升高。Mott-Schottky曲线计算表明:钝化膜缺陷扩散系数随时效温度升高先增加后减小,表面钝化膜的稳定性随时效温度先降低后升高,与极化曲线、电化学阻抗谱测试结果一致。

30CrMnSiNi2A表面激光熔敷不同粉末涂层组织与性能对比研究

超高强度低合金钢30CrMnSiNi2A被广泛应用于航空装备领域,在长期服役过程中经常面临因损伤和磨损导致的性能退化问题,严重影响航空装备的安全服役。为达到或超过原服役性能要求,提高服役寿命,采用激光熔覆技术在30CrMnSiNi2A基体表面分别制备0.3 mm厚超高强度高合金钢AF1410与不锈钢1Cr15Ni4Mo3N熔覆层,表征和分析对比研究两种不同熔覆层的微观组织形貌、弹性模量、显微硬度和摩擦磨损性能。两种粉末制备的熔覆层与基体之间均为冶金结合,AF1410熔覆层组织更致密,无明显气孔;相对于熔覆层1Cr15Ni4Mo3N与基体30CrMnSiNi2A,熔覆层AF1410有着更高的显微硬度与弹性模量,更好的摩擦磨损性能;三者磨损机理均以磨粒磨损和氧化磨损为主。该研究将为在超高强度低合金钢30CrMnSiNi2A上激光制备耐磨涂层应用提供理论指导。

30CrMnSiNi2A钢激光熔覆1Cr15Ni4Mo3粉末工艺

通过激光熔覆技术,在30CrMnSiNi2A超高强度钢表面熔覆了1Cr15Ni4Mo3粉末,研究了熔覆层的显微组织和力学性能。结果表明,熔覆层组织主要为马氏体和奥氏体的双向组织;熔覆接头经过200℃低温回火处理后,拉伸强度大于1300MPa,延伸率为8.1%,冲击韧性为53.8J·cm-2,恢复到30CrMnSiNi2A超高强度钢母材的强度与延伸率的近90%,且冲击韧性达到母材的两倍。

某涡轮发动机压气机叶片盘开裂的原因分析

某涡轮发动机压气机叶片盘采用13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢制造,退火后依次进行了1 040℃水淬、-73℃冷处理、950℃水淬、-73℃冷处理和540℃×4 h时效,热处理后发现开裂。通过化学成分分析、宏观检验、金相检验、X射线衍射、电子背散射衍射和能谱分析研究了叶片盘开裂的原因。结果表明:叶片盘有三种裂纹,即R角处的长裂纹、表面网状裂纹和内部的二次裂纹;R角处长直裂纹主要是叶片过小的R角所致,网状裂纹是氧化脱碳及冷处理过程中产生的表面拉应力所致。

沉淀硬化不锈钢激光熔覆接头组织与性能分析

研究了1Cr15Ni4Mo3N沉淀硬化不锈钢激光熔覆接头的组织、显微硬度、拉伸性能、冲击韧度和断口形貌。研究结果表明:熔覆层金属与母材熔合较好,组织均匀、致密,无气孔、裂纹等缺陷;激光熔覆接头细分为表层粗晶区、亚表层细晶区、过渡区、热影响区和母材区等5个区域,各区域均由马氏体和奥氏体双相组织构成;表层粗晶区可观察到较多粗大的柱状晶,亚表层细晶区可观察到较多细小等轴晶和细长晶粒,过渡区在激光熔覆热量的影响下晶粒和组织粗化,热影响区晶粒和组织的粗化程度较过渡区降低;亚表层细晶区因晶粒细小导致显微硬度数值最高,过渡区数值因晶粒和组织粗化导致硬度最小;激光熔覆接头强度比母材高10.12%,伸长率降低21.72%,冲击韧度比母材高10.60%,两者冲击断口的微观形貌均呈韧性特征。

超高强钢加工工艺与静载塑性变形特性研究

研究了1Cr15Ni4Mo3N超高强钢材料静载塑性变形特性,开展大尺寸试验件的静力载荷破坏试验,验证了加工工艺方法的可靠性,并推广应用于AF1410超高强钢材料加工,形成了针对新型材料机械加工工艺研究的通用研究方法。