加工工艺对高强度15-5PH钢力学性能与侵彻性能的影响

为获得加工工艺对高强度钢性能的影响,选取激光选区熔化(selective laser melting,SLM)和锻造工艺加工弹丸,通过镜像观测、准静态、SHPB和混凝土侵彻等研究手段,对比分析了三种SLM制造工艺以及锻造工艺对于15-5PH钢性能的影响.结果表明,SLM技术细化了15-5PH钢组织的晶粒,SLM成型的15-5PH钢力学性能有提升,其中SLM-B工艺的提升效果明显,SLM-B成型的15-5PH钢的准静态屈服强度相较于锻造工艺提升幅度达13.1%;其动态屈服强度相较于锻造工艺钢提高了9.0%;且SLM-B工艺对弹丸抗磨蚀性能最好.试验结果表明SLM工艺提高了15-5PH钢力学性能和抗磨蚀能力.

15-5PH钢K-TIG焊熔池流动行为分析

采用K-TIG焊实现15-5PH钢中厚板的焊接,并借助示踪法研究K-TIG焊熔池的流动行为.结果表明,KTIG穿孔型焊接时,焊缝上部为马兰戈尼对流圈,下部为表面张力与洛伦兹力导致的对流圈,两个对流圈中间为过渡区.示踪法表明,熔池上部和下部W元素呈弧形分布于对流圈外围,而在过渡区中W元素未出现明显形状.熔池下方对流圈EDS分析结果表明,熔池下方的熔融金属以内旋方式流动.熔池流动计算及试验结果均表明,熔池上部和下部流动剧烈,但是中间层流动加速度很小,且随着焊接热输入的增大,中间层流动加速度有降低的趋势,中间层晶粒有长大趋势.创新点:(1)通过试验和计算,发现在K-TIG穿孔型焊接过程中,熔池分成3个区域.其中熔池中部区域熔融液体流动速度缓慢.(2)通过熔池形状进行表征分析,发现在熔池中部,熔融金属流动的加速度较小,且随着热输入的增加,流动加速度有降低的趋势.

铸造15-5PH钢的拉伸性能及断口形貌

从对正火+固溶时效后的15-5PH铸造梅花棒边部和心部切取拉伸试样,然后进行拉伸测试,利用光学显微镜、扫描电镜观察试样的组织与断口形貌。结果表明:因心部取样位置为梅花棒最后凝固位置,从而导致心部试样存在细小缩孔,而边部试样致密。心部试样的强度与边部试样基本一致,而断面收缩率与断后伸长率显著降低。心部试样中的细小缩孔导致拉伸过程中缩孔周围发生应力集中,以缩孔为裂纹源发生方向与主应力方向呈45°的裂纹扩展,进而发生断裂。致密的边部试样则为典型的微孔聚合型断裂。通过经验公式求得了15-5PH钢的缺陷敏感性指数,在时效温度492~621℃温度范围,随着时效温度升高,15-5PH钢的缺陷敏感性指数与强度降低,塑形提高。

15-5PH马氏体时效钢的工艺性能

研究15-5PH钢482～621℃时效处理时尺寸变化率,焊接系数和冷却介质对固溶和时效硬度的影响。482℃时效处理时尺寸变化率在万分之十一以内,焊接系数0.969,固溶处理后水冷、油冷、空冷3种处理方式中,水冷固溶状态的硬度最低而时效后的硬度最高,空冷固溶状态的硬度最高而时效后的硬度最低。

时效温度对强力旋压15-5PH钢组织与力学性能的影响

研究了强力旋压制备的大变形率15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢薄壁筒形件组织和性能与时效温度之间的关系。研究结果表明,旋压试样在450~620℃温度范围内时效组织仍然存在比较明显的各向异性,与未经旋压试样时效后组织相比,旋压试样时效后组织细化,沉淀相的分布更均匀,尺寸更小;随着时效温度的升高,旋压时效试样的抗拉强度不断降低,断后伸长率提高;同一时效温度下,旋压时效后的试样抗拉强度比未经旋压试样时效后的抗拉强度高,但断后伸长率低。

碲处理对15-5PH钢中硫化物夹杂改性的作用

15-5PH沉淀硬化不锈钢具有优良的机械加工性能,而钢中夹杂物可以对其性能造成显著影响。在加工时,长条状的硫化物夹杂往往会导致含硫钢的横向性能下降,呈现出明显的各向异性,进而导致材料因断裂而失效。为了研究碲处理对钢中硫化物形貌的影响,利用高温试验、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)及统计方法,研究了碲处理对15-5PH钢中的硫化物形貌、尺寸、长宽比的影响,同时探讨了碲对硫化锰夹杂物形貌控制的机理。试验结果表明,碲处理使钢中的长条、链状的Ⅱ类硫化物改性为球状的MnS-MnTe和(Al-Si-O)-MnS-MnTe复合夹杂物。钢中加碲后硫化物夹杂的形貌和分布大幅度改变,钢中夹杂物的长宽比由1.83降至1.49,夹杂物的球化率显著提高,改性效果较为明显。当碲硫比为1.42时,夹杂物的长宽比较低,且夹杂物的尺寸较小,改性效果最佳。当碲硫比为2.32时,发现钢中出现了单独存在的高碲相和硫化物镶嵌在碲化物中的大型夹杂,夹杂物的平均尺寸有所上升,改性效果有所下降。试验研究表明,碲处理钢中的夹杂物,存在一个最佳的加入量,继续增加碲硫比并不能使硫化物的球化效果进一步提高。加入适量的碲,可以显著球化钢中的硫化物夹杂,降低夹杂物的长宽比,提高钢的横向性能,改善钢的切削性能。试验研究能够为钢中硫化物改性提供更多的应用场景与可能,为现场工艺制定提供一定的参考。

不同扩散焊工艺下以钽+铜为复合中间层的钛合金/不锈钢接头性能

分别在常规工艺(20℃·s^(-1)速率升温至1000℃,保温1200 s,压力6.7 MPa,空冷)和阶梯工艺(20℃·s^(-1)速率升温至1050℃,停留2 s后以10℃·s^(-1)速率降温至950℃,此阶段压力2.8 MPa,然后在6.7 MPa压力下保温1200 s,空冷)下,以加钽+铜为复合中间层对TC4钛合金与15-5PH不锈钢进行真空扩散焊,研究了接头的组织和性能。结果表明:复合中间层可阻碍钛合金与不锈钢间元素互扩散;阶梯工艺下接头的抗拉强度为550 MPa,高于常规工艺(390 MPa),这与柯肯达尔扩散空洞小且浅、焊后复合中间层厚度较小以及铜/钽界面连接质量较高有关。