核电站用17-4沉淀硬化不锈钢阀杆热老化微结构小角中子散射研究

17-4沉淀硬化马氏体不锈钢阀杆广泛应用于压水堆核电站中,该阀杆在高温(300～350℃)下长期服役时面临热老化脆化问题,影响核电站安全。本文针对核电站实际服役的阀杆样品,开展了小角中子散射实验,结合冲击试验、扫描电子显微镜和金相显微镜分析等,将严重老化与轻微老化的阀杆样品进行对比,研究了试样在长期热时效过程中内部nm结构的变化。冲击试验、断口的扫描电镜和金相组织图像显示,严重老化的阀杆发生了明显的脆化现象。利用多分散小球模型和Porod定律对小角中子散射实验数据进行拟合,结果表明,球形nm析出物直径约为1nm,随着热老化程度的加剧,nm析出物尺寸变大,体积分数增多约19%。小角中子散射结果与材料的宏观力学性能变化有明显的关联性。

17-4PH不锈钢激光气体渗氮层显微组织与摩擦学性能

目的提高17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢的表面硬度及耐磨性。方法采用光纤激光器对17-4PH不锈钢进行激光气体氮化,采用不同激光功率在其表面制备渗氮层。利用光学显微镜(OM)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备分析渗氮层的显微组织和相组成;借助显微硬度仪测试渗氮层截面深度方向的硬度;采用多功能摩擦磨损试验机测试基体、渗氮层的摩擦学性能,并通过SEM分析磨痕形貌,揭示基体与渗氮层的磨损机制。结果在渗氮前样品组织为回火马氏体,经激光渗氮后样品表面形成了由板条马氏体组成的熔化区和回火马氏体组成的热影响区构成的渗氮层。经渗氮后,样品的硬度均得到提高。在激光功率3000 W下,渗氮层的表面硬度最高,达到了415HV0.2,约是基体硬度的1.2倍,渗氮层的硬度随着深度的增加呈下降趋势,在深度为2.6mm处其硬度与基体一致。在回火马氏体向板条马氏体转变的相变强化,以及氮原子(以固溶方式进入基体)的固溶强化作用下,提高了渗氮层的硬度。经渗氮后,样品的摩擦因数均高于基体,但渗氮后其磨损量相较于基体有所减少,在激光功率3000W下,其磨损体积最小,相较于基体减少了62%。在激光功率2500W下马氏体转变不完全,在激光功率3500W下渗氮层出现了裂纹,都降低了渗氮层的硬度,其耐磨性也随之减小,且都略低于在3000W下。磨损机制由渗氮前的以黏着磨损为主,转变为渗氮后的以磨粒磨损为主。结论在17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢表面进行激光渗氮后,其表面硬度和耐磨性均得到提高,在激光功率3000W下制备的渗氮层具有较高的表面硬度和优异的耐磨性。

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。

影响15-5PH沉淀硬化不锈钢硬度的因素

炼制了两炉化学成分不同的15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢并制备了试样。对试样进行了1040℃保温90 min油冷的固溶处理及铣削、钻削、磨削试验和分别在400~620℃时效1.5、4、8和12 h。随后检测了试样的硬度和显微组织。结果表明:切削加工对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢的硬度无明显影响;在450℃时效,随着时效时间延长至4 h,15-5PH钢的硬度提高,并达到了44~46 HRC的硬度要求;15-5PH钢的最佳时效工艺为450℃保温4 h。

17-4PH不锈钢管件热切割和焊接加工裂纹分析

17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢因具有较低碳含量、中等Ni含量和热处理后韧性较好的细板条状时效马氏体组织,本应在热加工状态下表现出较好的热切割和焊接性。但在实际热加工过程中,该材料在高能率热切割和施焊时却极易出现裂纹缺陷。通过分析17-4PH不锈钢等离子热切割和焊接生产过程裂纹产生原理,跟踪追溯分析工件热加工过程,找到了17-4PH钢在热切割和焊接过程中产生裂纹的原因,并采取相应措施避免了17-4PH不锈钢热切割和焊接裂纹的产生。

切削17-4PH不锈钢时刀具磨损对切削过程的影响分析

为了探究刀具磨损对切削力和已加工表面温度的影响,考虑实际切削过程中的刀具磨损类型,建立了不同磨损类型的刀具几何模型,采用DEFORM软件建立17-4PH不锈钢正交切削有限元模型。基于有限元模型研究了刀具磨损对切削温度、分流点和接触表面应力等的影响规律,并通过切削实验验证磨损模型的可靠性,研究了后刀面磨损与切削力之间的演化规律。结果表明:前刀面磨损在一定程度上可以降低切削力和切削温度,其余磨损形式会增大切削力;随着后刀面磨损VB的增大,犁耕效应显著,切削力增大较为明显,而接触面的应力变化不明显。

时效温度对17-4PH沉淀硬化不锈钢析出行为和硬化效果的影响

研究了17-4PH沉淀硬化不锈钢在（480~630）℃×4 h时效处理中的析出行为和硬化效果。结果表明,ε-Cu相析出使17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢硬化,硬化效果与Cu的析出和位错密度的变化密切相关。时效温度和基体组织对Cu析出行为有很大影响。时效温度越高,ε-Cu相颗粒的尺寸越大,形态由颗粒状最终变为短棒状。在位错密度低的区域,ε-Cu相颗粒的长大倾向要比位错密度高的区域大。

时效工艺对17-4PH沉淀硬化不锈钢奥氏体的影响

过多的奥氏体会恶化沉淀硬化不锈钢的性能,所以必须加以控制。对17-4PH沉淀硬化不锈钢进行了1 040℃加热、空冷的固溶处理和在620℃、630℃两次时效处理。随后,采用扫描电镜和X射线衍射研究了固溶处理与第一次时效处理和两次时效处理之间的时间间隔及第一次时效后的冷却速度对钢中的奥氏体量的影响。结果表明:第一次时效处理后油冷和两次时效的间隔时间为8 h的热处理工艺可有效控制17-4PH不锈钢中的奥氏体量,从而延长零件的使用寿命。

17-4PH沉淀硬化不锈钢力学性能稳定性研究

针对生产中某17-4PH钢产品力学性能不稳定,研究了原材料、锻造工艺及热处理工艺对产品力学性能的影响。结果表明：力学性能不稳定的主要原因是由于产品技术要求中强度与硬度匹配区域窄,对应强度指标要求的硬度指标偏低,原材料化学成分的波动引起力学性能的变化。通过提出产品锻造选用同批次坯料,以及增加固溶保温时间、改真空炉时效为井式炉时效,实现时效温度的精密控制,优化时效温度控制点589℃,提高了产品性能合格率。同时,优化匹配出17-4PH钢强度与硬度的性能指标为抗拉强度σb≥1000 MPa,硬度32-37 HRC,为新产品的设计提供技术支撑。

选择性激光熔化17-4 PH不锈钢零件的参数化研究和表征

本文对选择性激光熔化的17-4 PH不锈钢进行了参数化研究和表征。通过改变工艺参数包括激光功率和扫描速度以及扫描方式(设计参数)来研究试样的相对密度和显微硬度的变化。当使用中等能量密度和内外六角扫描方式时,试样的相对密和显微硬度最大;当使用低能量密度和交替带状扫描方式时,试样的相对密和显微硬度最小。在光学和扫描电子显微组织中,试样侧面有奥氏体、铁素体和小熔池。能量色散光谱分析表明,试样的化学成分变化导致相对密度和显微硬度发生变化。X射线衍射结果表明,中等能量密度试样的奥氏体相和铁素体峰强度最高。背散射电子衍射结果表明,随着能量密度的增加,奥氏体相增加,导致试样的显微硬度变化。相比于中等能密度试样,低能量密度试样易诱发更多的残余应力。采用不同能量密度得到的样品都具有较强的耐蚀性(0.05 mm/a),未出现明显的腐蚀裂纹。

时效工艺对17-4PH不锈钢组织与力学性能的影响

对17-4PH不锈钢进行460~580℃,保温4 h的时效处理,采用显微组织观察、XRD分析、拉伸试验、硬度测试、冲击试验等研究了不同温度时效对17-4PH不锈钢组织与力学性能的影响。结果表明:不同温度时效处理17-4PH不锈钢的组织中主要为马氏体、碳化物和少量逆转变奥氏体。随着时效温度的升高,17-4PH不锈钢中马氏体组织逐渐粗化,逆转奥氏体含量逐渐增多,抗拉强度、屈服强度和硬度逐渐下降,伸长率和冲击吸收能量逐渐升高。当时效温度从460℃升高到580℃,17-4PH钢的硬度下降26.2%,冲击吸收能量提高299.5%,时效温度对17-4PH不锈钢的韧性影响显著。17-4PH不锈钢的拉伸断口主要由韧窝和撕裂棱构成。随着时效温度的升高,拉伸断口上韧窝数量明显增多,且韧窝尺寸有所增大,韧窝变深,分布也更为均匀,不锈钢的塑性增加。

沉淀硬化不锈钢17-4PH中δ-铁素体含量的控制

研究了17－4PH沉淀硬化不锈钢中δ－铁素体的形成因素、形态特征和化学成分配比，得出最佳成分（％）为：C0．030～0．045，Cr15．8～16．4，Ni4．10～4．50，Ti、Al、N≤0．05，最佳固溶处理温度为1050℃。

浅谈17-4PH沉淀硬化不锈钢

通过对05Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化原理的深入分析,针对其加工、锻造、热处理的特殊性,改进加工、热处理工艺,分析其用作阀座的可能性。

时效处理对05Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢力学性能及组织的影响

试验研究了1040℃固溶的马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb在480~620 ℃时效5 h的组织,强度和硬度。结果表明,随时效温度升高,马氏体基体逐渐分解,碳化物析出而降低;在时效处理过程中,随时效温度升高,富Cu相最初以球形析出,逐渐发展成椭圆形及杆状,尺寸增大,与基体共格界面消失,强化效果减弱;05Cr17Ni4Cu4Nb钢经1 040℃固溶,480℃5 h时效后,其HRC硬度值44.3,满足钢材HRC硬度值43的要求。

Cu含量对马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr17Ni4Cu4Nb组织和性能的影响

试验0Cr17Ni4Cu4Nb钢(/%:0.016~0.017C,0.31~0.35Si,0.79~0.85Mn,0.009~0.012P,0.008~0.010S,15.29~15.43Cr,4.10~4.15Ni,3.34~4.92Cu,0.25~0.27Nb)由25 kg真空感应炉冶炼,锻造成Φ18 mm棒材。通过力学性能测试和组织分析,试验研究了3.34%~4.92%Cu含量对0Cr17Ni4Cu4Nb钢相变点,1 040℃1 h油冷,460~610℃2 h空冷时效的力学性能和组织的影响。结果表明,钢中Cu含量增加,对该钢Ac_3无显著影响,Ac_1下降,M_s点上升,M_f点下降;钢中Cu含量高时,钢的强度、硬度较高,塑性略低;当Cu含量为中下限时,可满足技术条件力学性能的要求,即460~500℃时效后R_m≥1 315 MPa,R_(p0.2)≥1 175 MPa,A≥10%,Z≥40%。

17-4PH沉淀硬化不锈钢加工及其应用

外科手术器械通常采用不锈钢制造。，工业上使用的不锈钢超过80种，不过从弹性、硬度、刚性、耐磨性、抗拉强度和韧性等综合因素考虑，适合制作手术器械的不锈钢大约只有10种。目前国际上手术器械最常用的主要是马氏体型不锈钢，其次是奥氏体型和铁素体型不锈钢。然而，马氏体不锈钢的防锈及相关性能在不锈钢家族中并不尽如人意，

不同状态2A12铝合金与17-4PH不锈钢间的摩擦磨损性能

为给某锁筒机构导向基座和导向杆摩擦副配对选材,研究了轧制态、固溶态、固溶+时效态2A12铝合金与时效态17-4PH不锈钢组成的摩擦副在干摩擦和抹润滑脂润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明:轧制态2A12铝合金的抗拉强度和显微硬度高于固溶态和固溶+时效态,远低于时效态17-4PH不锈钢;在抹润滑脂润滑条件下,轧制态2A12铝合金与17-4PH不锈钢配副的平均摩擦因数以及轧制态铝合金的平均体积磨损率明显低于干摩擦条件下,并且低于相同润滑条件下固溶态和固溶+时效态2A12铝合金;2种润滑条件下3种状态铝合金的磨损机制均以磨粒磨损为主、黏着磨损为辅,不锈钢的磨损机制为轻微磨粒磨损。锁筒机构可以选择轧制态2A12铝合金与时效态17-4PH不锈钢进行配对,通过涂抹润滑脂来减少摩擦磨损卡滞现象。

17-4PH马氏体沉淀硬化型不锈钢在热处理下的性能分析

17-4PH马氏体不锈钢通常具有较高屈服强度和抗拉强度及高硬度。同时有一定塑性和韧性,作为马氏体不锈钢,具有良好的耐磨性、耐蚀性、焊接性。因此作为石油化工、核电阀门、航空航天、汽轮机叶片、船舶、核废料桶等以及承受重载荷机械的重要材质之一。通过同炉试棒热处理后理化性能分析进行工艺调整,满足此材质在具体工况下的使用要求。选最优的工艺即均匀化处理+固溶处理+沉淀硬化处理。

17-4PH不锈钢高锁螺母裂纹产生的原因

在17-4PH不锈钢高锁螺母的加工过程中,发现其螺纹部位有裂纹产生。采用微观观察、加工工艺分析、挤压过程分析等方法研究了该螺母裂纹产生的原因。结果表明:裂纹是在挤压过程中产生的,挤压前坯料硬度偏高、挤压变形量偏大,使材料的塑性及心部流动性变差,最终导致螺母心部产生裂纹。对挤压前的坯料进行双重退火处理,可以避免螺母在加工过程中产生裂纹。

17-4PH沉淀硬化不锈钢的离子渗氮

为提高表面硬度和耐磨性,对17-4PH沉淀硬化不锈钢在不同氮势的气氛中进行了离子渗氮试验,渗氮温度分别为440℃、460℃、480℃、500℃、520℃和560℃,渗氮时间分别为8h、10h、15 h和20h。检测了钢的渗层深度、表面硬度和基体硬度。试验结果表明:①离子渗氮温度对钢的表面硬度影响不大,对基体硬度影响较大,在520℃以下温度渗氮,渗层深度随着渗氮温度的升高而增加;②渗氮温度相同,随着渗氮时间的延长,渗层表面硬度变化不大,渗层深度增加,基体硬度降低;③炉气氮势对渗层的表面硬度及基体的硬度影响不大,渗氮温度低于500℃时,随着氮势的降低,渗层的深度减小,渗氮温度≥500℃时,随着氮势的降低,渗层深度增加。