时效处理温度对17-4PH铸造不锈钢在稀硫酸料浆中的冲刷腐蚀性能影响

采用自制料浆罐式冲刷腐蚀试验机研究了在含固相颗粒稀硫酸料浆介质中,时效处理温度对17-4PH铸造不锈钢的组织、硬度及冲刷腐蚀性能的影响,分析了不同时效温度下冲击速度对17-4PH铸造不锈钢冲刷腐蚀行为的影响,观察了冲刷腐蚀表面形貌,探讨了冲刷腐蚀机理.结果表明:17-4PH铸造不锈钢经固溶处理及460℃左右时效处理后其硬度达到最大值;经时效处理后17-4PH铸造不锈钢冲刷腐蚀特征表现为纯冲刷磨损为主,腐蚀为辅,腐蚀促进磨损;在冲刷速度较低时,时效处理温度对17-4铸造不锈钢的冲刷腐蚀率影响不大,而在冲刷速度较高时,460℃左右时效处理后,由于析出大量细小弥散分布的ε-Cu沉淀相而具有最佳的沉淀强化效果,抗冲蚀腐蚀性能最佳;在不降低耐腐蚀性能的前提下,利用沉淀析出硬化是一种提高材料抗冲刷腐蚀性能的有效方法.

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。

核级17-4PH不锈钢小型部件去污与热老化评估

压水堆核电厂的稳压器喷淋阀是调节稳压器压力的重要部件,其阀杆材质为17-4PH,在此服役环境下,面临表面沾污、热老化的问题。本文研究了通过表面处理去除阀杆表面沾污层的可行性,通过电子束焊接技术对阀杆部件进行加长,讨论小尺寸部件的热老化问题。结果表明,表面处理降低放射性的效果良好,满足放射性废物管理要求;电子束焊接保证了焊接件的机械强度;力学性能实验结果表明,阀杆在此服役环境下,存在较大热老化风险。通过去污、焊接、力学性能分析,证明了该评估流程可用于被沾污的核电小型部件的热老化评估。

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。

海上油田人工举升设备17-4PH沉淀硬化不锈钢防护技术研究

17-4PH,又被称为沉淀硬化型不锈钢,与常规的不锈钢相比,其耐衰减性能、耐腐蚀性能好,且具有良好的耐空蚀性能,力学参数也远远超过常规不锈钢产品。由于17-4PH的相关性能特点,在核能技术、海洋石油工业等领域有良好的应用。海上油田人工举升设备的使用环境恶劣,在承受海洋石油工业领域高温的同时,承受着很大冲击与剧烈摩擦,极容易发生空蚀、水蚀情况,带来设备安全隐患。介绍了强化金属表面的2种方式(表面喷丸SPD技术与超声波滚压USRP技术),对沉淀硬化不锈钢表面防护技术进行了论述。

17-4PH不锈钢盐浴复合氮化处理研究

对比研究了不同温度下盐浴复合渗氮处理对马氏体不锈钢微观组织的影响及不同处理温度下材料硬度和耐磨性的变化。研究结果表明:盐浴渗氮处理后,17-4PH不锈钢渗氮层中主要物相为含扩展(含氮)马氏体、CrN、Fe4N以及Fe3O4,处理温度越高,不锈钢渗氮层中形成的Fe3O4以及CrN含量越多。含氮马氏体的晶格常数随氮化处理温度的提高而上升,该钢在盐浴渗氮中的激活能为190.9kJ/mol。17-4PH不锈钢进行盐浴渗氮处理后,能得到较厚的渗氮层。处理温度越高,渗氮层越厚。渗氮处理后,材料的滑动磨损量大大下降,由未处理状态时的21.1mg降低到580℃盐浴渗氮处理后的1.0mg。

17-4PH不锈钢长期时效对拉伸性能的影响

通过拉伸实验研究了17-4PH马氏体不锈钢分别在温度350℃、400℃长期时效后的力学性能变化,并用扫描电镜(SEM)和透射显微镜(TEM)观察了不同时效时间的拉伸断口形貌和显微组织演化。结果表明:随着时效时间的延长,屈服强度和抗拉强度升高而断面收缩率和伸长率则相反;断口由细小韧窝向粗大韧窝转变,经过长期时效的试样断口上有二次裂纹。TEM分析表明,该钢在时效过程中发生spinodal分解,分解生成为富Cr的α’相和富Fe的α相是该钢强度逐渐升高,塑性逐渐下降的主要原因。

17-4PH不锈钢350℃长期时效组织演化的透射电镜观察

采用X-ray衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢在350℃长期时效过程中显微组织的变化规律。结果表明:在沉淀硬化回火处理后,在典型的板条马氏体基体中弥散分布着大量的纳米级的ε-Cu颗粒,二次碳化物M23C6沿马氏体板条束界析出。17-4PH马氏体不锈钢在350℃时效6个月后,组织发生一定变化,spinodal分解开始在晶界发生,另外析出的ε-Cu颗粒逐渐长大,并且有少量的逆转变奥氏体产生。17-4PH不锈钢在350℃时效15个月后,spinodal分解逐渐由晶界发生转向晶内,基体中析出大量有取向的细小的G相,并观测到少量sigma相。基体仍为板条马氏体。

碳含量对金属注射成形17-4PH不锈钢显微组织和力学性能的影响

通过在喂料中添加石墨改变注射成形17-4PH不锈钢组织中的碳含量,研究不同碳含量对MIM 17-4PH显微组织和力学性能的影响。结果表明:在烧结态和固溶时效态试样中,碳含量少于0.16%(质量分数)的相组织主要由马氏体和少量的铁素体构成。随着碳含量的逐渐升高,冷却过程中奥氏体未能完全转变成马氏体,组织中出现奥氏体,在碳含量为0.16%的烧结态和固溶时效态试样中,其显微组织为马氏体和奥氏体共同组成的双相组织,而且奥氏体相含量随着碳含量增加而逐渐增加;在碳含量达到0.25%以上时,试样的显微组织完全转变为奥氏体,导致试样的表观硬度下降,抗拉强度下降,伸长率提高。

17-4PH不锈钢时效析出相的形成过程

对17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)马氏体不锈钢进行了3种不同条件下的时效处理。利用透射电子显微镜(TEM)技术详细分析了17-4PH不锈钢时效处理后析出相的形成过程。实验结果表明,时效条件为442℃,8h空冷时,在马氏体内部析出弥散的、尺寸小于10nm的ε-Cu、Nb6C(N)5和Nb2C(N)型亚稳相颗粒;时效条件为465℃,4h空冷时,析出尺寸为10～15nmε-Cu和稳定的NbC(N)相;时效条件为480℃,1h空冷时,析出尺寸为20～25mm的ε-Cu+NbC(N)相,且析出相NbC(N)与马氏体为共格析出,取向关系为NbC[001]//α-Fe[001]。

QPQ盐浴氮化17-4PH不锈钢的显微组织分析

采用X衍射和带能谱仪的扫描显微镜研究了17-4PH不锈钢QPQ(淬火-抛光-淬火)处理后渗层的显微组织和其中的C、N、O元素分布。结果表明:QPQ盐浴复合处理后可获得厚约60μm的渗层;表层为Fe3O4,亚表层为Fe2(N,C),最内层为CrN+αN扩展马氏体层。QPQ处理层的15～25μm范围内存在γ′-Fe4N,氧化物层和氮化物层的接触界面处会发生ξ-Fe2N1-x形核;氧浓度只在表面约3μm范围内具有最高值;N和C的浓度随深度增加在亚表面处先后出现峰值;除去表面的疏松氧化物层后,渗层的显微硬度随深度增加先升高后下降。

17-4PH马氏体不锈钢350℃长期时效脆化研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度测定以及示波冲击试验(instrumentalimpacttest)研究了17-4PH马氏体不锈钢在350℃长期时效过程中显微组织、硬度、冲击韧性以及断口形貌的变化规律。结果表明:该马氏体不锈钢在350℃长期时效的过程中,随着时效时间的延长,其硬度升高,并在时效9000h时达到最大值;其裂纹萌生功(Ei),裂纹扩展功(Ep)和总冲击功(Et)都随时效时间的延长而逐渐下降。根据示波冲击曲线获得了17-4PH马氏体不锈钢的动态断裂韧性K1d,其动态断裂韧性也表现出和Ei,Ep及Et相类似的变化规律。该不锈钢的夏氏V型缺口(CharpyV-notch)冲击试样断口形貌随着时效时间的延长由韧窝断裂为主向准解理断裂和沿晶断裂为主变化。

调整处理对17-4PH不锈钢耐海水腐蚀性能的影响

运用化学浸泡、极化曲线、循环极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究了固溶后直接时效状态和调整+时效状态的17-4PH不锈钢在人工海水中的耐蚀性能,并对显微组织作了观察和分析。结果表明,17-4PH不锈钢过调整处理后再进行时效处理,自腐蚀电位和点蚀电位升高而年腐蚀率下降,耐海水腐蚀性能全面优于直接时效态试样。其原因是17-4PH不锈钢经过调整处理后进行时效可避免贫铬区的形成,并使马氏体组织呈细小化特征,材料的组织均匀性提高。

17-4PH不锈钢离子渗氮工艺

采用正交试验对 1 7 4PH沉淀硬化不锈钢离子渗氮的工艺和显微组织进行了研究。结果表明 ,影响工件表面结构和性能的主要因素是离子渗氮温度和保温时间。当渗氮温度由 4 80℃升高到 5 6 0℃保温 5h ,硬度则由 5 1 4HV0 1增高到 1 2 90HV0 1 ;在 5 2 0℃下渗氮 ,时间从 3h延长到 7h后 ,表面硬度由 81 4HV0 1增高到1 2 90HV0 1。

17-4PH不锈钢长期时效对电化学腐蚀行为的影响

采用恒电位阳极极化法研究了17-4PH不锈钢经长期时效后试样分别在(0.5 mol/LH2SO4+1%NaCl)溶液和1%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:17-4PH不锈钢经时效处理后点蚀电位负移,钝化膜保护性下降,材料耐蚀性能降低。17-4PH不锈钢在含有Cl-的H2SO4溶液中能发生钝化,并有较宽的钝化区域,而在1%NaCl溶液中不能形成钝化膜,Cl-对试样有严重的点蚀现象。阳极极化曲线显示,17-4PH不锈钢随着时效时间的延长耐蚀性降低,主要是由于时效处理使第二相沿晶界析出、材料组织发生改变所致。

350℃下长期时效对17-4PH不锈钢动态断裂韧性的影响

利用示波冲击试验系统研究反应堆用17-4PH马氏体不锈钢在使用温度(350℃)下长期(约11 000 h)时效过程冲击性能和动态断裂韧度的变化规律,并用扫描电镜观察分析不同时效时间的CharpyⅤ型缺口试样(CVN)的断口形貌。结果表明:该马氏体不锈钢在350℃长期时效的过程中,随着时效时间的延长,其塑性变形能EPL和撕裂能ETE以及冲击功Et均随时效时间的延长而逐渐下降。根据示波冲击曲线获得了该钢的动态断裂韧度KId,其动态断裂韧度也随时效时间的延长而逐渐下降,并在试验的初始阶段下降很快,在试验的中后期下降较为缓慢。另外,该不锈钢的CVN冲击试样断口形貌随着时效时间的延长由韧性断裂机制的韧窝断裂为主向脆性断裂机制的准解理断裂和穿晶断裂为主变化。这些均说明,随着时效时间的延长,该材料的韧性降低,发生了脆化,且脆化主要发生在试验的初始阶段。

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。

17-4PH不锈钢的析氢行为

采用电化学测试的方法评价了两种强度的17-4PH不锈钢在海水中的阴极极化行为;采用充氢试验研究了两种强度的17-4PH不锈钢在-1.1V(SCE,下同)电位下阴极极化15d后的含氢量;采用慢应变速率试验研究了两种强度17-4PH不锈钢在充氢后的氢脆系数。结果表明:两种强度的17-4PH不锈钢在海水中的析氢转变电位均在-0.90V左右;低强度不锈钢的氢质量分数约为2.55×10^(-4)%,而高强度不锈钢的氢质量分数则高达6.84×10^(-4)%;试样充氢后,高强度不锈钢的脆性明显增加,而低强度不锈钢的脆性增加不明显,高强度不锈钢的氢脆系数远超过25%,此时材料已存在氢脆危险,而低强度不锈钢的氢脆系数约为18%左右,尚处于氢脆安全区。

最终时效工艺对17-4PH不锈钢组织和性能的影响

根据实际测试的17-4PH不锈钢的热膨胀曲线,对其进行了不同工艺的固溶、时效热处理,并根据热处理后材料的显微组织及其力学性能,得出最终时效工艺可以提高材料的比例极限、规定非比例延伸强度R_(p0.02)及其塑性;结合金相分析及X射线衍射的方法,确定了17-4PH不锈钢逆变奥氏体的形成过程,并利用X射线衍射方法定量测定了不同最终时效温度形成的逆变奥氏体含量。结果表明:17-4PH不锈钢中的逆变奥氏体产生于最终时效过程中,且其含量随最终时效温度的升高而增加。