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。

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。

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。

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。

热处理对17-4PH马氏体不锈钢显微组织及性能的影响

利用光学金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计等现代检测技术研究了不同热处理工艺对17-4PH沉淀硬化马氏体不锈钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:在固溶处理后进行480℃时效处理时,材料强度和硬度得到提高,但是塑性有所下降。而当时效温度升高到620℃,材料的强度和硬度降低而塑性增强。在480℃时效处理前进行780℃调整处理后,可以使合金得到良好的综合力学性能。因此在本试验条件下,17-4PH钢最佳热处理工艺为在1050℃固溶处理后,先进行780℃调整处理,再进行480℃时效处理。

增材制造17-4PH马氏体不锈钢研究进展

17-4PH马氏体不锈钢具有高强高韧以及耐腐蚀等优异性能,在航空航天、核能和民用工业等领域得到广泛的应用。增材制造技术通过离散堆积的制备方法,能够实现复杂异形零部件的成形,满足装备迭代的需求。综述了国内外增材制造17-4PH的研究成果,针对增材制造微小熔池、快速熔凝、复杂热历史冶金特点,介绍影响增材制造17-4PH试样致密度的因素,阐述其相构成、微观组织和力学性能,简述后处理对17-4PH力学性能的影响规律,最后对增材制造17-4PH的发展进行展望。

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。

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不锈钢激光熔覆镍基碳化钨涂层数值模拟研究

采用双椭球热源,综合考虑了热传导、热对流、粉光相互影响、金属相变、凝固的相互作用,基于随温度变化的热物性参数,建立了17-4PH基体激光熔覆镍基碳化钨粉末的三维温度场流场数值模型,模拟不同激光功率和熔覆速度对温度场流场的影响,计算得出了熔覆过程温度场、速度场的瞬时变化规律。结果表明,随着激光功率的增加,熔池温度的峰值从1 850 K增加到2 210 K,熔池流速峰值从0.12 m/s增加到0.13 m/s。随着熔覆速度增加,熔覆层温度分布变化不大,但熔覆层厚度由649.117μm减小到313.759μm。研究结果为不锈钢激光熔覆镍基碳化钨成型提供相关理论依据。

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。

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。

离子渗氮工艺对17-4PH不锈钢性能的影响

对17-4PH不锈钢分别进行了真空固溶和时效处理及离子渗氮。结果表明:17-4PH不锈钢经1040℃真空固溶处理随后480℃时效处理后的硬度为41.0~41.5 HRC;离子渗氮温度对17-4PH不锈钢表面硬度影响不大,对基体硬度的影响较大,对渗氮层深度有一定的影响;渗氮剂的氮氢比对17-4PH钢表面和基体的硬度影响不大,对渗氮层深度有一定影响;在500℃采用N_(2)∶H_(2)=1∶3的渗剂对17-4PH钢进行离子渗氮时,随着渗氮时间的延长,渗层深度增加,表面硬度变化不大,基体硬度降低。

17-4PH不锈钢激光修复E级钢组织及力学性能研究

文章通过激光增材制造技术在E级铸钢表面成型了单层和多层17-4PH不锈钢试样,对其微观组织结构和力学性能进行研究,重点测试其表面残余应力和拉伸性能。结果表明:单层与多层激光增材制造试样成型效果良好,内部组织结构细小致密,无裂纹、气孔等缺陷,单层表层晶粒小于多层增材试样;多层增材制造试样抗拉强度最大,单层增材制造试样屈服强度最高,而E级铸钢断后伸长率与断面收缩率最高;此外,多层增材制造试样表层残余应力最大,单层增材制造试样表面显微硬度最高。

时效温度对17-4PH钢微观组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子万能试验机等方法研究了不同热处理工艺对17-4PH马氏体不锈钢组织和力学性能的影响规律。实验结果表明:热处理后基体中的析出相对时效温度变化比较敏感,尺寸随时效温度升高而增大。固溶+时效处理的试样与原始样相比其硬度和抗拉强度显著提升,而塑性无明显变化。此外,1040℃固溶+470℃时效后的试样综合力学性能最好。

N含量对17-4PH马氏体时效不锈钢铁素体相和性能的影响

试验用17-4PH不锈钢(/%:0.02～0.03C,0.40～0.54Si,0.41～0.60Mn,0.018～0.026P,0.001S,15. 56～15. 75Cr,4. 31～4. 50Ni,3. 21～3.40Cu,0. 20～0. 25Nb,0. 013～0. 067N)采用20 t EAF+LF+VOD+ESR的工艺冶炼,锻造成Φ150 mm棒材。试验结果表明:钢中N含量由0.013%增加至0.067%时,钢中铁素体含量由0.5%增至6%,钢的强度、硬度升高,塑性降低。当N含量控制在0.020%～0.045%,钢中铁素体含量为1%～3%,经1040℃1 h水冷+480 2 h空冷后,钢的力学性能合格;固溶态钢的HB硬度值≤325,优化了该材料的加工性能。

热处理工艺对黏结剂喷射3D打印17−4PH不锈钢微观组织与性能的影响

目的探究热处理工艺对黏结剂喷射3D打印17−4PH不锈钢样品微观组织、力学性能及电化学腐蚀性能的影响规律,为BJ3DP技术制备综合性能良好的17−4PH不锈钢零件提供参考。方法基于黏结剂喷射3D打印技术制备17−4PH不锈钢生坯,并将其固化、脱脂、烧结,得到烧结态样品,然后对烧结态样品进行热处理,热处理工艺为在1040℃固溶热处理2 h,随后分别在410、480、550℃下热处理3 h后空冷至室温。对烧结态和热处理态样品进行金相试验、单向拉伸试验以及电化学腐蚀试验。结果经热处理后,试样在480℃时效热处理3 h时力学性能提升最为显著,其屈服强度由608 MPa提升至806 MPa,抗拉强度由1159 MPa提升至1245 MPa,伸长率由3.6%提升至13.6%。当时效热处理温度提升至550℃时,由于沉淀相的粗化,其力学性能有所下降;同时,电化学腐蚀性能中腐蚀电流密度(Jcorr)减小,腐蚀电位(Ecorr)增大,电荷转移电阻(Rct)增大,出现明显的钝化区。结论黏结剂喷射3D打印17−4PH不锈钢经热处理后力学性能得到提升,试样在480℃时效热处理3 h时力学性能提升最为显著,优于商用热轧17−4PH不锈钢,电化学腐蚀性能与商用热轧17−4PH不锈钢电化学腐蚀性能水平相当。

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。