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。

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。

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。

固溶时效温度对17-4PH组织和硬度的影响

为研究17-4PH马氏体不锈钢的组织和硬度,通过对材料进行980~1100℃1 h固溶水冷处理、430~580℃4 h时效处理并采用水冷冷却、金相组织观察及硬度检测,研究固溶时效温度对17-4PH组织和硬度的影响。结果表明:在1040℃固溶后,奥氏体晶粒大小较均匀,熔入碳化物最充分,硬度最高;在不同的时效温度下,不锈钢硬度呈现先升高后降低趋势,并在490℃附近出现硬度最高值。可见:17-4PH马氏体不锈钢1040℃固溶+490℃时效可以达到最佳硬度值。

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。

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，

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。

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。

时效处理对17-4PH不锈钢硬化效果分析

17-4PH沉淀硬化不锈钢在1020。C～1060℃固溶水冷，再进行480℃-620℃4h时效处理的硬化工艺。通过硬度检测和金相组织观察，结果表明：时效处理温度的高低能显著影响其硬化效果；17—4PH不锈钢的硬化效果是cu等元素的析出和组织结构的变化两种因素共同作用的结果。在480～620℃范围内，随时效温度的升高，马氏体板条结构逐渐减少，组织软化，同时富铜相（ε-Cu）等沉淀相质点析出长大，沉淀强化效果减弱，导致硬度下降。

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。

不同处理工艺下17-4PH不锈钢电化学腐蚀性能研究

不锈钢是水液压元件最常考虑选用的耐蚀金属材料,增强不锈钢的耐磨性而又不损失其耐蚀性是提高水液压元件关键摩擦副可靠性的有效途径。该文利用CS电化学实验站采用恒电位阳极极化法,对QPQ表面强化改性、固溶时效等不同处理状态下的17-4PH沉淀硬化不绣钢试样进行电化学腐蚀试验,对比研究QPQ表面强化改性、固溶时效等不同处理工艺,以及淡水和海水不同腐蚀介质对17-4PH沉淀硬化不锈钢电化学腐蚀性能的影响。研究表明:经过固溶时效处理过的不锈钢耐腐蚀性基本没有太大改变,然而经过QPQ处理过的不锈钢耐蚀性被降低100倍。

Φ160 mm 0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢半连续轧制工艺实践

本钢特钢厂采用3 t电渣锭-800初轧机开190 mm×190 mm方坯4架650连轧工艺,生产Φ160 mm 0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢棒材以替代原先3 t电渣锭锻造生产工艺。实践表明,轧制工艺生产效率、成材率和钢材表面质量均优于锻制工艺;轧制工艺所生产的中Φ160 mm 0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢σ_(0.2)(R_(p0.2))890～955 MPa.σ_b(R_(?)) 960～1020 MPa,δ_5(A)16％～18％,Ψ(Z)61％～65％,δ-Fe≤5％均满足GB8732Ⅱ的要求。

时效工艺对17-4PH不锈钢性能及组织的影响

对17-4PH钢(一种沉淀硬化不锈钢),进行了1 040℃油冷的固溶处理,随后于590℃进行一次和二次时效,以及590℃时效后再在590～640℃二次时效。检测了钢的力学性能和显微组织。结果表明:一次和二次时效的钢的组织均为板条状马氏体,但二次时效的钢晶粒较细小,晶界析出相明显减少,二者的强度没有明显变化;590℃时效后再在590～640℃时效,随着温度的升高,钢的强度、硬度下降,冲击韧度升高。

航空用PH13-8Mo沉淀硬化不锈钢晶粒度优化显示法

航空用PH13-8Mo沉淀硬化不锈钢试样经直接淬硬法热处理后采用常规的不锈钢浸蚀剂不能有效显示晶界。分别采用氧化法与直接淬硬法对试样热处理,其中直接淬硬法热处理后,采用多种浸蚀剂进行浸蚀,然后进行晶粒度评定。结果表明:采用氧化法可得到更加真实、完整、清晰的晶粒形貌,是一种有效、方便、环保的晶粒度评定方法,可用于该钢晶粒度检验;直接淬硬法采用92mL HCl+5 mL H2SO4+3 mL HNO3浸蚀剂室温浸蚀1 min或1g KMnO4+10 mL H2SO4+100mL H2O浸蚀剂热浸蚀2min,晶界显示清晰。

热处理工艺对17-4PH不锈钢冲击韧度的影响

17-4PH不锈钢（ASTM）为马氏体沉淀硬化型不锈钢,相当于国标05Cr17Ni4Cu4Nb。由于其高强度、易成形,以及优异的耐蚀性而广泛应用于油田管道设备、化工设备、飞机零部件、泵轴、核能设施、齿轮及喷气机发动机部件等领域。

17-4PH不锈钢

174PH合金是由铜、矽御构成的沉淀硬化的马氏体不锈钢。相当于中国牌号:0Crl7Ni4Cu4Nbo具有高强度、硬度和抗腐蚀等特性。经过热处理后,机械性能更加完善,可以达到1100~1300 MPa的耐压强度。不能在环境温度高于300℃或非常低的温度下使用。对于大气、稀释酸或盐的气氛中都有良好的抗腐蚀能力,抗腐蚀能力与304和430不锈钢类似。

17-4PH的时效动力学研究

全面研究了时效温度和时效时间对 17 4PH不锈钢时效硬化过程的影响 ,用X衍射分析了硬化机制。结果表明 ,Cu的析出是其硬化的原因。时效温度越高 ,硬度上升越快 ;在 4 6 0℃及其以下的温度时效 5小时也未见硬化峰 ;高于 4 6 0℃的时效会出现硬化峰 ,温度越高 ,硬化峰出现的时间越早 ,过时效会导致软化 ,温度越高 。

17-4PH钢中ε-Cu相的形貌及其与位错的交互作用

用H8 0 0透射 -扫描电镜研究过时效状态的 1 7-4PH钢中ε-Cu相形貌及其与位错交互作用发现 ,从马氏体基体中析出的ε-Cu相为近乎球形 ,呈细小弥散任意分布 ,与位错有强烈的交互作用 ,随着时效温度的提高 ,其颗粒尺寸增大 ,与位错的交互作用亦有所减弱 ;而从逆变奥氏体中析出的ε -Cu相却比较粗大 ,为圆滑的短棒状 ,呈相互垂直的取向 ,且具有同一取向的ε -Cu按一定间隔线性排列的倾向 ,当其颗粒尺寸较小 ,间距小于794 A时与位 错有微弱的交互作用 ,随着时效温度提高 ,其颗粒尺寸增大 ,与位错就完全没有交互作用了。这就是过时效状态的 1 7-4PH钢中逆变奥氏体量 ,或淬火后残余奥氏体量过多时该钢屈服强度降低的根本原因。