熔化极电弧增材制造18Ni马氏体钢组织和性能

采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体,研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能.结果表明,增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶,沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异:构件组织顶部为马氏体,硬度平均值为360 HV;中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV,略高于底部硬度平均值437 HV;构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%,对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%.对增材构件进行825℃保温1 h的固溶热处理后,析出相重新溶入奥氏体,构件组织转变为马氏体,硬度值下降(平均值为328 HV),变化波动小;纵向和横向抗拉强度相当,分别为1025 MPa和1034 MPa,断后伸长率分别为6%和14%.

18Ni马氏体时效钢加热过程晶粒长大模型

研究了18Ni（1700MPa）马氏体时效钢加热一保温过程中晶粒长大的规律。通过回归分析建立了晶粒长大模型，同时验证了该模型的正确性。结果表明：在930～1070℃保温时，晶粒演变主要经历了逆变奥氏体再结晶孕育期、逆变奥氏体再结晶和二次长大3个阶段。在逆变奥氏体再结晶阶段，晶粒会发生明显的细化；在逆变奥氏体再结晶结束后的几十秒内，细化的晶粒将以较大速度发生二次长大，温度越高长大速度越快，但随着时间的延长，晶粒长大速度又会越来越慢。晶粒尺寸预测值与实测值吻合较好。

18Ni马氏体时效钢热变形行为

研究马氏体时效钢的热变形问题具有理论意义。在变形温度为900～1050℃，应变速率为0．001-1s-1，最大真应变为1．2的条件下，利用Gleeble-3800热模拟试验机研究18Ni（1700MPa）马氏体时效钢的热压缩变形行为，建立该合金的热加工图，并对组织演变规律进行研究。结果表明：在实验条件下，随变形温度的升高和应变速率的降低，合金的流变应力和峰值应变逐渐减小，而能量耗散率（η）逐渐升高，动态再结晶过程进行更充分；当应变量为0．6，流动失稳区面积最小。确定了18Ni马氏体时效钢的完全再结晶区域。

10Ni和18Ni马氏体时效钢时效过程的穆斯堡尔谱

利用10Ni和18Ni马氏体时效钢穆斯堡尔谱,研究10Ni和18Ni两种马氏体合金钢的时效机理.研究表明:10Ni和18Ni马氏体时效钢存在富Fe-Co区域和富Fe-Ni-Mo区域,在时效初期,Mo原子的偏聚速度较快;10Ni合金时效30min后析出金属间化合物,18Ni合金时效15min后析出金属间化合物.由超精细内磁场值变化可知,随着时效时间的增加,Co原子作为与Fe原子最近邻的配位几率增加.

18Ni(1700MPa)型马氏体时效钢时效工艺研究

研究不同时效温度和时间对820℃×1h固溶处理后的18Ni马氏体时效钢硬度的影响规律。研究了480℃时效3h和4h的拉伸性能,并利用金相显微镜、扫描电镜对时效后的组织和断口进行观察分析。结果表明:当时效温度较低(460℃),时效3h达到峰值的98%左右;在较高温度(520℃)时效,10min左右即可达到该水平;最优时效工艺为480℃×3h;两种时效工艺下的断口有明显的延伸和缩颈,中心存在大量韧窝,为典型的韧性断裂。

扫描策略对激光选区熔化成型18Ni300马氏体时效钢打印质量和性能的影响

为研究扫描策略对成型零件打印质量和性能的影响规律,采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术,选用单向填充重复扫描策略(X扫描)、90°交替变向填充扫描策略(XY扫描)、条形分区变向填充扫描策略(S扫描)和棋盘格分区变向填充扫描策略(C扫描)打印18Ni300马氏体时效钢,系统地研究不同扫描策略对打印零件表面形貌、致密度、组织物相和力学性能的影响规律,分析不同扫描策略拉伸性能在不同成型方向上的各向异性。结果表明:分区扫描策略的打印质量和性能优于X扫描策略和XY扫描策略。究其原因在于,在打印过程中分区扫描策略可将打印表面划分成多个区域进行加工,提高了每一层的冷却凝固速率。相比于X扫描策略和XY扫描策略,分区扫描策略的扫描方向呈周期性变化,不仅有利于填补上一层熔道的凸起和搭接孔隙,而且可以减少热量积累,有利于提高试样性能。

热处理对SLM 18Ni300马氏体时效钢组织及腐蚀性能的影响

目的探究热处理对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形18Ni300马氏体时效钢组织和耐腐蚀性能的影响。方法利用激光选区熔化技术成形18Ni300马氏体时效钢试样,分别对成形试样进行时效处理和固溶+时效处理。通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站,分别测试分析了不同热处理SLM 18Ni300马氏体时效钢的微观组织、显微硬度和耐蚀性。结果热处理后,试样微观组织发生显著变化,时效试样组织细化,得到板条马氏体组织;固溶+时效试样激光熔池消失,组织为均匀致密的板条马氏体,且均有细小析出物弥散分布于晶界和板条间。时效处理和固溶+时效处理显著提高了SLM 18Ni300马氏体时效钢硬度,SLM试样硬度为376.6HV1,时效试样和固溶+时效试样硬度分别为651.5HV1和641.8HV1。0.5 mol/L H2SO4溶液中,SLM试样的Jcorr最小,为1.375×10^-3 A/cm^2,耐腐蚀性最好,各试样耐蚀性优劣有SLM试样>固溶+时效试样>时效试样。3.5%NaCl溶液中,SLM试样的极化曲线有明显的钝化平台,且Jcorr最小,为3.630×10^-6A/cm^2,耐腐蚀性最好,各试样耐蚀性优劣有SLM试样>时效试样>固溶+时效试样。结论时效处理和固溶+时效处理后,SLM 18Ni300马氏体时效钢得到板条马氏体组织,硬度显著提高,但在H2SO4溶液和Na Cl溶液中的耐腐蚀性能有所下降。

18Ni300马氏体时效钢表面离子氮化研究

通过对渗层硬度分布、金相组织形貌和物相组成,以及拉伸性能、缺口敏感性和延迟断裂抗力等的分析,研究了18Ni300马氏体时效钢离子氮化后的渗层及对力学性能的影响。结果表明:离子氮化表面形成了Fe_4N硬化相,硬度从表面820 HV逐步下降到基体的610HV。由于平缓的硬度分布和不存在Fe_(2-3)N脆性相,使渗层与基体具有较强的协调变形能力;离子氮化后缺口与光滑抗拉强度之比仍达到1.2,可保障氮化构件的安全性。极低的位移速度(0.0015mm/min)缺口拉伸证明了氮化并未增大延迟断裂倾向。

深冷处理对18Ni马氏体时效钢性能及组织的影响

通过采用固溶、深冷及时效等处理方式,对18Ni马氏体时效钢进行了不同热处理工艺试验,研究了深冷处理对18Ni马氏体时效钢性能及组织的影响。结果表明,18Ni马氏体时效钢经深冷处理后硬度能有效提高;随着深冷处理时间的延长,材料的性能仍有所提升。深冷处理能使材料中的残余奥氏体向马氏体转变,但不能完全消除残余奥氏体。

热处理对激光选区熔化18Ni300马氏体时效钢微观组织和力学性能的影响

使用电子万能材料试验机对不同热处理后的18Ni300马氏体时效钢进行拉伸试验,并通过X射线衍射(XRD)分析了不同热处理后马氏体及奥氏体的含量,研究了18Ni300钢在不同热处理过程中的组织演变、力学性能以及二者的关系,对比了其在不同热处理后的综合力学性能,从而筛选出了最佳热处理工艺。结果表明,热处理后试样的熔道逐渐消失,马氏体组织特征更加明显,硬度从34.1 HRC上升到52~54 HRC,抗拉强度从1174 MPa上升到2000 MPa以上。490℃直接时效6 h后实现了较好的强韧组合,这与组织内生成的强韧化相(逆转奥氏体)的含量密切相关。XRD测试结果表明,490℃直接时效后,试样内部具有最高的逆转奥氏体含量(体积分数约为6.9%),这些细小的逆转奥氏体分布在马氏体边界和内部,在一定程度上改善了18Ni300钢的韧性。

无钴马氏体时效钢电子束焊接缺陷的微观研究

为研究18Ni无钴马氏体时效钢电子束焊接缺陷的形成原因,对比分析了同一成分不同批次的两种无钴马氏体时效钢的基体及焊接接头,采用金相显微镜和扫描电镜观察了微观组织结构.研究表明:两种材料的晶粒大小差别较大,但基体组织均为细小板条马氏体组织,晶界分布有片状的奥氏体组织,晶体内部也有少量的奥氏体颗粒;焊缝组织为粗大柱状晶,熔合线附近热影响区组织发生了再结晶,晶粒已明显合并长大.晶粒大小和奥氏体含量的不同,是导致两试样导热性能不同的主要原因,对于导热性能差的材料,焊接时应尽量降低能量输入,减少熔池金属量,以防止焊接缺陷的出现.

时效制度对18Ni(C250)马氏体时效钢力学性能的影响

对18Ni（C250）马氏体型时效钢进行了低温时效、分级时效及单时效处理,研究了时效工艺对该钢力学性能的影响。结果表明：300～350℃低温时效时,强度升高缓慢,硬度变化不大,有利于去除应力;经370℃预时效加不同温度高温时效（即分级时效）后,随温度升高,强度增加,470～490℃时效时,强度和塑性综合性能良好;与480℃单时效相比,分级时效时强度较高;单时效条件下,随时效时间延长,抗拉强度提高,伸长率逐渐减小;单时效3 h时,抗拉强度不符合零件力学性能要求,因此一般选用4.5 h和6 h时效。综合考虑,18Ni（C250）钢最佳时效制度为低温预时效＋（470～490℃）×4.5 h终时效。

OONi18%马氏体时效钢的氩弧焊工艺试验研究

近期对00Ni18%高强度马氏体沉淀硬化时效钢的焊接性能进行了试验研究,探索出了适用于该钢薄壁旋压筒体自动钨极氩弧焊的焊接工艺规范,同时对比、分析了不同的热处理工艺对该钢氩弧焊接头力学性能和显微组织的影响。结果表明:在相同的焊接规范参数下,固溶+焊接+固溶+时效后焊缝及热影响区已有了一定的细晶粒,组织中含有大量的金属间化合物沉淀强化质点,焊接接头及母材都呈现出了高强度和高韧性相搭配的优异性能。

时效处理对18Ni马氏体时效钢电子束焊缝微观组织和力学性能的影响

将18Ni马氏体时效钢电子束焊缝在48℃进行时效处理,时效处理时间分别为1.5、2.5、4.5和6h。采用金相显微镜、扫描电镜观察了不同时效状态下的18Ni马氏体时效钢电子束焊缝的微观组织,测试了不同时效状态下焊接接头的拉伸强度和接头不同区域的硬度值,并用扫描电镜分析了拉伸断口形貌。结果表明,随着时效时间的延长,沉淀粒子粗化引起了过时效,同时马氏体开始逆转变为奥氏体和铁素体,使钢的强度逐渐下降,经480℃,4.5h时效处理后,焊接接头的拉伸强度最高。

热处理对SLM成形18Ni300马氏体时效钢摩擦磨损性能的影响

采用SLM成形技术制备18Ni300马氏体时效钢,并对其进行时效热处理,采用球-盘摩擦磨损试验模拟局部高应力摩擦磨损工况。研究热处理前后试样微观组织及力学性能变化对摩擦磨损性能的影响。对热处理前后的试样进行微观组织观察,并测量其密度、硬度、抗拉强度和伸长率变化,利用3D轮廓仪和扫描电镜观察磨损区域。热处理后试样的密度变化不大,硬度由37.7 HRC提高至54.5 HRC,抗拉强度由1108 MPa提高至2028 MPa,伸长率由14.5%下降至4.6%。热处理前,试样的摩擦因数为0.40,体积磨损率为1.87×10^(-4)mm^(3)·(N·m)^(-1),热处理后试样的摩擦因数为0.41,体积磨损率为1.41×10^(-4)mm^(3)·(N·m)^(-1)。磨损机制以磨粒磨损和粘着磨损为主,伴有轻微氧化磨损。

层厚对3D打印18Ni300马氏体钢组织和性能的影响

研究了层厚对选区激光熔化(SLM)成形18Ni300马氏体钢粗糙度、致密度、显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:在激光功率和扫描间距一定的条件下,当层厚≤50μm时,致密度随激光体能量密度的下降呈现先升高后降低的趋势;当层厚≥70μm时,致密度随激光体能量密度的下降逐渐降低。随层厚的增大和扫描速率的降低,SLM成形过程中的冷却速率逐渐下降,晶粒尺寸逐渐增大。通过优化工艺参数,在层厚为30~70μm时均能成形致密(≥99.0%)的18Ni300试样,其硬度、断裂强度和延伸率均随层厚的增加而逐渐降低,且拉伸断口均呈塑性断裂机制。

18Ni马氏体时效钢原始奥氏体晶界显示方法

利用光学显微镜(蔡司),在室温下,通过配制不同成分、浓度浸蚀剂和化学浸蚀方法,对经不同温度处理后的18Ni马氏体时效钢的原始奥氏体晶界显示方法进行了系统研究。结果表明:采用腐蚀性强、浓度高的浸蚀剂只能获得18Ni马氏体时效钢的金相显微组织,而采用体积比为4%的硝酸酒精溶液,对800~925℃固溶空冷后的18Ni马氏体时效钢试样进行化学浸蚀,能清晰地显示出18Ni马氏体时效钢试样原始奥氏体晶界,并可以进行准确的晶粒度级别数评定。

热处理对选区激光熔化18Ni300成形组织性能的影响

采用选区激光熔化技术成形18Ni300马氏体时效钢,并对成形件经固溶时效热处理研究。结果表明,固液界面前沿的温度梯度与凝固速率的比值(G/V_s)决定了沉积态微熔池底部到顶部的胞-柱状枝晶的微观演变;而在微结构区域存在的六角胞、伸长胞及条带组织的相互过渡是通过几何拓扑变换来实现。经热处理后,沉积态胞状、柱状及亚微米组织结构消失,出现细小板条状马氏体,并在马氏体基中形成细小颗粒状沉淀相;而热处理前后性能测试表明,经固溶时效热处理后,维氏显微硬度增加,抗拉强度也显著增加,延伸率降低,断口形貌呈现典型的韧性断裂。