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。

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。

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。

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。

使用工况条件下核用18Ni(300)钢拉杆的力学性能

研究了由时效热处理18Ni(300)钢制作拉杆的显微组织,以及使用工况条件下拉杆的室温循环加载力学性能和断口形貌,分析了拉杆的断裂模式。结果表明:经过固溶处理的18Ni(300)钢呈现淬火马氏体组织,原奥氏体晶粒尺寸约为24μm,残余奥氏体面积分数约为0.26%;时效处理后,原奥氏体晶粒尺寸约为26μm,未观察到残余奥氏体;18Ni(300)钢马氏体发生回复,(Ni,Co,Fe)3Ti相在位错上析出。模拟安装使用工况条件下,室温循环加载后拉杆试样的循环断裂周次均大于480次,断裂部位主要分布在拉杆螺纹根部;断口由塑性变形区和脆性变形区组成,塑性变形区居中;断面以拉伸断裂特征为主,以疲劳断裂特征为辅,由此推断拉杆主要受轴向拉伸的作用。

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。

时效热处理对选区激光熔化成形18Ni300摩擦磨损性能的影响

目的通过研究选区激光熔化(SLM)成形18Ni300时效热处理前后摩擦磨损性能及磨损机制,为SLM技术在模具中易磨损部位的应用提供理论支撑。方法采用扫描电镜对热处理前后试样进行微观组织观察,采用X射线衍射仪对原始粉末和试样进行物相分析,并测试试样时效热处理前后的硬度、密度和抗拉强度,采用球盘摩擦磨损试验机测试在不同载荷下时效热处理前后试样的摩擦磨损行为,采用3D轮廓仪和扫描电镜对磨损后试样和磨球表面进行观察,并对磨损区域进行能谱分析。结果时效热处理后试样“鱼鳞状”熔道组织弱化,主要为板条状马氏体组织。原始粉末及成形后试样的物相主要为马氏体,原始粉末和时效热处理后试样中含有少量残余奥氏体。时效热处理后试样硬度由37.6HRC升高到54.4HRC,密度变化不大,抗拉强度由1107 MPa升高到2031 MPa,伸长率由14.4%降低至4.5%。随着摩擦磨损试验载荷的增大,时效热处理后试样摩擦因数降低,体积磨损率增大,但均低于热处理前试样。结论当载荷为10 N时,磨损机制主要为磨粒磨损;当载荷为15 N时,磨损机制过渡到氧化磨损和黏着磨损;当载荷为20 N时,主要为黏着磨损。

超纯净化18Ni(350)马氏体时效钢的研究

采用超纯净化冶炼工艺将１８Ｎｉ（３５０）型马氏体时效钢中的主要有害元素降低到１０－５的极限低水平，并适当调整了主要强化合金元素含量，达到了有效提高马氏体时效钢强韧性的目的．实验结果表明，超纯净化马氏体时效钢的断裂韧性在同一强度级别下较现有普通马氏体时效钢提高 １０％－３０％，最高达到 ６１ＭＰａ·ｍ１／２．显微组织结构分析表明，在超纯净化条件下，ＴｉＮ是钢中的主要夹杂物，其体积和数量都大幅度降低 同时钢中Ｔｉ等合金元素的利用率也显著提高，有助于提高马氏体时效钢的强韧化水平．

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。

18Ni马氏体时效钢高温变形本构关系研究

为了研究热变形参数对马氏体时效钢高温变形行为的影响,利用Gleeble-3800热模拟机对18Ni(1700 MPa)马氏体时效钢在变形温度900~1050℃、应变速率0.001~1 s^(-1)、真应变1.2的热变形参数范围内进行了高温压缩试验。并基于Arrhenius双曲正弦模型,采用多元线性回归方法建立了18Ni(1700 MPa)马氏体时效钢的本构方程。结果能为该马氏体时效钢的数值模拟和热加工工艺的制定提供理论基础。

18Ni(350)马氏体时效钢磁滞性能的研究

本文研究了固溶温度、时效温度、冷变形对18Ni(350)马氏体时效钢室温和高温磁滞性能的影响。结果指出,材料高温磁滞性能下降的主要原因是热骚动力的增大和部分铁磁性奥氏体在高温下变为顺磁性。提高固溶温度使材料的磁滞性能提高。采用冷变形在晶体内产生一定的织构和增加的效后金属化合物的数量及弥散度,使基体贫Ni,而控制逆转变奥氏体的大小。分布和数量,改善了磁滞性能。

18Ni(300)钢高速干滑动摩擦磨损特性研究

利用销盘高速干滑动摩擦磨损试验机,对18Ni(300)马氏体时效钢的摩擦磨损性能进行了研究,应用JSM-6390A型扫描电子显微镜和X-衍射方法对摩擦磨损表面进行观察,表征其摩擦表面的微观形貌、摩擦磨损的磨屑以及由于摩擦产热而引起的氧化物,进而推断出磨损机制.结果表明:摩擦副的摩擦系数随载荷和速度的增加而下降;随着转速和载荷的增加,销表面氧化物逐渐由FeO转变为Fe_3O_4,其磨损机制由黏着磨损转变为严重的氧化磨损.

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。

固溶温度对新型无钴马氏体时效钢00Ni14Cr3Mo3Ti冲击性能的影响

研究了固溶温度750~1050℃对00Ni14Cr3Mo3Ti新型马氏体时效钢冲击性能和硬度的影响,并用扫描电镜观察试验钢冲击断口的形貌和固溶态显微组织。试验结果表明,钢的固溶温度低于900℃时,随着固溶温度的升高,基体中未溶的Laves相逐渐溶解,固溶态和510℃5 h时效态的冲击性能均随着固溶温度的上升而提高;固溶温度高于900℃,固溶态冲击性能随着固溶温度的上升而提高,该钢固溶态冲击功由900℃的215 J增加至1050℃固溶的226 J,但时效态冲击性能随着固溶温度上升而降低,5105 h时效钢的冲击功由900℃最大值62 J降至1050℃固溶的25 J。

固溶温度对马氏体时效钢00Ni14Cr3Mo3Ti组织和力学性能的影响

研究了马氏体时效钢00Ni14Cr3Mo3Ti(%:0.002C、14.06Ni、3.19Cr、3.06Mo、1.32Ti)750～1 050℃固溶处理的组织和力学性能。结果表明,≤900℃固溶处理,该钢奥氏体晶粒和强度无明显变化,固溶温度超过900℃时钢的奥氏体晶粒显著增大,钢的强度呈下降趋势。当固溶温度由750℃增加至900℃时,随固溶处理温度提高,钢中Fe_2Mo相量降低,810℃时完全溶解,钢的冲击功由32 J提高至61 J,当固溶温度由900℃增至1 050℃,随奥氏体晶粒增大,钢的冲击功由61 J降至26J。

时效对18Cr2Ni4WA钢性能的影响

通过对不同时效时间的处理 ,得到 18Cr2Ni4WA钢的冲击韧性值、硬度及晶粒度 ,并研究了它们之间的关系。

马氏体时效钢C300焊缝金属强韧化研究

在回顾马氏体时效钢焊接研究现状的基础上,针对我国最新研制的C300钢,从时效处理、合金元素和热输入对TIG焊接焊缝金属强度和韧性的影响展开系统研究,得出了这些因素对基体马氏体组织、逆转变奥氏体、金属间化合物析出相等的演变及对强度和断裂韧性的影响规律,将为我国C300的工业化焊接提供重要的技术指导。