1Cr12Ni3MoVN合金抗盐雾腐蚀性能研究

为了解舰船常用铁基材料1Cr12Ni3MoVN的盐雾腐蚀行为和腐蚀机理,本文对舰船用铁基合金材料1Cr12Ni3MoVN抗盐雾腐蚀性能进行了系统的研究。通过研究该合金在盐雾腐蚀下不同时间试样的表面和腐蚀产物的组成,盐雾腐蚀的失重速率和腐蚀速率;得到如下结论:1Cr12Ni3MoVN腐蚀400 h后,试样表面依然光亮;主要腐蚀产物是Fe的氧化物;腐蚀由腐蚀坑开始,逐渐扩展,腐蚀面趋于基本一致后,出现新的腐蚀坑,继续腐蚀;在最初的100 h,腐蚀速率变化剧烈。

1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢的电化学腐蚀行为

为探究氯离子环境下阳极极化对于马氏体不锈钢的腐蚀行为、再钝化行为的影响,采用循环极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等电化学测试方法,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线光电子能谱等手段研究阳极极化电位对1Cr12Ni3Mo2VN不锈钢耐蚀性的影响,分析了材料点蚀与再钝化的行为过程,以及耐蚀性与钝化膜成分的关系。结果表明,钝化区低电位下极化时表面不发生点蚀,钝化膜中Cr_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)含量占比增加而氢氧化物减少,增强了钝化膜的稳定性,材料耐蚀性提高;钝化区高电位下极化时电化学阻抗谱低频区出现感抗弧,材料表面形成稳态点蚀,蚀孔呈半椭球形,蚀孔内表层Cr、Mo含量升高而Fe、Ni含量降低;在混合电位下降至保护电位后发生再钝化现象,修复后的钝化膜较薄,阻抗值减小,点蚀敏感性增加。

激光修复1Cr12Ni3MoVN合金的组织性能研究

采用1Cr11Ni2W2MoV合金对1Cr12Ni3MoVN热强马氏体不锈钢铸件的槽缺陷进行了激光修复（LR）研究。激光修复区（LRZ）的组织主要为马氏体和回火马氏体,修复区与铸件基体实现了致密的冶金结合,热影响区（HAZ）内发生了不同程度的淬火。硬度值由修复区向基体区（SZ）逐渐减小,在熔合线近基体区出现硬度峰值。室温静载拉伸性能测试结果表明,激光修复区的抗拉强度为1280~1380 MPa,激光修复试样的抗拉强度达到965~980 MPa,断裂均发生在铸件基体。

1Cr12Ni3MoVN激光改性熔覆的组织与耐磨性

为改善1Cr12Ni3MoVN合金耐磨性能,采用Nd:YAG激光在该合金表面进行了激光熔覆试验。分析了熔覆层微观组织,测试了显微硬度及在大气环境下的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体实现了良好的冶金结合,熔覆层组织主要为板条马氏体和残余奥氏体,且较基体得到明显的细化;硬度值由熔覆层(平均452 Hv)到基体区(290 Hv左右)逐渐减小,硬度峰值出现在熔合线附近,达487 Hv。熔覆层的耐磨性能得到明显改善,其磨损失重量约为基体的67%。

硬质合金刀具车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的试验研究

使用硬质合金刀具YW2进行Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的干车削试验。分析了切削速度对车削力及表面粗糙度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌。研究结果表明:使用硬质合金刀具YW2干车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢时,在小进给量和小背吃刀量切削的条件下,车削三向力的大小顺序为:径向力>轴向力>切向力;受积屑瘤的影响,表面粗糙度呈现出随车削速度的变化先减小后增大的变化趋势;硬质合金刀具后刀面磨损较轻微,而沿刀尖周围出现了较严重的粘结现象,前刀面上出现了较严重的划痕现象,低速时,前刀面还出现了贝壳状的剥落现象。

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。

1Cr12Ni3MoVN钢TIG焊接接头的组织与高温性能

1Cr12Ni3Mo VN(S/SJ2)钢是一种含有12%Cr的低碳马氏体不锈钢,在航空发动机中广泛使用。本文对1Cr12Ni3Mo VN钢板材TIG焊接试样进行了高温瞬时拉伸试验、高温持久拉伸试验以及组织分析,研究了焊接接头的显微组织和高温性能。结果表明:拉伸试验时断裂均发生在热影响区的回火区。用TIG焊接1Cr12Ni3Mo VN钢能获得高温性能良好的焊接接头,其焊接接头的高温抗拉强度为766.7 MPa,与母材相当。高温持久拉伸时焊接接头在500℃、负载400 MPa条件下,蠕变寿命为240.71 h,与1Cr12Ni3Mo VN钢母材在同等条件下的蠕变寿命248.56 h相当。母材与焊接接头高温瞬时拉伸试样、高温持久拉伸试样的断口形貌均为浅韧窝形。室温下母材组织为具有良好综合力学性能的回火索氏体,焊缝组织为铸态的板条马氏体。高温瞬时拉伸及高温持久拉伸后焊缝马氏体组织明显长大,但随高温时间的变长组织长大趋缓,其长大程度变化不明显。

1Cr12Ni3MoVN梯度改性激光熔覆

为修复航空发动机1Cr12Ni3MoVN机匣、放气阀门等部件的磨蚀、磨损损伤，应用Nd：YAG激光制备了梯度改性熔覆层。分析了熔覆层微观组织，测试了显微硬度变化规律和摩擦磨损性能。结果表明：熔覆层与基材实现良好冶金结合，微观形貌主要为骨架状树枝晶；Fe、Co等元素含量呈连续梯度变化，过渡缓和；显微硬度值由表面（410Hv）到基材（280Hv）梯度降低；耐磨性能得到明显改善，磨损失重量约为基体的70．1％，磨损机制主要为磨粒磨损。

采用BNi82CrSiB钎料钎焊1Cr12Ni3MoVN不锈钢的接头组织及性能

采用BNi82CrSiB(BNi-2)钎料真空钎焊1Cr12Ni3MoVN不锈钢材料,分析了接头的组织和力学性能。结果表明:BNi82CrSiB钎料可用于真空钎焊1Cr12Ni3MoVN不锈钢,采用1070℃/15 min钎焊工艺能够形成完整接头;1070℃/15 min钎焊之后增加940℃/1 h扩散处理,钎缝宽度减少,组织更加均匀,接头的室温平均抗拉强度提高至382.0 MPa,较未经扩散处理接头强度提升约50%;拉伸试样断口呈脆性断裂特征,断裂位置为焊缝处。

1Cr12Ni3Mo2VN核电用叶片钢高温本构关系

1Cr12Ni3Mo2VN是用于核电常规岛汽轮机末级叶片的新型钢种。在温度850℃~1 200℃,应变速率0.01s-1~20s-1条件下,利用Gleeble3500热模拟试验机对该钢种试样进行了等温压缩试验。采用双曲正弦函数描述流动应力、变形温度和应变速率的关系,获得了该钢种的高温本构关系方程,并采用试验数据验证了方程的准确性,为核电叶片锻造工艺的设计和模拟提供了合理的材料参数。

1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢的脆化机制

12%Cr耐热钢的脆化一直是材料研究的热点问题,借助于力学性能测试、金相分析、断口扫描分析以及TEM微观结构分析,研究了1Cr12Ni3Mo2VN(M152)耐热钢在淬火、回火以及时效过程中产生的脆性,结果表明:淬火时的冷却速度对冲击韧性有显著的影响,冷却速度过慢将导致不可逆脆性,其脆化机制是由于缓冷时M23C6碳化物沿原奥氏体晶界连续析出,以及回火时残余奥氏体发生分解导致M2C碳化物沿奥氏体薄膜连续析出,杂质元素的原奥氏体晶界偏聚不是产生脆化的原因,导致不可逆脆化的淬火缓冷通过的温度区间为820℃～660℃;与回火温度有关的脆性有二类:450℃～500℃回火产生的(475脆性),脆化严重,其脆化机制是杂质元素的原奥氏体晶界偏聚和脆性相的析出,去脆化处理可以恢复其韧性;另一类是在约625℃回火产生的,脆化程度较轻;高温回火后缓冷引起的脆化很复杂,杂质元素的晶界偏聚、粗碳化物的析出以及二次淬火均导致回火脆性,通过去脆化处理均可以恢复其韧性。杂质元素的晶界偏聚是脆化的主导机制,二次淬火引起的脆化受环境影响非常大,引起的脆化也非常严重,是产品质量不稳定的主要原因。595℃长期时效脆化主要是由碳化物的析出以及杂质元素的非平衡晶界偏聚引起的,临界时间约为100h,通过去脆化处理可以恢复其部分韧性。

1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢淬火工艺研究

利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢的淬火工艺对组织的影响。结果表明,淬火温度1 030℃以上时,奥氏体晶粒显著长大,淬火后获得粗大的马氏体,抗拉强度和冲击韧度都显著降低;残余奥氏体发生热失稳分解是引起试验钢淬火缓冷后冲击韧度显著降低的主要原因。最佳淬火工艺为(1 010~1 030℃)×1 h油冷,试样具有优良的综合力学性能。

高温回火对1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢力学性能和组织的影响

研究了1Cr12Ni3Mo2VN钢1010℃1 h油冷,2次580～620℃1 h回火空冷后的力学性能和组织。试验结果表明,在620℃回火拉伸试样中,回火马氏体板条界析出大量聚集的粗化的块状M_(23)C_6碳化物,试样塑性变形以孪晶方式进行,塑性较低;580℃回火拉伸试样塑性变形以滑移方式进行,塑性较好。该钢最佳回火工艺为两次580℃1 h空冷。

淬火冷却速度对耐热钢1Cr12Ni3Mo2VN组织和性能的影响

研究了1040℃1h油冷、炉冷(5℃/min)、1℃/min、0.5℃/min冷却后耐热钢1Cr12Ni3Mo2VN的组织和该钢1040℃1h不同冷却速度淬火+565℃2h空冷后的力学性能。试验结果表明,该钢4种冷却速度淬火均可得到马氏体组织,但油冷+回火的A_(KV2)值为156.5 J,而5～0.5℃/min冷却+回火时为40.5～16.5 J。残余奥氏体发生热失稳分解是导致试验钢淬火缓冷后冲击韧性显著下降的主要原因;在淬火缓冷过程中720～820℃这一温度段,由于原奥氏体晶界上碳化物的大量析出,使残余奥氏体中合金元素和碳含量的显著减少,造成淬火组织中的残余奥氏体稳定性大幅度下降。

热处理工艺对1Cr12Ni3Mo2VN耐热钢力学性能的影响

研究了热处理工艺对1Cr12Ni3M02VN钢力学性能的影响。结果表明，淬火温度超过1030℃时．钢的奥氏体晶粒显著长大，导致抗拉强度和冲击韧度都显著降低；淬火加热时间即奥氏体化时间为0．5～1h时，钢的抗拉强度和冲击韧度均明显下降；淬火加热时间超过1h，二者的变化不大。若淬火和回火冷却速度过低，则沿晶界析出碳化物M23C6，从而导致冲击韧度明显下降。

淬火工艺对1Cr12Ni3MoVN钢组织和力学性能的影响

研究了淬火热处理制度对1Cr12Ni3MoVN钢组织和力学性能的影响。结果表明：1Cr12Ni3Mo VN钢随着淬火温度的升高,其抗拉强度略有增加,屈服强度、冲击值略有下降,塑性和硬度变化不大;延长淬火保温时间,试验钢的抗拉强度、屈服强度及塑性变化不大,冲击值先降后升;随淬火冷却速度的降低,试验钢的冲击值显著下降,其余力学性能变化不大。

23Co14Ni12Cr3MoE钢锻件锻造过程数值模拟

利用刚粘塑性有限元法对某23Co14Ni12Cr3MoE钢锻件的锻造过程进行了数值模拟。分析了变形过程中锻造火次对锻件变形量的影响和变形过程中温度场和应变场的变化规律。结果表明:锻件在1050℃的变形温度和10 mm/s的变形速度条件下,一火模锻成形可得到成形良好、温度场和应变场满足要求的锻件。

1Cr12Ni3Mo2VN退火工艺研究

通过1Cr12Ni3Mo2VN(KT5312AS6)钢不同的退火工艺、退火温度及时间、二次退火及退火冷却方式对硬度的影响实验研究,得出本钢种最佳退火工艺。经实验证明,采用不完全退火及二次退火方式,能够满足标准对交货硬度的要求。

热处理对1Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢组织和性能的影响

试验1Cr12Ni3Mo2VN钢(/%:0.13C,0.16Si,0.70Mn,11.42Cr,2.78Ni,1.67Mo,0.30V,0.036 0N)的冶金流程为30 t EAF-LF-VD-3 t ESR-锻造成Φ350mm材。研究了950~1 100℃淬火和200~700℃回火对1Cr12Ni3Mo2VN钢组织与性能的影响以及500℃,500~10000 h时效的拉伸性能。结果表明,淬火温度950~1 100℃对1Cr12Ni3Mo2VN钢力学性能的影响不明显;该钢的回火脆性区在600℃左右,但对钢的塑性的影响较小。经1 040℃淬火、540℃回火的1Cr12Ni3Mo2VN钢,在500℃时效500 h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了7.7%和5.8%,时效10 000 h后,其抗拉强度和屈服强度分别下降了13.4%和14.6%,断面收缩率下降了40%,主要原因是杂质元素在晶界处偏聚以及碳化物在晶界处析出。

航空用1Cr12Ni3MoVN耐热钢的动态再结晶行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了1Cr12Ni3MoVN钢在800~1100℃、0.01~10 s-1变形条件下的动态再结晶行为。结果表明,各变形条件下的流变应力曲线均出现动态再结晶特征;动态再结晶组织受变形温度影响明显;应变速率为1 s-1时,再结晶体积分数及晶粒尺寸最小;在低应变速率下变形时,易出现混晶组织;通过再结晶热力学分析,得到热变形表观激活能为468.224 kJ/mol;通过θ-σ曲线确定了临界参数之间的数学关系,建立了临界参数与Z参数的关系以及动态再结晶体积分数模型:X_(DRX)=1-exp[-0.12(ε-ε_(c)/ε_(0.5))^(3.87)].