高强管道用1Cr16Ni4Mo2N不锈钢的热处理与组织性能研究

为了提升高强管道用不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能,对高强管道用1Cr16Ni4Mo2N不锈钢进行了固溶和时效处理,研究了时效温度对不锈钢显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,1Cr16Ni4Mo2N不锈钢在350~625℃时效处理4 h后,基体组织均为马氏体和奥氏体,且随着时效温度升高,马氏体向奥氏体转变;不锈钢的屈服强度ReL和抗拉强度R_(m)随着时效温度的升高先增大后减小,在时效温度为350℃时具有较高的强塑性。FeCl_(3)溶液中浸泡腐蚀试验结果与电化学试验结果一致,1Cr16Ni4Mo2N不锈钢的腐蚀速率随着时效温度的升高先增大后减小,在时效温度为350℃时具有最佳的耐腐蚀性能。因此,高强管道用1Cr16Ni4Mo2N不锈钢最佳的时效温度为350℃,此时不锈钢具有良好的强塑性和耐腐蚀性能。

1Cr15Ni4Mo3N不锈钢材成分与力学性能的回归分析

对1Cr15Ni4Mo3N不锈钢（／％：0．11～0．16C、0．50～1．25Mn、≤0．70Si、4．0～5．0Ni、14．5—15．5Cr、2．3～2．8Mo、0．05～0．1N）Ф60—90mm棒材随机抽取58炉次进行化学分析，同时对各炉次钢材纵向力学性能试样进行1070℃1h空冷，-70℃4h冷处理，再进行200℃2h回火，并测定其力学性能。通过统计回归分析，得出该钢材成分与力学性能之间的回归方程。

航天用1Cr15Ni4Mo3N不锈钢棒材研制总结

1Cr15Ni4Mo3N是一种半奥氏体沉淀硬化不锈钢，与俄罗斯牌号эп310щ，美国牌号AM355很相近。我们知识：半奥氏体沉淀硬化不锈钢的特点，是在成分区间可借热处理工艺控制马氏体相变温度，使钢在成型或设备制造、部件过程中处于奥氏体组织状态。从而使钢具有奥氏体不锈钢的工艺特性，随后通过马氏体相变中沉淀硬化，使钢又具有马氏体不锈钢高强度和高韧性的特点，由于这个特点，这种钢用于某种航天用武器涡扇发动机的风扇轴，风扇轴为该武器的关键部件之一。

除氢处理对1Cr15Ni4Mo3N钢锻件疲劳性能的影响

研究了除氢处理对1Cr15Ni4Mo3N钢锻件疲劳性能的影响。1Cr15Ni4Mo3N钢锻造时可从加热气氛(油炉或天然气炉)中吸入氢,并导致锻件疲劳性能显著降低。结果表明:在淬火之前进行520℃×8h的除氢处理,可使1Cr15Ni4Mo3N钢锻件疲劳性能恢复至正常水平。

焊接工艺对1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢和Co6B合金堆焊层相容性的影响

对比分析了氧乙炔焊和氩弧焊两种焊接方法下,热处理前后1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢表面Co6B堆焊层的组织性能,探究焊接工艺对1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢与Co6B合金相容性的影响。结果表明,1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢与Co6B合金具有良好的相容性。较氩弧焊堆焊层,氧乙炔焊堆焊层熔合过渡区宽,硬度较氩弧焊堆焊层高7.3 HRC。经固溶+深冷+回火热处理后,氧乙炔焊堆焊层致密,组织细小、均匀,硬度45.3 HRC,冲击吸收能量84.7 J,表现出更优的综合性能。

二次固溶温度对1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN力学性能的影响

研究了二次固溶温度对1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢力学性能的影响。结果表明,二次固溶温度为970和1 020℃时,原奥氏体晶界分布着大量连续的M23C6,晶界阻碍位错运动,屈服强度较高,裂纹沿晶界扩展,抗拉强度较低,塑性很低。二次固溶温度为1 070和1 100℃时,原奥氏体晶界对位错的阻碍作用降低,屈服强度较低,残余奥氏体的TRIP效应较大,抗拉强度较高,塑性很高。

二次固溶对1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢组织及力学性能的影响

对1Cr16Ni4Mo2Cu2W1VN钢进行了不同固溶处理,并对其组织及力学性能进行了研究。结果表明,相同固溶温度,二次固溶条件下试验钢的力学性能较一次固溶下的力学性能差,随着固溶温度的升高,两种固溶条件下试验钢相应的力学性能差值减小。二次固溶条件改变了M_(23)C_6的分布,使M_(23)C_6在原奥氏体晶界处连续分布,造成沿晶断裂。

Nb和V对1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN钢中析出相影响的模拟计算

运用Thermo-Calc软件对650℃时钢中的平衡析出相进行了模拟计算,研究了钢中Nb、V含量的变化对析出相影响的变化规律。计算结果表明：650℃时钢中的主要平衡析出相为Laves相、M23C6、MX和Z相。随着Nb含量的增加,MX相的析出量明显增加,而M23C6碳化物的析出量明显减少,Laves相的析出量小幅增加,Z相的析出量小幅减少;随着V含量的增加,MX相的析出量增加缓慢,M23C6碳化物的析出量小幅减少,Laves相中不含V元素,对Laves相析出几乎没有影响,Z相的析出量小幅减少;Nb、V含量的变化对M23C6、MX和Laves相的析出温度影响较小,Z相的开始析出温度随Nb含量的增加而下降,但随V含量的增加而升高。

沉淀硬化不锈钢激光熔覆接头组织与性能分析

研究了1Cr15Ni4Mo3N沉淀硬化不锈钢激光熔覆接头的组织、显微硬度、拉伸性能、冲击韧度和断口形貌。研究结果表明:熔覆层金属与母材熔合较好,组织均匀、致密,无气孔、裂纹等缺陷;激光熔覆接头细分为表层粗晶区、亚表层细晶区、过渡区、热影响区和母材区等5个区域,各区域均由马氏体和奥氏体双相组织构成;表层粗晶区可观察到较多粗大的柱状晶,亚表层细晶区可观察到较多细小等轴晶和细长晶粒,过渡区在激光熔覆热量的影响下晶粒和组织粗化,热影响区晶粒和组织的粗化程度较过渡区降低;亚表层细晶区因晶粒细小导致显微硬度数值最高,过渡区数值因晶粒和组织粗化导致硬度最小;激光熔覆接头强度比母材高10.12%,伸长率降低21.72%,冲击韧度比母材高10.60%,两者冲击断口的微观形貌均呈韧性特征。

解决偏心轮渗氮后出现纵向裂纹问题

本文研究了1Cr16Co5Ni2Mo1WVNb N钢调质处理、渗氮过程控制以及优化渗氮工艺参数。通过对国产材料1Cr16Co5Ni2Mo1WVNb N加工的偏心轮进行渗氮工艺试验,解决偏心轮渗氮后零件出现纵向裂纹问题,同时确定偏心轮最佳工艺参数。