奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的钻削试验研究

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti属较难加工材料,特别是较小孔钻削。为了得到钻头直径与钻削参数对钻削力和钻削温度的影响规律,故用高速钢标准钻头对1Cr18Ni9Ti与45钢进行了钻削对比试验,并用多元线性回归模型建立了钻削力和钻削温度的经验公式。结果表明:1Cr18Ni9Ti的扭矩和轴向力比45钢大,钻削参数对钻削力影响规律与45钢相同,即钻头直径对钻削力的影响最大,进给量次之,钻削速度最小;1Cr18Ni9Ti的钻削温度比45钢约高1.4倍,钻削速度对钻削温度影响最大,进给量次之,钻头直径最小。

1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的真空固溶渗氮处理

为了提高表面硬度和耐磨性,对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行真空固溶渗氮处理。采用金相显微镜,X射线衍射仪、显微硬度计和耐磨试验机分析了渗氮层的组织与性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢经1 050℃真空固溶渗氮8 h后,获得了由γ′-Fe4N、Cr N及含氮奥氏体组成的渗氮层;渗氮层组织致密,表面硬度为900~950 HV,有效渗层深度200μm以上;合金耐磨性得到改善,磨损失重仅为基体合金的1/26。

薄壁1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的焊接试验

采用钨极氩弧焊的方法,对0.8mm厚的1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢板实施焊接,并通LOM,SEM方法对焊接接头组织及断口形貌进行观察及分析;利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能.结果表明,通过手工钨极氩弧焊,采用直流正接接法(焊接电流为20 A,焊接速度为20 m/h)能够获得外观平整、组织均匀、力学性能满足要求的焊接接头.

1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢冷变形与再结晶组织及性能

研究了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢加工硬化时组织的演变过程及其对性能的影响。结果表明,冷变形可提高钢的各种强度性能指标,尤其大大改善疲劳性能。经60%变形后,钢的疲劳强度提高了65%左右。随着加热保温时再结晶过程的进行,钢的强度下降而塑性逐步恢复。

0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀行为的研究(续)

2插销法实验结果及分析2、1焊接接头各区的应力腐蚀抗力 用插销试验法得到的OCr18Ni9Ti钢焊接接头各区在143℃42％MgCl_2溶液中的G_(IMP)-t_f关系分别见图14和图15。

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层。在УТИ-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能。结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1μm增加到3.5μm。分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关。原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主。

1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢在滑移区的微动磨损行为,分析了其摩擦系数、磨损体积损失以及磨损表面和截面形貌,探讨了其微动磨损机理.结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢的微动磨损分为开始、过渡和稳定3个阶段.开始阶段以粘着磨损为主,稳定阶段以表层破碎剥落为主.1Cr18Ni9Ti不锈钢磨屑的形成机制取决于表层形成摩擦学白层和加工硬化的速率同亚表层疲劳裂纹扩展速率的竞争,重载条件下,前者占据主导地位.

1Cr18Ni9Ti钢的低温拉伸变形行为

对1Cr18Ni9Ti钢在室温和低温下进行拉伸试验,利用TEM分析拉伸试样断口附近的显微组织,用SEM对拉伸断口进行观察,研究了温度对1Cr18Ni9Ti钢拉伸变形行为的影响.研究表明:随着试验温度的降低,1Cr18Ni9Ti钢的抗拉强度与屈服强度及加工硬化指数单调增加;延伸率呈降低趋势,并在温度降至77K时略有回升;拉伸断口附近显微组织中出现板条马氏体,且温度降低,板条马氏体数量增加;低温与应变共同作用诱发板条马氏体形成是影响1Cr18Ni9Ti钢低温拉伸变形行为的重要因素.

电化学噪声和电化学阻抗谱监测1Cr18Ni9Ti不锈钢的初期点蚀行为

采用电化学噪声和电化学阻抗谱技术,研究1Cr18Ni9Ti不锈钢在3.5%NaCl溶液中的早期腐蚀行为。研究表明,浸泡初期(0h～48h),电化学噪声电位、电流在测量时间范围内漂移较小,电位谱功率(PSDV)曲线的斜率几乎不变;电化学阻抗谱在低频下出现感抗特征,表明研究电极表面发生钝化膜破裂与修复的交替过程,即出现了亚稳态蚀点。浸泡中期(48h～60h),电化学噪声出现尖峰波动,谱功率曲线的斜率产生突变,电化学阻抗谱的低频感抗特征消失,表明研究电极表面的亚稳态蚀点转化为稳定蚀点。扫描电镜表面形貌分析表明,浸泡60h后研究电极表面出现明显蚀点。

1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制

研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料的制备和轧制规律,结果表明:在本实验条件下,当搅拌时间为2—3 min时,可以获得尺寸大小为100一200μm、固相率为50％-60％的球状初生奥氏体的半固态浆料,便于从搅拌室底孔中放出,浆料可以实现顺利轧制,但球状初生固相颗粒与液相发生了分离,球状初生固相颗粒集中在轧材的心部,而液相偏聚在轧材的四周;经过一道次轧制, 1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态浆料轧制板材的常温强度比常规热轧板材的强度高,但延伸率下降.

倾斜式剪切冷却制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料

利用自制的实验装置对倾斜式剪切冷却技术制备1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金进行了研究.倾斜式剪切冷却技术使熔融1Cr18Ni9Ti不锈钢合金在剪切冷却作用下形成组织优良的半固态材料;在冷却板的冷却作用与重力的剪切作用下1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态合金逐渐由树枝晶演化为细小的球形晶;倾角、冷却板长度、冷却板表面性质对合金组织具有重要影响;在倾角为45°,冷却板长度为650mm,冷却板采用紫铜材质的条件下可制备出细小球形的1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态材料.

处理温度对1Cr18Ni9Ti钢脉冲直流等离子渗氮的影响

利用脉冲直流辉光等离子技术，在不同的温度下对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了渗氮处理。利用光学显微镜、显微硬度计、XRD以及电化学工作站对渗氮层进行了分析。结果表明，处理温度显著影响1Cr18Ni9Ti钢渗氮层的结构与性能。处理温度≤440℃时，渗层为纯S相结构；处理温度在460～540℃之间时，为S相＋CrN＋Fe4N的混合组织；处理温度≥560℃时，为CrN＋Fe4N的化合物层。可在较宽的温度范围内对该钢进行脉冲直流等离子渗氮，获得表面硬度高于基底5～6倍的渗氮层。渗氮层的厚度随处理温度的升高而增加，而抗腐蚀性能随着处理温度的升高呈下降趋势。

1Cr18Ni9Ti不锈钢的非比例循环强化性能

对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢进行了各种比例和非比例循环本构实验，其中包括国路径、正方 形、正菱形、蝶形、三角形和两种十字形应变路径．表明其具有明显的非比例循环附加强化． 在相同的等效应变幅值下，材料的附加强化与路径密切相关．对于圆路径；其附加强化度最大 可达６０％．通过对不同应变历史的实验研究表明，先前小的非比例度的加载历史对后继大的非 比例度路径的强化没有影响；而先前大非比例度的加载路径对后继小非比例度路径的循环强化 有较大影响．

半固态下1Cr18Ni9Ti钢轧制过程中的组织演变

对用电磁搅拌装置制备的半固态奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti钢进行了直接轧制成形试验。轧制前后微观组织的分析结果表明 :半固态 1Cr18Ni9Ti钢具有球形或近球形的初生固相颗粒 ,并大多呈聚集状态 ;轧制变形后 ,液固相发生分离 ,产生液相偏析 ;只有当固相率达到 5 0 %时 ,初生固相颗粒在轧制过程中才会发生塑性变形 。

1Cr18Ni9Ti不锈钢表面纳米化及力学性能

借助X射线衍射仪、透射电镜对1Cr18Ni9Ti不锈钢在超音速微粒轰击(SFPB)形变热处理过程中的纳米晶组织演化进行表征。研究结果表明,通过SFPB处理,1Cr18Ni9Ti钢表面获得了纳米组织,晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大,直至与基体粗晶相同;经SFPB处理30min后,表面晶粒尺寸趋于稳定,形成平均晶粒尺寸约16nm的随机取向的等轴状纳米晶。随着SFPB时间的增加,显微硬度显著增大,而试样的抗拉强度和屈服强度先升后降,延伸率降低;表面纳米化后拉伸试样断口为韧窝-微孔聚集型断裂,韧窝形成微孔,微孔相连而产生断裂。

1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区的形成机理

在双辊薄带连铸实验和薄带凝固组织特征分析的基础上,结合对薄带凝固组织区的模拟预测结果,研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织区(特别是等轴晶区)的形成机理.结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带凝固组织中的等轴晶区不但在凝固类型为半固态时形成,在轧制或理想型时也能形成.其形成机理为,熔池中悬浮游离晶体的沉积、聚集以及在枝晶生长前沿的长大和薄带离开二铸辊最小间隙(铸辊出口)后,薄带/空气界面换热系数骤然降低抑制了柱状枝品的生长,并促使薄带中部未凝固熔体中游离晶体的择优长大.

干摩擦条件下Si_3N_4基和Ti（CN）基陶瓷对1Cr18Ni9Ti不锈钢的磨损机理

研究了Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷和Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷分别与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在干摩擦条件下对摩时的磨损行为，并且通过销－盘磨损试验和磨损表面形貌分析等，提出了这２种陶瓷的磨损机理：Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷主要是在磨损表面发生偶件材料１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ粘着层的粘着与剥落，同时陶瓷中的Ｓｉ向粘着层发生扩散转移，并在粘着层表面下２０～３０μｍ深度范围内产生裂纹和断裂而导致磨损；Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷在发生粘着层的粘着与剥落的同时，还由于摩擦温度很高引起陶瓷表面熔化。

1Cr18Ni9Ti钢在酸性高锰酸钾去污体系中的腐蚀行为研究

采用失重法、金相观察、电子扫描探针观测、电化学阻抗图谱测试等方法,研究了1Cr18Ni9Ti钢在不同浓度KMnO4+10%HNO3清洗条件下的腐蚀行为。结果表明,1Cr18Ni9Ti钢在该体系中发生晶间腐蚀,表面粗糙度增大,且随着KMnO4浓度的提高,腐蚀速度上升。当KMnO4浓度在0.5%时,腐蚀速度近80nm/h,并发现电荷传递电阻下降,金属耐蚀性降低,晶间电阻减小,晶间腐蚀加剧,界面电容提高,金属表面形貌均匀性下降等现象。

1Cr18Ni9Ti不锈钢的半固态流变浆料的直接轧制

采用电磁搅拌制备出含球状固相的1Cr18Ni9Ti不锈钢半固态流变浆料,并将这种浆料直接轧制成厚度为2～5mm板材,然后观察分析了不同尺寸轧件的微观组织。结果表明:固相分数为0 3～0 6的半固态流变浆料具有较好的流动性,在重力作用下,流变浆料可以从电磁搅拌器输送至轧机进行直接轧制。但在轧制过程中会产生液相偏析和固相颗粒的塑性变形。沿轧件宽度和厚度边缘液相分数高,中心部位液相分数低;小尺寸轧件的液相偏析程度较小,而大尺寸轧件的液相偏析程度大;大尺寸轧件中心的固相颗粒发生了一定程度的塑性变形,沿着轧制方向,固相颗粒明显拉长。这说明在轧制变形过程中,半固态流变浆料的液相和固相颗粒流动速度不同,液相的流动速度快,当中心部位的固相分数增加到一定值时,固相颗粒将发生塑性变形。

1Cr18Ni9Ti不锈钢多轴棘轮效应试验研究

对 1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了多轴棘轮效应及典型的非比例循环试验研究 ,表明1Cr18Ni9Ti钢是循环强化材料并表现出明显的非比例循环附加强化。在多轴棘轮试验中 ,应变幅值、轴向载荷大小及方向对材料强化性能、轴向应变、棘轮应变率有着明显影响。