FV520B沉淀硬化不锈钢的MAG堆焊再制造力学特性

采用堆焊熔敷成形技术进行FV520B沉淀硬化不锈钢再制造实验,并通过与基材相应性能进行对比分析,研究FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形层力学特性。结果表明:FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形层具有高强度和高硬度特性,其抗拉强度达到1195MPa,超过基材的1092MPa,屈服强度和硬度平均值分别为776MPa和336HV,与基材的859MPa和353HV相近;但是,再制造成形层的静拉伸伸长率与冲击韧性相对较低,分别为8.72%和61J/cm2,与基材的19.67%和144J/cm2相比差距较大。试样断口和组织分析表明,MAG堆焊再制造成形层的快冷非平衡结晶板条马氏体+NbC,MoC,M23C6等碳化物沉淀强化相组织是其具有高强度和高硬度力学特性的根本原因。不过,缺少时效处理和Cu元素强化相作用,以及夹杂脆性相和大尺寸球形颗粒与基体间的弱界面作用会恶化材料受力时的变形能力,容易引起应力集中并开裂,是再制造成形层具有较低静拉伸伸长率和较差冲击韧性的主要原因。

立铣刀侧铣加工FV520B不锈钢的铣削力模型

基于瞬时刚性铣削力模型建立了立铣刀侧铣FV520B不锈钢的铣削力模型,考虑了立铣刀侧铣时刀具侧刃与工件的接触区域以及参与切削的切削刃数量,通过立铣刀侧铣FV520B不锈钢铣削力测试实验来标定铣削力模型中的铣削力系数。结果显示,侧铣实验获得的铣削力系数更加符合立铣刀在大切深和刀具变形较为明显的工况。对比实验结果与铣削力模型预测值发现,该模型能够较好地预测铣削力。

CO2和H2S对FV520B不锈钢在NaCl溶液中电化学腐蚀行为的影响

采用动电位极化和电化学阻抗谱研究了FV520B不锈钢在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液以及在分别通入CO2、H2S、CO2+H2S气体的3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:在3.5%NaCl溶液中通入CO2或H2S时,试验钢的开路电位负移,极化电阻减小,耐腐蚀性能变差;试验钢在4种腐蚀介质中的极化曲线均呈阳极溶解特征,在3.5%NaCl和通入CO2的3.5%NaCl溶液中,腐蚀受阳极过程控制,在通入H2S的3.5%NaCl溶液中,腐蚀受阴极过程控制,而在同时通入CO2和H2S的3.5%NaCl溶液中,腐蚀受阴极和阳极过程共同控制。

药皮组分对FV520(B)不锈钢焊接接头组织与力学性能影响

通过金相分析、力学性能测试以及断口扫描等方法研究药皮组分对FV520(B)焊接接头组织与力学性能的影响。结果表明:碱性焊条焊接的焊缝组织以过时效马氏体为主,基体上弥散析出沉淀相,少量沉淀相颗粒开始聚集球化,接头塑韧性较好,强度较高;而酸性焊条焊接的焊缝组织出现黑白分明的两种区域性组织,部分组织保持马氏体形貌,基体上可见较多析出相,聚集球化明显,而且相对碱性焊条的接头性能,酸性焊条的接头综合力学性能较差。另外,药皮组分中合金元素的添加可以有效地提高接头的塑韧性,但是接头强度会有所降低。

湿H_2S及Cl^-环境下FV520B不锈钢的应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率拉伸试验研究了FV520B马氏体沉淀硬化不锈钢在湿H_2S、NaCl及湿H_2S+NaCl腐蚀环境下的应力腐蚀开裂敏感性,并讨论了介质浓度对应力腐蚀行为影响。结果表明:FV520B钢在湿H_2S+NaCl环境中的应力腐蚀敏感性最大,随H_2S浓度升高,FV520B钢抗拉强度和断后延伸率降低,应力腐蚀敏感性增大。FV520B钢在湿H_2S+NaCl腐蚀环境的恒位移加载应力腐蚀试验表明:湿H_2S+NaCl腐蚀介质能够显著降低FV520B钢的断裂韧性,随H_2S浓度升高,应力腐蚀临界应力强度因子KISCC减小;试样断口形貌分析表明,在湿H_2S+NaCl腐蚀介质中SCC试样断口呈准解理形貌,为氢脆型应力腐蚀开裂,Cl-具有一定的诱导促进作用。

FV(520)B不锈钢在CO_2/H_2S共存条件下的腐蚀行为

目的研究长输管线压缩机叶片材料FV(520)B不锈钢在高含H_2S、H_2O、CO_2条件下的腐蚀行为。方法利用高温高压反应釜模拟特定工况,在H_2S分压为0.9 MPa、CO_2分压为0.6 MPa、温度为150℃的条件下于5 g/L的氯化钠溶液中制备硫化腐蚀层,利用XPS、SEM、XRD等手段对腐蚀层的成分及结构进行分析。结果 FV(520)B不锈钢的腐蚀速率逐渐降低,试样表面粗糙度先增大后下降,腐蚀产物主要为FeCO_3、Fe_3O_4、FeS、FeS_2、S、Cr_2S_3、Cr_2O_3和Cr(OH)_3。结论在腐蚀前期,FeS的形成速率大于FeS_2、S,腐蚀产物颗粒不断长大。形成完整的Cr_2O_3、Cr(OH)_3保护膜后,腐蚀得到抑制,此时腐蚀反应主要为FeS_2、S的生成,试样表面腐蚀产物颗粒尺寸变小,试样表面粗糙度降低。

FV520B马氏体不锈钢的热变形行为和本构关系

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对FV520B马氏体不锈钢进行了单道次等温热压缩试验,研究了该不锈钢在变形温度为850~1 150℃和应变速率为0.005~5.000s^(-1)条件下的热变形行为,根据应力-应变曲线并基于Zener-Hollomon参数和Arrhenius双曲正弦方程,建立了该不锈钢在高温压缩时的本构方程,并对该本构方程进行了修正和试验验证。结果表明:FV520B马氏体不锈钢的流变应力随着变形温度的升高或应变速率的减小而降低;在0.005s^(-1)、1 000~1 150℃或0.050~5.000s^(-1)、1 075~1 150℃条件下,该不锈钢发生了较明显的动态再结晶;在0.005s^(-1)、850℃,5.000s^(-1)、850℃和5.000s^(-1)、925℃条件下,由建立的本构方程计算得到的流变应力与试验值存在较大的误差;对本构方程进行修正之后,流变应力的预测值与试验值的相关系数为0.997 88,平均相对误差为2.225%,修正后的本构方程可以准确地预测该不锈钢的热变形流变应力。

奥氏体化合金元素Mn和Ni对FV520B焊缝组织与力学性能的影响

采用金相观察及扫描电镜(SEM)等研究了奥氏体化合金元素Mn和Ni对FV520B马氏体不锈钢的焊缝组织及力学性能的影响。结果表明,FV520B不锈钢的焊缝组织以回火马氏体为主,随着合金元素增加,焊缝组织变得更加细小。Mn,Ni元素能够有效提高焊缝中奥氏体的含量。合金元素对焊缝强度的影响较小,但当同时添加Mn,Ni元素时,焊缝抗拉强度和屈服强度得到提高。Mn,Ni元素能够通过提高焊缝奥氏体量改善焊缝的冲击韧度。相对于Mn元素,Ni元素提高焊缝韧性的效果更好。

不同供货状态FV520B钢的显微组织与力学性能研究

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)和力学性能测试的方法对3种供货状态下FV520B钢的显微组织和力学性能进行了研究,并对其拉伸断口和冲击断口形貌进行了扫描电镜(SEM)分析。结果表明:当时效温度为540°C时.FV520B不锈钢的显微组织为回火马氏体;当时效温度为620°C和640°C时,FV520B不锈钢的显微组织均为回火马氏体+残余奥氏体,640°C时效后,有大量细小的强化相析出。在540-640°C时效时,随着时效温度的升高,材料的强度和硬度下降,塑性和韧性升高。拉伸断口和冲击断口的微观形貌为韧窝,随着时效温度的升高,韧窝变大变深,韧窝起源于MnS夹杂。

离心叶轮用FV520B材料真空钎焊工艺研究

通过对FV520B材料钎焊试验的研 究,证明FV520B材料的良好力学 性能并用于了离心叶轮的钎焊作 业。

压缩机叶轮用不锈钢化学镀Ni-P工艺及镀层性能

磷含量低于7%的化学镀Ni-P层耐特定压缩机工况下的腐蚀性能欠佳,而磷含量超过12%时硬度不符合要求。为此,在压缩机叶轮用不锈钢FV520B表面制备了磷含量9%的Ni-P化学镀层,并作不同热处理。利用X射线衍射、荧光光谱、电子探针、电化学工作站以及摩擦磨损试验机等对Ni-P镀层的显微组织、结合力、硬度、耐磨损性能和耐特定工况腐蚀性能进行了研究。结果表明:以抗拉强度1 080 MPa的FV520B不锈钢为基体材料,Ni-P化学镀层的硬度超过基材500 HV3 N,摩擦磨损失重量为基材的1/100,在5%醋酸和5%HBr混合溶液中的自腐蚀电位高于基材10 m V;基材在10%H2SO4中的腐蚀速率为镀层的38倍。

振动对FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织结构的影响（英文）

采用堆焊熔敷成形技术进行了FV520B沉淀硬化不锈钢再制造实验,在此基础上,对FV520B不锈钢熔化极活性气体保护电弧焊(metal active gas arc welding,MAG)堆焊再制造成形组织特点进行了分析,并研究了机械振动对再制造成形组织的影响。结果显示:FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织由马氏体+碳化物沉淀硬化相组成,且沿成形高度方向组织呈周期性变化特点,具有一定的自相似分形特性;振动会一定程度上增大孪晶形成几率,对马氏体板条具有破断作用,且马氏体板条宽度随振动转速的不断增大呈先减小后增加趋势;受振动的影响,晶格畸变和各晶面择优取向性都将发生变化,但不同晶面变化规律不同;振动的加入使得(110)晶面和(211)晶面的Bragg衍射峰峰位向低衍射角方向发生偏移,且随振动转速的不断增大,偏移量呈先增大后减小趋势,(110)晶面衍射峰半高宽呈先减小后增大趋势,其晶面择优取向(TC)性则呈现先增强后减弱趋势;在0到共振转速区间内(211)晶面衍射峰半高宽随振动转速的不断增大呈先减小后增大趋势,当振动转速大于共振转速时又呈减小趋势,但其晶面择优取向(TC)性则随振动转速的增大呈现持续增强趋势;总体上,亚共振频率振动(振动转速f=3000r/min)对FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织结构的影响最显著。

FV520(B)马氏体不锈钢匹配自保护药芯焊丝的研制

基于成分与组织匹配设计原则,确定了FV520(B)马氏体不锈钢熔敷金属的合金系。结合焊缝金属合金化原理计算出需要向焊缝中过渡的合金元素种类及含量,设计并制备了FV520(B)马氏体不锈钢匹配用药芯焊丝,试焊后分析了接头性能。结果表明,用所研制的药芯焊丝焊接其接头的力学性能优异,抗拉强度达到911 MPa,屈服强度达到679.3 MPa,冲击功达到99.7J(20℃);焊缝组织主要为回火索氏体和板条马氏体,有少许残余奥氏体和析出碳化物,能与母材实现较好的匹配。

热处理对FV520B钢疲劳性能的影响

用红外热像法监测交变载荷下试件表面的温升变化规律,快速确定FV520B原材料和热处理材料的疲劳强度,研究了热处理对FV520B不锈钢组织和力学性能的影响。将疲劳试验过程中的试件表面的温度变化与材料内部微观结构的演化相联系,以分析疲劳损伤状态,进行安全性评估。金相观测发现,FV520B钢力学性能的提高是回火马氏体和基体中均匀弥散分布的第二相颗粒共同作用的结果。扫描电子显微镜对疲劳断口形貌特征的观察发现,疲劳裂纹萌生于试件表面棱角上位向有利的晶粒处。