PH15-5不锈钢活塞外圆局部镀硬铬工艺

本研究旨在优化PH15-5不锈钢活塞外圆的镀硬铬工艺。通过正交试验,确定了最佳的溶液组成和工艺条件。最佳组合包括铬酸酐浓度为250 g/L,三价铬含量为4 g/L,铬酸酐与硫酸比例为100:1,温度为55 °C,电流密度为40 A/dm2。在最佳条件下,镀层具有良好的外观,经过磨削后结合力合格,孔隙率合格,通过荧光检测没有裂纹或肉眼可见的针孔,并且能够通过脆性试棒检测的氢脆性试验。这些结果表明该工艺可用于生产高质量的PH15-5不锈钢活塞外圆镀硬铬。

铣削15-5PH不锈钢的切削力研究

为研究铣削加工15-5PH不锈钢时切削参数对切削力的影响规律,基于Deform-3D软件采用正交试验法进行铣削加工仿真,通过15-5PH不锈钢的铣削加工试验对比分析仿真和试验结果,验证了仿真模型的合理性。研究结果表明,影响铣削力的切削参数依次为:每齿进给量f z>径向切削深度a_(e)>轴向切削深度a_(p)>切削速度v_(c);最佳切削参数组合为v_(c)=100m/min,f z=0.02mm/z,a_(p)=1.5mm和a_(e)=0.4mm;切削速度逐步增大会导致切削力降低;增大每齿进给量会提高切削力;径向切削深度的增大会使切削力随之上升,但增长速率较低;切削力随轴向切削深度的增大而增大,增长速率较高。

影响15-5PH沉淀硬化不锈钢硬度的因素

炼制了两炉化学成分不同的15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢并制备了试样。对试样进行了1040℃保温90 min油冷的固溶处理及铣削、钻削、磨削试验和分别在400~620℃时效1.5、4、8和12 h。随后检测了试样的硬度和显微组织。结果表明:切削加工对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢的硬度无明显影响;在450℃时效,随着时效时间延长至4 h,15-5PH钢的硬度提高,并达到了44~46 HRC的硬度要求;15-5PH钢的最佳时效工艺为450℃保温4 h。

15-5PH不锈钢紧固件在高海水盐雾环境中的应用

C01型膜盘联轴器在工作过程时,长期处于高浓度的海水盐雾环境中,联轴器的紧固件材料不但要有较高的力学性能,而且应具有较强的耐海水盐雾腐蚀性能。通过点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、电偶腐蚀等试验,测试了15-5PH(0Cr15Ni5Cu4Nb)不锈钢材料用于膜盘联轴器紧固件的可行性。结果表明:15-5PH不锈钢发生了明显的缝隙腐蚀和轻微的点蚀,但对应力腐蚀和疲劳腐蚀不敏感,且与TC4钛合金耦合后无电化学腐蚀。15-5PH不锈钢可以作为开放海洋环境中TC4钛合金膜盘的紧固件。但应注意避免缝隙腐蚀的发生。

EAF+VAR生产15-5PH不锈钢点状缺陷成因及改进

采用冶炼成本较低的EAF→VOD→LF+VD→浇注6 t电极棒→真空自耗重熔(VAR)的新工艺流程代替传统双真空冶炼工艺生产15-5PH不锈钢,使用扫描电镜、ASPEX等对其探伤点状缺陷进行检测,并分析其产生原因。结果表明,自耗电极中已存在铝酸钙及镁铝尖晶石非金属夹杂物,真空自耗重熔过程的不稳定,将锭冠和非金属漂浮物卷入熔池残留在自耗锭中,导致锻造成材后产生点状缺陷。通过工艺优化改进,VOD还原渣料由铝粒9 kg/t调整为硅铁8 kg/t、铝粒5 kg/t复合脱氧,精炼渣系成分由(质量分数)CaO为50%~55%、SiO_(2)为10%~15%、Al_(2)O_(3)为20%~25%调整为CaO为45%~50%、SiO_(2)为5%~10%、Al_(2)O_(3)为33%~38%,真空自耗重熔熔速由4.2 kg/min提高至6 kg/min、熔滴时间由0.23 s提高至0.27 s,自耗电极洁净度得到较大的提升,自耗重熔过程熔速控制稳定,熔池液面非金属漂浮物得以去除,成品材高低倍检验均满足标准要求,探伤合格率提高至98%以上。

15-5PH不锈钢表面类石墨碳基多层膜结构设计及摩擦学行为

针对马氏体沉淀硬化不锈钢15-5PH(0Cr15Ni5Cu4Nb)在海水环境中易腐蚀磨损的问题,采用直流磁控溅射的方法在15-5PH钢样片上制备调制周期分别为940、375和234nm的掺杂Cr的类石墨碳基多层膜(分别标记为Cr/GLC-S1、Cr/GLC-S2和Cr/GLC-S3),采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、MFT-5000多功能摩擦磨损试验机等仪器设备系统考察三种类石墨碳基多层薄膜的结构及摩擦学性能。研究结果表明:不同调制周期的类石墨多层膜表面均呈现“菜花状”形貌,随着调制周期的减小,“菜花状”颗粒逐渐减小,膜层变得致密;sp2键含量逐渐增大,石墨化程度加剧,机械性能更加优异。在干摩擦条件下,调制周期适中的Cr/GLC-S2薄膜具有良好的减摩耐磨性能,磨损形式以磨粒磨损为主,而调制周期较大的Cr/GLC-S1和调制周期较小的Cr/GLC-S3薄膜,在高载荷下均发生不同程度的脆性剥落,导致其摩擦学性能劣化。在人工海水环境中,Cr/GLC-S1和Cr/GLC-S2薄膜在中低载荷下的摩擦学性能较好,磨损形式仍以磨粒磨损为主,在高载荷下三种多层膜均发生不同程度的脆性剥落,特别是调制周期较小的Cr/GLC-S3薄膜已失效。针对不同的工况,设计合理的调制周期是提高GLC薄膜摩擦学性能的关键,结果可为类石墨碳基薄膜在海洋防护中的实际应用提供一定参考。

基于响应曲面法的15-5PH不锈钢铣削参数优化研究

由于15-5PH沉淀硬化不锈钢属于难加工材料,其加工时会产生较大切削力和极大的塑性变形。所以需要对其切削参数进行优化从而优化切削过程。文章以主轴转速、进给速度、轴向切深和径向切深为优化设计变量,以切削力、表面粗糙度和材料去除率作为响应性能指标,设计曲面响应法方案,建立高速铣削沉淀硬化不锈钢的响应分析模型,分析并得到关于优化设计变量的响应函数解析式,研究了各优化设计变量的交互作用对优化目标的影响规律。得到高速铣削沉淀硬化不锈钢条件下降低切削力和粗糙度,提高切削效率的最优选择组合,为v_(c)=100 m/min,f_(z)=0.02 mm/z,a_(p)=1.5 mm,a_(e)=0.4 mm。

碳含量对15-5PH沉淀硬化不锈钢板材的组织与性能的影响

采用真空感应炉试制3炉不同碳含量的15-5PH沉淀硬化不锈钢,通过热模拟的方法确定了该钢的板材最佳轧制温度区间为900~1100℃,研究了碳含量对钢的相变点温度及力学性能的影响,并观察了时效态的微观组织。结果表明,随着含碳量的增加钢的相变点温度逐渐降低,在时效处理后含碳量较低的1#钢强度均高于2#钢和3#钢,且具有良好的韧塑性;随着时效温度的升高,含碳量较高的2#钢,3#钢中生成的逆转变奥氏体量及生成速率均高于1#钢,这是其强度低于1#钢的主要原因,钢的时效态组织为板条马氏体＋少量逆转变奥氏体组织,以及大量的、细小的富Cu相,富Cu相的析出是该钢主要的强化方式。通过上述分析,本文将1#钢的化学成分及工艺参数作为15-5PH沉淀硬化不锈钢工程化的基准,为该钢的工业化生产的顺利实施提供可靠的数据。

15-5PH不锈钢的时效硬化行为及耐蚀性能

利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、洛氏硬度、动电位极化曲线和交流阻抗等方法对15-5PH不锈钢时效后的组织转变、时效硬化行为及其在Cl-溶液中的耐蚀性能进行研究。结果表明:时效温度较低(低于450℃)时,析出的富Cu相与基体保持共格关系,其硬度和耐腐蚀性能都较高。当时效温度达到550℃时,富Cu相长大,出现了逆变奥氏体,且随时效时间的延长而增多,导致硬度下降,但耐蚀性能有所提高;当时效温度升高至620℃时,富Cu相呈短棒状,且失去与基体的共格关系,逆变奥氏体继续增多,强化效应完全消失,但耐蚀性能得到改善。

民用大飞机15-5PH不锈钢内侧圆角铣削试验研究

针对15-5PH不锈钢内侧圆角加工切削力超值突变严重、加工困难等问题,通过正交试验设计方法,开展了内侧圆角铣削试验研究,对各种工况下加工时横向切削力Fy和表面粗糙度进行了测量。运用极差分析方法,确定了各切削参数对横向切削力和表面粗糙度的影响程度,得出每齿进给量和径向切深分别是影响横向切削力和表面粗糙度的主要因素。同时,采用偏最小二乘分析,建立了横向切削力和表面粗糙度预测模型。通过对比预测值和试验值,得到该模型的相对误差较小,验证了其构建的合理性和有效性。

15-5PH不锈钢圆弧面铣削试验研究

针对15-5PH不锈钢圆弧面加工后表面粗糙度值过大问题,通过正交实验设计,开展了15-5PH不锈钢圆弧面加工试验研究。运用极差分析方法对表面粗糙度数据进行处理,确定各切削参数对圆弧面表面粗糙度的影响程度,并分析了单个因素对表面粗糙度的影响规律,得出主轴转速是影响表面粗糙度的主要因素。同时,基于BP神经网络建立了表面粗糙度的预测模型。通过对比试验值和预测值,得出该模型的相对误差较小,验证了模型构建的合理性和准确性。

15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑成形的机理分析

深孔枪钻加工过程中,被加工孔直径小、孔深长,切屑形貌是影响其加工质量的一个重要因素,并且切屑的成形机理和与工艺参数之间的关系也一直是深孔加工研究的难点。本研究以15-5PH不锈钢为研究对象,通过对切屑的流动过程分析,研究枪钻加工螺旋形切屑成形的过程和影响因素。借助扫描电镜检测切屑断面不同点的形貌,研究15-5PH不锈钢枪钻加工切屑的断裂机理。通过改变切削速度、进给量和油压的试验,分析了不同工艺参数下的切屑变形规律。借助ANSYS-FLUENT仿真软件,分析不同油压枪钻前刀面刃口的流体压力和湍流动量,阐述了切屑变形与油压的影响关系。研究发现15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑属于“准解理断裂”,切屑形貌与枪钻工艺参数选择密切关联;本研究的结果对15-5PH不锈钢深孔枪钻加工工艺参数和冷却液油压的优化选择具有指导意义和参考价值。

15-5PH不锈钢多元渗氮层的钝化处理

15-5PH马氏体不锈钢,经过多元渗氮形成α-Fe的饱和固溶体和氮化络合物,其表面硬度高达60 HRC,耐磨性能大为提高,但耐腐蚀性不强。钝化处理就是通过化学过程在材料表面形成一层氧化膜,提高其耐环境腐蚀的能力。多元渗氮后15-5PH材料表面成分中的活性铬被氮化铬取代,给钝化处理带来困难。本文就15-5PH材料多元渗氮后钝化处理的工艺方法进行验证。

15-5PH不锈钢等离子弧焊工艺优化及接头力学性能

采用单变量试验对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢进行等离子弧焊接,通过焊缝观察及力学性能测试,研究焊接电流、氩气流量、焊接速度等工艺参数对焊缝成形及接头力学性能的影响,并通过正交试验法来优化工艺参数.结果表明:焊接电流及氩气流量与15-5PH钢的焊缝成形及接头力学性能有密切关系,适当增加焊接电流及氩气流量,有利于增强电弧穿透力、防止未焊透、避免气孔缺陷,进而改善接头综合力学性能;提高焊接速度,会导致焊接线能量下降,减小焊缝熔宽,增加正面余高.优化后的焊接工艺参数为:焊接电流220 A,氩气流量3.0 L/min,焊接速度400 mm/min,其焊缝成形良好,接头抗拉强度、冲击韧性和延伸率分别达到1100 MPa、20.5 J和8.0%.

热处理工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢组织性能研究

通过显微组织观察和力学性能测定,研究不同热处理方法工艺对15-5PH不锈钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着时效温度升高,塑韧性升高,强度下降;固溶温度升高,强度硬度升高,塑性韧性降低,得出最佳热处理工艺参数,为后续15-5PH焊接工艺编写提供参数依据。

15-5PH不锈钢长时效时间对组织和力学性能的影响

利用XRD、SEM、TEM、EDS、金相显微镜、拉伸试验等方法研究了15-5PH不锈钢经400℃长期时效后组织及力学性能。随着时效时间延长,板条状马氏体逐渐变得细小,发生Spinodal分解,分解为富Cr相及富Fe相;大量ε-Cu相呈弥散析出;逆变奥氏体的量逐渐增多;粗大的析出相沿板条马氏体晶界分布;未溶解的NbC颗粒逐渐长大。随着时效时间的延长,抗拉强度先升高后下降,在1 000 h时达到最大值1 554 MPa;伸长率先下降后上升,在1 000 h时下降到最小值4.8%;断面收缩率逐渐减小,试样断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变。

航空15-5PH不锈钢钻削参数优化

针对15-5PH不锈钢难加工问题且存在信息封锁的特点,开展其钻孔试验研究,并构建了以主轴转速、进给速度及孔深为变量的孔径预测模型。同时基于遗传算法,通过300步的迭代得到了机床主轴转速和进给速度的最优值。最后对圆整后的优化结果进行了试验验证,体现了预测和优化方法的准确性和合理性。

激光选区熔化成型15-5PH不锈钢动态力学性能研究

为了研究激光选区熔化(SLM)成型15-5PH不锈钢的动态力学性能,对SLM成型15-5PH不锈钢试件开展动、静态压缩力学试验,获取力学性能参数,拟合其动态本构模型,并与锻造15-5PH不锈钢进行对比。结果表明:SLM和锻造15-5PH不锈钢准静态屈服强度分别为1418 MPa和1295 MPa,SLM成型15-5PH不锈钢提高了9.5%,并且加工硬化更显著;SLM成型工艺有助于15-5PH钢抵抗温度软化效应,提高动态屈服强度峰值;SLM技术应用于15-5PH不锈钢具备可行性。

PH15-5沉淀硬化不锈钢真空时效工艺试验

研究了PH1 5 5沉淀硬化不锈钢在真空回火炉中进行真空时效时 ,高真空加热、高纯氮气及高纯氩气保护对流加热对力学性能和表面光亮度的影响。结果表明 ,高真空加热时 ,表面光亮度较好 ,但试样力学性能分散度大 ;对流加热时 ,试样力学性能分散度小。

15-5PH沉淀硬化不锈钢的塑性本构建模

材料的塑性本构模型描述了材料的流动应力与塑性应变、应变率和温度等因素之间的数学关系,是机械加工有限元仿真的基础。针对航空航天、核电及海洋工程等领域关重零件制造中广为应用的15-5PH沉淀硬化不锈钢开展了准静态压缩试验与SHPB试验,基于材料力学特性的温度相关性建立了J-C本构修正模型的数学形式,并采用多目标优化的本构参数拟合方法,确定了J-C本构修正模型的参数。基于J-C本构修正模型的SHPB试验仿真,获得的真实应力—应变数据曲线与SHPB试验数据曲线具有较好的一致性,弥补了经典J-C本构模型对15-5PH沉淀硬化不锈钢高温动态力学特性数学描述的不足,从而有效将基于J-C本构修正模型的SHPB试验仿真的应力预测误差控制在10%以内。