渗氮工艺对18Ni马氏体时效钢性能的影响

通过对渗氮层硬度分布、显微组织形貌和X射线衍射分析,以及力学性能、缺口敏感性和延迟断裂抗力等性能的分析,研究了18Ni300马氏体时效钢在不同渗氮温度和时间后的渗氮层及对力学性能的影响。当480℃渗氮时间为24 h时,渗氮层厚度为0.14 mm;渗氮时间为48 h时,厚度为0.17 mm;当500℃渗氮时间为24 h时,渗氮层厚度为0.17 mm;渗氮时间为48 h时厚度为0.19 mm。渗氮层厚度增加会降低了材料的韧性,但是渗氮层与基体之间仍有非常高的结合强度。提高渗氮温度和延长渗氮时间对渗氮层硬度影响不大,但都会增加基体残留奥氏体含量,从而降低了基体的硬度。渗氮后使得试样表面的压应力增加,对裂纹扩展有阻碍作用,使得带渗氮层试样的断裂韧度K_(IC)值更高;但随着渗氮温度和时间的增加,脆性的渗氮层厚度增加,抵消了畸变的Fe_4N相对裂纹扩展的阻碍作用,会使得K_(IC)值降低。缺口根部高硬度的渗氮层提高了缺口敏感性,渗氮温度和时间的增加使得缺口敏感指数由480℃×24 h的1.18,降低到500℃×48 h的0.917,缺口敏感性指数小于1时,不足以保障渗氮构件的安全性和可靠性。极低的拉伸速度(0.0015 mm/min)使得拉伸时缺口的抗拉强度不下降,证明渗氮并未增大延迟断裂倾向。     

18Ni马氏体时效钢的性能和用途

1 前言 近年来,随着尖端技术的高速发展,对高性能的设备和机器都有新的要求,进而对用于这些高性能设备和机器上的零部件的强度也有更高的要求,同时还要求具有高韧性。马氏体时效钢就是为适应这些新的要求     

时效时间对SLM 18Ni300马氏体时效钢组织性能的影响

对激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形马氏体时效钢进行固溶及500℃时效不同时间的热处理,分析时效时间对其组织性能的影响.结果表明:SLM 18Ni300钢经固溶+时效处理后,其组织为马氏体、逆转变奥氏体和Ni3(Mo,Ti)析出相,随时效时间增加,析出相数量逐渐增加并聚集长大,同...     

18Ni马氏体时效钢时效机理的研究

采用小角Ｘ射线散射、Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱、透射电镜等方法研究了１８Ｎｉ马氏体时效钢的时效过程。结果表明，１８Ｎｉ合金在固溶处理后５００℃等温时效过程中，首先发生调幅分解，然后在调幅组织的Ｎｉ－Ｍｏ－Ｔｉ富集区以原位形核方式析出含Ｆｅ的Ｎｉ３（Ｍｏ、Ｔｉ）型金属间化合物，随时效时间延长，Ｎｉ３Ｍｏ和Ｎｉ３Ｔｉ粒子聚集长大并部分溶解，同时析出球形Ｆｅ２Ｍｏ金属间化合物，并形成逆转变奥氏体。     

18Ni马氏体时效钢强化方法概述

18Ni马氏体时效钢是以无碳（或超低碳）铁镍马氏体为基体的,主要是经时效产生时效强化的高强度钢。本文简要概述了18Ni马氏体时效钢的发展过程,介绍了固溶强化、相变强化、时效强化、细晶强化、形变强化方法和发展趋势。     

多层次细化处理对18Ni马氏体时效钢断裂韧性的影响

利用逆变奥氏体再结晶原理对18Ni(1700 MPa)马氏体时效钢进行变温循环相变细化处理,分析了循环相变细化处理对晶粒度和亚结构的细化规律,研究了细化处理对马氏体时效钢常规力学性能及断裂韧性的影响。结果表明,细化处理可以同时实现晶粒和亚结构细化,显著提高强度、塑性和冲击性能。细化处理对18Ni马氏体时效钢断裂韧度的影响不明显,晶粒尺寸和马氏体板条的长宽比是影响断裂韧性的两个主要因素。     

时效温度对18Ni(250)马氏体时效钢低周疲劳性能的影响

采用光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)和疲劳寿命测试等方法研究了1700 MPa级18Ni(250)马氏体时效钢在不同时效温度下的疲劳性能。结果表明,18Ni(250)马氏体时效钢在480 ℃时效处理具有最佳力学性能和低周疲劳性能;循环应力响应行为呈现出软化特性,滞后回线几乎为直线,塑性应变量很小;不同时效温度下,疲劳条带与裂纹扩展方向相垂直,疲劳条带和瞬断区形貌均不同。     

18Ni系马氏体时效钢焊条的研制

研制了一种18Ni系马氏体时效钢焊条,主要用于现场补焊,通过反复调整焊芯和药皮成分,确定了合适的焊芯合金成分和焊条药皮组成.采用该配方试制的焊条进行了一系列焊接试验及力学性能试验,并使用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）分析了微观组织及断口形貌.结果表明,该焊条具有良好的操作工艺性,飞溅小,脱渣性良好,在经时效热处理后,熔敷金属力学性能优良,磷硫杂质元素及扩散氢含量低,与母材有着良好的强韧性匹配.     

18Ni马氏体时效钢的相变超塑性

本文研究了18Ni(2450MPa级)马氏体时效钢的相变超塑性。通过冷变形量、应力以及冷却速度对相变应变影响规律的研究,开发了该合金的相变超塑性成形工艺。当冷变形量为60％时,在最佳工艺条件下,经14cyc γ?α’循环相变,可获得320％的极限延伸率。经TEM观察发现,该合金应力诱发马氏体形态为块状马氏体。     

时效制度对18Ni(C250)马氏体时效钢力学性能的影响

对18Ni(C250)马氏体型时效钢进行了低温时效、分级时效及单时效处理,研究了时效工艺对该钢力学性能的影响。结果表明:300~350℃低温时效时,强度升高缓慢,硬度变化不大,有利于去除应力;经370℃预时效加不同温度高温时效(即分级时效)后,随温度升高,强度增加,470~490℃时效时,强度和塑性综合性能良好;与480℃单时效相比,分级时效时强度较高;单时效条件下,随时效时间延长,抗拉强度提高,伸长率逐渐减小;单时效3 h时,抗拉强度不符合零件力学性能要求,因此一般选用4.5 h和6 h时效。综合考虑,18Ni(C250)钢最佳时效制度为低温预时效+(470~490℃)×4.5 h终时效。     

18Ni(350)马氏体时效钢时效结构分析

18Ni(350)马氏体时效钢是在18Ni(250)马氏体时效钢的基础上提高Co,Ti含量而形成的。对18Ni(250)钢的组织结构已经进行了较为系统的研究。提高Co,Ti含量使18Ni(350)钢时效后的强度明显高于18Ni(250)钢。关于18Ni(350)马氏体时效钢时效强化相的研究,已有很多报道,本文从时效结构的观察和分析入手,探讨18Ni(350)的强化机理并提出了合适的时效热处理制度。试验用钢的化学成分(Wt-％)为:C0.007,Si0.005,Mn0.01,S0.005,P0.004,Co12.17,Ni17.99,Mo4.90,Ti1.31,A10.10,Fe余量。经双真空冶炼的钢锭,在     

18Ni马氏体时效钢铸件组织和力学性能

利用金相显微镜、扫描电镜和万能电子材料试验机对马氏体时效钢铸件的组织和力学性能进行了考察。结果表明，马氏体时效钢铸件热处理后强度较高，受制于其内部铸造缺陷。     

超纯净18Ni马氏体时效钢的晶粒尺寸及其对拉伸性能的影响

研究了不同固溶处理温度下超纯净18Ni(2200 MPa级）马氏体时效钢晶粒尺寸及分布的变化，以及原奥氏体晶粒尺寸对马氏体时效钢在固溶和时效状态下拉伸性能的影响，初步探讨了其影响机理，结果表明，原奥氏体晶粒随固溶温度的升高而均匀持续地正常长大，晶粒尺寸对固溶态马氏体时效钢的强度和塑性影响微弱，有害元素含量的大幅度降低避免了Ti(C,N)等夹杂物在晶界偏聚而引起的高温固溶下的“热脆”现象，时效状态马氏时效钢的屈服强度与原奥氏体晶粒尺寸之间符合Hall-Petch关系，随着原奥氏体晶粒尺寸的增大，马氏体时效钢出现“时效脆性”是由于明效析出相在晶界偏聚所致。     

时效温度对18Ni350马氏体时效钢缺口效应和延迟断裂的影响

通过在空气中进行慢位移速率缺口拉伸试验研究了不同时效温度对18Ni350马氏体时效钢的缺口效应和延迟断裂行为的影响。结果表明,极限抗拉强度较低的420 ℃和450 ℃欠时效试样对缺口的敏感性较高,并表现出明显的延迟断裂敏感性。480 ℃时效试样的极限抗拉强度略低于510 ℃峰时效,但缺口抗拉强度高出100 MPa以上,因此480 ℃时效可降低缺口敏感性。540 ℃过时效试样的极限抗拉强度下降的同时缺口敏感性仍较高,但有益于降低延迟断裂敏感性。     

时效温度对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了18Ni300马氏体时效钢,结合拉伸试验、硬度测试和显微组织表征等手段,研究了时效温度(390, 490, 590℃)对SLM 18Ni300马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形试样主要由Fe-Ni马氏体基体和胞状亚结构组成,经时效处理后,试样微观组织发生显著变化。随着时效温度的升高,胞状亚结构逐渐分解,马氏体逆转变成为奥氏体,Σ3晶界占比下降。同时,Ni₃X(X=Ti, Al, Mo)纳米相弥散析出,并在590℃时粗化。随着时效温度的升高,SLM 18Ni300马氏体时效钢的强度和硬度均先增加后下降,伸长率先降低后增加。其中,490℃时效的SLM马氏体时效钢兼具超高强度和较好塑性,这与其基体中弥散分布的纳米析出相、适量的奥氏体含量和较低的Σ3晶界占比有关。     

18Ni马氏体时效钢奥氏体晶粒长大规律研究

对18Ni(1800 MPa级)马氏体时效超高强度钢的奥氏体晶粒长大规律进行研究.结果表明,随加热温度的升高和保温时间的延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,当温度高于1000℃时,晶粒迅速发生粗化,当温度低于1000℃时,晶粒尺寸随保温时间的延长变化不明显;晶粒平均尺寸与保温时间的关系符合Beck方程,且温度越高,晶粒生长指数越大;在850～1150℃,18Ni(1800MPa级)马氏体时效钢奥氏体晶粒长大激活能为223.106kJ/mol,其奥氏体晶粒平均尺寸与加热温度之间符合Arrhenius关系,并建立了该马氏体时效钢的奥氏体晶粒度长大数学模型.     

18Ni马氏体时效钢原始奥氏体晶界显示方法

利用光学显微镜(蔡司),在室温下,通过配制不同成分、浓度浸蚀剂和化学浸蚀方法,对经不同温度处理后的18Ni马氏体时效钢的原始奥氏体晶界显示方法进行了系统研究。结果表明：采用腐蚀性强、浓度高的浸蚀剂只能获得18Ni马氏体时效钢的金相显微组织,而采用体积比为4%的硝酸酒精溶液,对800~925 ℃固溶空冷后的18Ni马氏体时效钢试样进行化学浸蚀,能清晰地显示出18Ni马氏体时效钢试样原始奥氏体晶界,并可以进行准确的晶粒度级别数评定。