17-4PH不锈钢透平叶片激光固溶时效强化的力学性能

针对透平叶片易受点蚀、水蚀甚至断裂的问题,采用25 mm×8 mm矩形光斑激光固溶时效对17-4PH沉淀硬化不锈钢进行表面强化,利用光学显微镜、XRD、SEM、EBSD、显微硬度计、拉伸试验机对激光固溶硬化层的显微组织、物相、硬度、拉伸性能进行了测试和分析。结果表明:与传统固溶时效相比,激光固溶硬化层有明显的ε-Cu与残余奥氏体的衍射峰,激光快速加热、冷却条件下形成的高密度位错、空位等显微缺陷有利于时效过程中析出ε-Cu、Nb C等强化相,其与高密度位错的交互作用使得位错运动能量增高;同时激光固溶硬化层最大厚度约3.5 mm(HV400),硬度最高达500 HV,比基体高130~140 HV,且从表及里呈梯度分布;测试其抗拉强度为1 290 MPa,约为未处理叶片基体的1.5倍,同时保持良好的塑性,完全适用于需局部选区固溶时效强化的透平叶片。     

含Co不锈钢析出相的模拟研究与强韧性能变化

采用数值模拟、组织表征和性能测试等方法，研究了添加Co对马氏体时效硬化不锈钢微观组织和力学性能的影响。根据Thermo Calc热力学及动力学计算结果：6wt%Co条件下，ε-Cu相的析出温度升高且孕育时间变长，相同时效条件下ε Cu相的平均半径会逐渐减小。借助光学显微镜（OM）及透射电镜（TEM）分析发现，固溶+时效处理后含Co试验钢超低碳板条马氏体细化，弥散分布的ε Cu相尺寸变小且析出量增加，薄膜状逆变奥氏体数量增多且尺寸增大。由于板条马氏体的位错强化、ε-Cu相的析出强化以及逆变奥氏体相的增韧作用，含Co试验钢的抗拉强度、硬度、伸长率及冲击吸收能量分别达到1346 MPa、433 HV0.5、16%和73 J。     

17-4PH不锈钢热处理工艺

介绍了不同的热处理工艺对17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢力学性能及组织的影响,对其沉淀硬化机理进行了总结和探讨。17-4PH不锈钢兼有强度高、耐蚀性好的优点。传统的工艺为固溶+时效处理,普遍采用的固溶温度为1040℃,随着时效温度的提高和时效时间的延长,其强度和硬度升高,塑韧性降低。在传统工艺的基础上,增加调整处理,可以细化马氏体基体组织,提高材料的韧性及耐蚀性。对于17-4PH钢的强化机理,普遍认为与ε-Cu的析出有关,但对于其形貌的分析不尽相同。     

15-5 PH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1000 h时达到最大值1554 MPa;伸长率先下降后上升,在1000 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。     

碳含量对金属注射成形17-4PH不锈钢显微组织和力学性能的影响

通过在喂料中添加石墨改变注射成形17-4PH不锈钢组织中的碳含量,研究不同碳含量对MIM 17-4PH显微组织和力学性能的影响。结果表明:在烧结态和固溶时效态试样中,碳含量少于0.16%(质量分数)的相组织主要由马氏体和少量的铁素体构成。随着碳含量的逐渐升高,冷却过程中奥氏体未能完全转变成马氏体,组织中出现奥氏体,在碳含量为0.16%的烧结态和固溶时效态试样中,其显微组织为马氏体和奥氏体共同组成的双相组织,而且奥氏体相含量随着碳含量增加而逐渐增加;在碳含量达到0.25%以上时,试样的显微组织完全转变为奥氏体,导致试样的表观硬度下降,抗拉强度下降,伸长率提高。     

时效温度对17-4PH沉淀硬化不锈钢析出行为和硬化效果的影响

研究了17-4PH沉淀硬化不锈钢在(480~630)℃×4 h时效处理中的析出行为和硬化效果。结果表明,ε-Cu相析出使17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢硬化,硬化效果与Cu的析出和位错密度的变化密切相关。时效温度和基体组织对Cu析出行为有很大影响。时效温度越高,ε-Cu相颗粒的尺寸越大,形态由颗粒状最终变为短棒状。在位错密度低的区域,ε-Cu相颗粒的长大倾向要比位错密度高的区域大。     

高氮低镍奥氏体不锈钢的力学性能及析出相

通过对高氮低镍奥氏体不锈钢(0Cr25Ni2Mn17Mo1NbN)进行1100℃固溶处理,水冷,利用万能拉伸试验机测试其力学性能并和316L奥氏体不锈钢进行对比。将高氮低镍奥氏体不锈钢在不同温度(700、750、800℃)时效2 h,利用光学显微镜和洛氏硬度计,观察不同温度下时效2 h试验钢的析出状况和试验钢的硬度,利用扫描电镜、透射电镜来观察和分析试验钢800℃析出物的形貌及种类。试验结果表明,高氮低镍奥氏体不锈钢在1100℃固溶处理后有良好的力学性能,高氮低镍奥氏体不锈钢在800℃大量析出相为σ相,其次是Cr2N,伴有少量Cr23C6析出,还有微量Nb(C,N)析出。析出相形态有胞状、短棒状和片状布满整个基体。试验钢时效后的硬度值要比时效前(固溶态)的硬度值高,且试样随时效温度升高其硬度值呈现上升趋势。     

固溶温度对15-5PH不锈钢耐点蚀性能的影响

用化学浸泡、极化曲线、循环极化曲线和电化学阻抗谱等方法研究了不同温度固溶后直接时效状态的15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢的耐点蚀性能,并用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析其显微组织和析出相。结果表明,15-5PH不锈钢随着固溶温度的升高,自腐蚀电位减小,自腐蚀电流和腐蚀速率增大,耐点蚀性能下降。不同温度固溶后时效的基体组织均为板条马氏体和少量奥氏体,且均有NbC相析出。在1000℃下固溶后时效组织较均匀,析出相少,耐点蚀性能优异。在1070℃下固溶后时效组织中有Cu析出,进而导致其耐点蚀性能下降。     

含铜马氏体抗菌不锈钢的研究

在马氏体不锈钢中添加适量铜,经过固溶和时效处理,在不锈钢中弥散析出ε-Cu相,可赋予不锈钢优良的抗菌性能.用透射电镜观察了析出相的形貌分布,还用电子能谱分析了析出相的组成.抗菌检测结果表明,含铜马氏体不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效杀灭作用,而仅经过固溶处理的不锈钢则没有杀菌作用.耐蚀性测试结果表明,含铜不锈钢的耐点蚀性能下降,其原因在于钝化膜与ε-Cu相之间存在腐蚀电位而发生电偶腐蚀.     

时效工艺对17-4PH不锈钢性能及组织的影响

对17-4PH钢(一种沉淀硬化不锈钢),进行了1 040℃油冷的固溶处理,随后于590℃进行一次和二次时效,以及590℃时效后再在590～640℃二次时效。检测了钢的力学性能和显微组织。结果表明:一次和二次时效的钢的组织均为板条状马氏体,但二次时效的钢晶粒较细小,晶界析出相明显减少,二者的强度没有明显变化;590℃时效后再在590～640℃时效,随着温度的升高,钢的强度、硬度下降,冲击韧度升高。     

超级奥氏体不锈钢254SMo的高温析出相研究

采用金相显微镜、扫描电镜及显微硬度计等检测技术,研究了固溶时效处理及夹杂物对超级奥氏体不锈钢254SMo高温析出相的影响.结果表明:超级奥氏体不锈钢254SMo在固溶处理1250℃×30 min后,其组织为单一奥氏体.高温析出相基本溶解;当时效温度为950℃,随着时效时间的延长,高温析出相的数量逐渐增加;当时效时间为5h,随着时效温度的升高,高温析出相的数量越来越少;夹杂物的存在可作为析出相形核核心,促进析出相的析出;高温析出相为σ相,形貌多以条状和胞状分布为主,主要为富Cr、Mo和低Ni化合物,其硬度高于基体,属于硬质相,这种硬质相的形成会降低超级奥氏体不锈钢254SMo的热加工性.     

抗菌时效处理对含Cu双相不锈钢组织和性能的影响 Ⅱ.耐蚀及抗菌性能

采用电化学方法分析了经抗菌时效处理后的含Cu双相不锈钢耐腐蚀性能,同时采用覆膜法测试了其广谱抗菌效果.极化曲线测试结果表明,材料表面存在的ε-Cu等富Cu相成为钝化膜中的薄弱点,粗大富Cu相的时效析出位置易成为点蚀形核源,析出粗大富Cu相所占比例增加使得材料耐点蚀性能减弱;阻抗谱测试显示钝化膜中存在的ε-Cu等富Cu相会降低整体电位及钝化膜电阻,使钝化膜稳定性下降;DL-EPR测试表明,在相界及晶间析出的ε-Cu等富Cu相会使晶间呈现阳极性,导致晶间发生选择性腐蚀,因富Cu相主要在铁素体上析出,与奥氏体相比,其耐晶间腐蚀性能下降严重.抗菌检测表明,富Cu相的相结构和体积分数是影响材料抗菌性能的关键因素,ε-Cu的抗菌效果最好,亚稳态富Cu相次之,固溶Cu最差.ε-Cu相数量越多,抗菌效果越好.     

时效温度对S17400不锈钢的显微组织和力学性能的影响

对S17400不锈钢进行了1 040℃、油冷的固溶处理,随后在495～650℃时效处理。检测了钢的显微组织和力学性能。结果表明:在495℃时效处理的S17400不锈钢的组织为马氏体、析出相ε-Cu和NbC,在635℃时效处理的钢有二次马氏体形成;在495～635℃时效时,随着时效温度的提高,钢的强度降低,冲击韧度提高。此外,650℃时效的钢强度性能高于冲击韧度低于635℃时效的钢。     

时效时间对Cr19Mn19Mo2N0.7奥氏体不锈钢耐磨性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS),对热轧态Cr19Mn19Mo2N0. 7奥氏体不锈钢经1160℃固溶6 h后,在900℃下分别时效3、12和24 h后的组织形态及分布进行观察分析。采用显微硬度仪、摩擦磨损仪和三维光学轮廓仪,研究其显微硬度及磨损性能。结果表明,在时效过程中,氮化物先在铁素体内部析出,随后在奥氏体晶界形核并逐步向奥氏体晶粒内部生长。在900℃时效3 h时,铁素体内部均匀析出了片层间距较大的指纹状氮化物,使其耐磨性能得到显著提高。     

时效处理对CD4MCuN双相不锈钢硬度的影响

对CD4MCuN双相不锈钢进行了不同温度下的时效处理。结果表明:中温时效可提升CD4MCuN双相不锈钢硬度,且随时效时间的延长而提高。当时效温度为490℃、时效时间为4 h时,硬度可提升至接近31 HRC,较固溶态提高7 HRC;高温时效对CD4MCuN双相不锈钢的硬度影响不大,且随时效时间的延长而小幅降低。中温时效硬度的提升源于纳米级ε-Cu相的弥散析出。高温时效虽有硬质σ相的析出,但因其析出量较少而对硬度影响有限。高温时效时铁素体含量随时效时间的延长而少量降低,受此影响,高温时效硬度会随时效时间的延长而小幅降低。     

热处理对Fe-Cr-Ni低碳马氏体不锈钢组织及性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备了Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢,并系统研究了不同热处理工艺对其微观组织以及硬度的影响。结果表明:熔炼态Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢为典型的板条状马氏体组织;经过不同温度固溶和回火处理(600 ℃)后,其组织结构由板条状马氏体和少量残留奥氏体组成,残留奥氏体含量随着固溶温度的升高先增加后减少,而硬度值先降低后升高,硬度最低值为101.5 HRB;在1000 ℃淬火并在不同温度回火后其组织结构由回火板条状马氏体以及残留奥氏体组成,在650 ℃以下回火时,随着回火温度的升高奥氏体含量逐渐增多,当回火温度达700 ℃时,残留奥氏体含量下降,其洛氏硬度值随着回火温度的升高先降低后升高,其硬度值在99~107 HRB范围内。     

时效时间对00Ni18Co12Mo5Ti不锈钢组织与力学性能的影响

采用电子显微镜、扫描电镜、万能试验机、洛氏硬度计等研究了00Ni18Co12Mo5Ti马氏体时效硬化不锈钢在480℃经不同时间时效处理后的组织与力学性能。结果表明:固溶态的00Ni18Co12Mo5Ti试验钢组织主要为板条状马氏体,随着时效时间的延长,组织中球状析出相数量先增加后减少,480℃×6 h时效试验钢析出相数量较多。试验钢经850℃×1 h固溶处理后,进行480℃不同时间的时效处理,随着时效时间的增加,试验钢的硬度先迅速提高达到峰值,随后有小幅下降趋势。480℃×6h时效试验钢的硬度、抗拉强度均达到最大值,分别为51.4HRC、1915MPa,伸长率达到10.7%。     

时效硬化不锈钢中析出相的数值模拟和实验研究

利用Thermo-Calc模拟软件,采用数值计算与实验相结合的方法,对马氏体时效硬化不锈钢中析出相类型及其变化规律进行分析。研究表明,1 050℃固溶1 h后试样冷却至室温时,基体为马氏体组织,无第二相析出;时效处理后有ε-Cu相、Nb的碳化物、LAVES相、M_(23)C_6和逆变奥氏体形成;实验发现700℃条件下,随时效时间延长,实验观察到的析出相平均尺寸增加,由6.3 nm长大到42.9 nm;对应条件下,动力学计算得到的富铜析出相尺寸误差为15%,说明数值模拟计算可以作为析出相实验研究的一种辅助手段。     

15-5PH不锈钢在580℃时效过程中的析出强化行为

对15-5PH不锈钢进行了1 040℃×1 h水冷的固溶处理，随后于580℃时效不同时间。利用维氏硬度计、光学显微镜和原子探针层析技术(atom probe tomography, APT)研究了不锈钢时效过程中析出相演变规律及其对硬度的影响。结果表明：时效初期，15-5PH不锈钢的硬度迅速上升并在时效5 min后达到峰值411.0 HV0.5,随后快速下降。时效5 min的钢中富Cu相的数量密度大，强化作用明显，硬度达到峰值。随着时效时间的延长，富Cu相逐渐粗化，强化作用减弱，硬度迅速下降。时效过程中Nb(C,N)颗粒与富Cu相分布在相邻位置，且随着时效时间的延长，铌碳氮化物不断析出长大，元素富集程度不断提高。     

热处理对铸态60NiTi合金第二相析出与硬度的影响

利用OM、XRD、SEM、EDS和DSC等分析测试手段研究了不同热处理方式对60NiTi合金中第二相析出,及其对马氏体转变和硬度的影响。结果表明:固溶后水淬处理能显著提高铸态60NiTi合金的硬度,但炉冷处理却显著降低合金的硬度。400℃时效略微降低固溶后水冷合金的硬度,但长时间时效对硬度的影响不大。Ni_3Ti相的大量固溶是固溶水冷处理显著提高铸态合金硬度的原因,而固溶后炉冷合金硬度下降则来源于更多Ni_3Ti相的析出。60NiTi合金的硬度取决于马氏体转变发生的难易程度。