激光固溶对17-4PH不锈钢力学性能的影响

由于某些零部件长期工作在极为恶劣的环境中,容易产生局部损伤从而引起整体失效,影响机械的工作效率及安全运行。为适应不同工作环境下零部件对综合力学性能的要求,本文以25 mm×8 mm矩形激光为热源,在保证17-4PH不锈钢表面状态和整体性能不变的基础上,精确控制激光扫描区域和热输入,实现不同程度的激光固溶处理。随着激光固溶程度的加深,激光固溶硬化层的深度从0. 89 mm逐渐增加至2. 83 mm,表面最高硬度从430 HV上升至490 HV,且硬度从表及里呈梯度分布。另外,抗拉强度从900 MPa提升到激光固溶区的1300 MPa,冲击性能和伸长率也有一定量的提高,综合力学性能达到甚至部分超过传统固溶时效处理。EBSD结果显示激光固溶硬化层中晶粒有逐渐长大的趋势,且存在较多的残留奥氏体,有利于组织强韧性的提高。     

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。