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。     

中间调整处理对17-4PH不锈钢组织性能的影响

在传统固溶+时效工艺基础上,对石油阀块用17-4PH不锈钢进行了固溶+中间调整+时效处理,通过光学显微镜、扫描电镜、XRD、力学性能测试,分析试样的微观组织和力学性能,研究中间调整处理对其组织性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,溶入基体的碳及合金元素增多,组织成分更加均匀,相同时效条件下材料的硬度越高。添加中间调整处理后再时效,逆转变奥氏体含量显著提高,材料的塑性及冲击性能均明显增高,但强度有所降低。     

热处理对17-4PH不锈钢组织和性能的影响

研究了不同热处理对17-4PH不锈钢组织及性能的影响。试验表明该钢经固溶处理后,随着时效温度的升高,17-4PH不锈钢的硬度先升高后降低,在460℃时效2 h时获得最大的硬度值。     

调整处理对17-4PH不锈钢耐海水腐蚀性能的影响

运用化学浸泡、极化曲线、循环极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究了固溶后直接时效状态和调整＋时效状态的17—4PH不锈钢在人工海水中的耐蚀性能，并对显微组织作了观察和分析。结果表明，17—4PH不锈钢过调整处理后再进行时效处理，自腐蚀电位和点蚀电位升高而年腐蚀率下降，耐海水腐蚀性能全面优于直接时效态试样。其原因是17-4PH不锈钢经过调整处理后进行时效可避免贫铬区的形成，并使马氏体组织呈细小化特征，材料的组织均匀性提高。     

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。     

热处理对17-4PH马氏体不锈钢显微组织及性能的影响

利用光学金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计等现代检测技术研究了不同热处理工艺对17-4PH沉淀硬化马氏体不锈钢显微组织及力学性能的影响.结果表明:在固溶处理后进行480℃时效处理时,材料强度和硬度得到提高,但是塑性有所下降.而当时效温度升高到620℃,材料的强度和硬度降低而塑性增强.在480℃时效处理前进行780℃调整处理后,可以使合金得到良好的综合力学性能.因此在本试验条件下,17-4PH钢最佳热处理工艺为在1050℃固溶处理后,先进行780℃调整处理,再进行480℃时效处理.     

热处理工艺对15-5PH不锈钢组织和力学性能的影响

通过力学性能测定以及显微组织观察,研究了热处理参数对15-5PH不锈钢力学性能和显微组织的影响。结果表明,固溶温度升高,强度、硬度升高,冲击功降低,晶粒变大,确定了最佳的固溶温度约为1040 ℃;经450～465 ℃时效,硬度、强度较高,而冲击功低。时效温度增加,马氏体板条间距加大,部分马氏体分解为逆转变奥氏体,富铜相长大,强度和硬度降低,冲击功升高。     

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。     

17-4PH不锈钢离子渗氮工艺

采用正交试验对17—4PH沉淀硬化不锈钢离子渗氮的工艺和显微组织进行了研究。结果表明，影响工件表面结构和性能的主要因素是离子渗氮温度和保温时间。当渗氮温度由480℃升高到560℃保温5h，硬度则由514HV0．1增高到1290HV0．1；在520℃下渗氮，时间从3h延长到7h后，表面硬度由814HV0．1增高到1290HV0．1。     

时效时间对PH13-8Mo不锈钢组织和力学性能的影响

将PH13-8Mo不锈钢在925℃固溶70 min,在-70℃冷处理2 h,再在535℃分别时效3、4、5、6 h,利用光学显微镜和力学性能测试设备,研究了时效时间对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢经535℃时效后有金属间化合物析出,该析出相随着时效时间延长逐渐长大;在时效4 h后试验钢具有较高的硬度和强度,并保持了足够的冲击吸收能量,具有较好的综合力学性能;随着时效时间延长,钢的硬度和强度下降,冲击吸收能量升高。     

热处理对SLM成形15-5PH不锈钢组织和力学性能的影响

分别对激光选区熔化(SLM)成形的15-5PH不锈钢试样进行620℃×4 h时效处理和1030℃×1 h固溶+550℃×4 h时效处理,比较不同状态SLM成形15-5PH不锈钢试样的微观组织及力学性能。结果表明,相对于SLM成形态试样,当不同热处理试样抗拉强度相当时,时效态试样显微组织主要为细小的树枝状晶粒,为马氏体、片状珠光体和铁素体的混合组织;固溶+时效态试样的显微组织主要由回火马氏体+铁素体+部分逆转变奥氏体组成,晶粒内部的树枝状结构基本消失,晶粒长大。与时效态相比,固溶+时效态试样的屈服强度、屈强比分别提高了33%、32%;冲击吸收能量、断后伸长率及断面收缩率分别降低了72.0%、35.5%、18.7%。     

17-4PH不锈钢480 ℃时效组织的动态演变规律

将17-4PH不锈钢锻棒固溶处理后油冷,然后选择在最佳的时效温度480 ℃时效保温0～5 h后空冷。通过光学显微镜(OM)、超景深显微镜、XRD、显微硬度仪等测试方法观察固溶、时效过程的组织演变和分析其沉淀硬化机理;采用电阻仪间接测试ε-Cu相动态时效析出过程对电阻的影响;并利用摩擦磨损试验机测试其耐磨性能。研究发现:17-4PH不锈钢固溶和时效过程没有残留奥氏体和逆转变奥氏体出现,热处理后出现板条状和块状两种马氏体形态,板条状马氏体硬度高于块状马氏体,随着时效时间的延长,两种马氏体硬度同步上升,时效析出明显提高了固溶态组织的硬度;时效2.0～2.5 h附近强化效果和耐磨性能最弱,可能与ε-Cu 相长大及与位错交互作用有关;硬度随时效时间的变化趋势与电阻正好相反。     

17-4PH不锈钢离子渗氮工艺研究

研究了17-4PH马氏体沉淀硬化型不锈钢的离子渗氮工艺。结果表明,当离子渗氮温度为500℃,N2:H2=1:3时,17-4PH马氏体不锈钢的渗层表面硬度可达1324 HV0.1,渗氮层深度为0.12mm,基体硬度达到38.3 HRC。     

中温时效对17-4PH不锈钢液体氮化后组织性能的影响

目的研究低温盐浴氮化17-4PH不锈钢经中温时效处理后氮化层组织性能的变化情况。方法采用光学显微镜(OM)分析氮化层的厚度和显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)检测渗氮层的相组成,利用显微硬度计测定渗层的硬度,利用冲刷腐蚀实验评价渗层的耐腐蚀性能。结果 17-4PH不锈钢氮化后在425~475℃时效保温处理,其渗层厚度随时效时间的延长而增加。时效处理使渗层中N原子的浓度发生改变,过饱和扩展奥氏体发生分解,析出与其结构同为面心立方结构的Fe4N、Fe2N和Cr N。时效温度的升高能加速扩展奥氏体的分解,促进Cr N析出及氧化物的生成。经过渗氮时效后,渗层深度可达27.4μm。根据热力学公式计算出N原子在时效过程中的扩散激活能为216.2 k J/mol,表面显微硬度在初期显著升高,达到了近1150HV0.1,随后逐渐降低。在475℃、50 d的时效条件下,冲刷腐蚀中的失重率达到最大值30.3 mg/(h·dm~2)。结论不锈钢氮化后在一定的温度和时间内时效处理会达到最大表面硬度,在随后的保温过程中硬度开始下降。时效处理后17-4PH不锈钢的耐冲刷腐蚀性能下降。     

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。     

热处理工艺对17-4PH钢滞后性能的影响

采用电阻应变计传感器设计原理,研究热处理工艺对17-4PH钢滞后特性影响,通过透射电镜、内耗测试等技术分析了热处理影响17-4PH钢滞后的原因,并探讨了滞后形成机理.结果表明,随应变增加,17-4PH钢模量亏损、内耗和滞后变大;提高强度和时效前的深冷处理能降低17-4PH钢滞后;滞弹性和微区形变引起17-4PH钢滞后.     

热处理工艺对17-4PH钢低温冲击性能的影响

研究了经两种不同工艺热处理的17-4PH钢在-60~20 ℃下的冲击性能,并对其冲击断口形貌及显微组织进行分析.结果表明:随着试验温度的降低,17-4PH钢的冲击韧性呈逐渐下降趋势;在相同的冲击试验温度下,在固溶和时效间加入816 ℃×0.5 h中间调整处理的17-4PH钢的冲击性能明显优于直接时效态试样.断口分析结果显示,直接时效态试样为准解理+韧窝混合型脆性断口,而加入中间处理的试样则为典型的韧性微孔聚集型断口形貌.加入中间处理的试样在随后的时效过程中于原始奥氏体晶界和马氏体板条界-亚晶界处产生了较多的逆转变奥氏体,呈弥散、均匀的分布,具有割裂基体、韧化组织的作用,提高了钢的低温韧性.     

固溶冷却方式对17-4PH钢显微组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)等手段研究了固溶冷却方式对17-4PH马氏体不锈钢组织转变、强化相及力学性能的影响,阐释了Cu析出相在不同冷却方式下的析出规律及其对该钢力学性能的作用机制。结果表明,不同冷却方式下,Cu析出相的平均尺寸均在10~20 nm范围内。17-4PH钢的屈服强度随固溶冷却速率的增加而增加,塑性损失变化不大,冲击吸收能量随冷却速率的增加而降低,炉冷条件下的17-4PH钢的屈强比最低。17-4PH钢的强化机制主要为相变强化、析出强化及晶界强化,其中析出强化以切过机制为主。     

铁基牺牲阳极对17-4PH不锈钢的阴极保护

采用两种铁基牺牲阳极材料 (20CrMo和40CrMo) 对17-4PH不锈钢进行阴极保护,通过恒电流实验和自放电实验评估这两种牺牲阳极的保护效果,并用扫描电镜 (SEM) 和能谱 (EDS) 分析17-4PH阴极实验后的表面形态和元素成分。结果表明：两种牺牲阳极对17-4PH不锈钢均有500 mV左右的驱动电位。20CrMo牺牲阳极具有比40CrMo更负的工作电位、更大的电流效率,20CrMo牺牲阳极表面均匀腐蚀。经过20CrMo阳极保护的17-4PH阴极表面形成的氧化产物含量更少。20CrMo对17-4PH不锈钢的保护效果更好。