馬氏體時(shí)效不銹鋼的噴丸強(qiáng)化.pdf

1、超高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效不銹鋼因其高韌性、高耐腐蝕性和簡(jiǎn)單的熱處理工藝等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于工業(yè)制造的各個(gè)領(lǐng)域。多年來(lái)，本課題組對(duì)瑞士Sandvick公司研發(fā)的1RK91型(00Cr12Ni9Mo4Cu2)馬氏體不銹鋼進(jìn)行了大量的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，找到了1RK91最佳的熱處理工藝，探討了Mo、Ti含量、離子滲氮對(duì)1RK91組織和性能的影響。同時(shí)，本課題組還對(duì)紅條毛膚石鱉牙齒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其自鋒利形成的主要原因之一是硬度梯度分布:取食過(guò)程中，牙齒硬度低

2、的區(qū)域磨損要比硬度高的區(qū)域大。因此，若能將該結(jié)構(gòu)運(yùn)用在馬氏體時(shí)效不銹鋼制做的刀具上，可使刀具本身又強(qiáng)又韌，刀刃還不容易鈍化，這有利于大幅延長(zhǎng)刀具的使用壽命，提高刀具的使用效率，降低刀具的使用成本。
　　以此為背景，本文熔煉了三種不同類型的馬氏體時(shí)效不銹鋼:H1(00Cr10Ni9Mo3Cu2Ti)、H2(00Cr12Ni9Cu2Ti)、1RK91(00Cr12Ni9Mo4Cu2),通過(guò)噴丸處理使試樣呈現(xiàn)連續(xù)的硬度梯度分布。具體步驟

3、是:先將試樣進(jìn)行不同溫度的固溶處理，不同類型的噴丸處理，然后在475℃的溫度下時(shí)效處理2h。并通過(guò)直讀光譜儀、金相觀察、維氏硬度測(cè)試、X射線衍射分析(XRD)、粗糙度儀、掃描電子顯微鏡(SEM)研究了固溶處理溫度、合金元素、噴射時(shí)間、噴射距離、彈丸種類、彈丸粒徑對(duì)這三種合金組織和性能的影響，最后找到效果最佳的材料和工藝。
　　研究表明，H1試樣的最佳固溶溫度為1050℃，H2試樣的為950℃，兩個(gè)試樣淬火后的組織幾乎全部由馬氏體組

4、成，而1RK91試樣在1100℃處理半小時(shí)后卻還存在著比較多的殘余奧氏體。
　　試樣經(jīng)噴丸處理后表面會(huì)產(chǎn)生大量的殘余壓應(yīng)力，且位錯(cuò)密度大幅提高、晶粒細(xì)化。這個(gè)過(guò)程中，1RK91試樣受噴表面的殘余奧氏體在應(yīng)力作用下會(huì)轉(zhuǎn)化為馬氏體。同時(shí)，噴丸造成的應(yīng)力場(chǎng)并不影響時(shí)效過(guò)程中第二相顆粒的析出，時(shí)效處理也沒有松弛噴丸處理所得的應(yīng)力。
　　H1、H2和1RK91試樣受噴層縱截面方向可分為劇烈形變層Ⅰ、過(guò)渡區(qū)域形變層Ⅱ和基體層Ⅲ。隨著層深

5、的增加，試樣受噴層縱截面上的顯微硬度呈下降趨勢(shì)。通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噴丸強(qiáng)化效果最佳的材料為1RK91，其最佳噴射時(shí)間為1min，最佳噴射距離為25mm，最佳彈丸為0.4～0.6mm粒徑的氧化鋯陶瓷丸。在最佳工藝條件下，通過(guò)時(shí)效處理，Ⅰ層與Ⅱ?qū)拥挠捕忍荻冗M(jìn)一步擴(kuò)大，Ⅰ層的硬度可達(dá)580HV;
　　另外，噴丸處理能夠增加1RK91試樣受噴表面的粗糙度，并覆蓋受噴表面原有的劃痕，最后留下一個(gè)個(gè)深淺不一的分布著層片狀組織的壓坑。1RK