熱處理工藝對1Cr15Ni4Mo3N鋼力學性能和應力腐蝕抗力的影響.pdf

1、1Cr15Ni4Mo3N鋼屬于半奧氏體沉淀硬化不銹鋼，具有高塑性和良好的加工性能，該鋼在航空領域正被廣泛應用，主要用作螺栓、起落架接頭等受力部位。在實際應用中由于工藝不合理，導致在儲存過程中發(fā)生嚴重的應力腐蝕失效行為，險些造成重大經(jīng)濟損失。
　　本文通過熱力學計算得到了該鋼不同溫度下相組成和碳化物溶解度曲線，計算得到該鋼的Ms和Mf點。利用上述結(jié)果，設計了1Cr15Ni4Mo3N鋼熱處理工藝，研究了不同熱處理狀態(tài)下組織及其演化規(guī)律

2、，測試不同熱處理狀態(tài)下的應力腐蝕性能，揭示熱處理工藝對應力腐蝕性能的影響規(guī)律。
　　1Cr15Ni4Mo3N鋼四級預退火后仍保持馬氏體和部分奧氏體狀態(tài)，馬氏體局部出現(xiàn)回復現(xiàn)象。固溶處理后為馬氏體組織加8.69％的奧氏體，大部分第二相在固溶過程中溶入基體，存在典型的位錯和位錯網(wǎng)亞結(jié)構。深冷處理后主要為馬氏體，奧氏體含量在5%以下，同時馬氏體板條中存在孿晶亞結(jié)構和大量的位錯。250℃回火后仍然保持馬氏體板條形態(tài)，位錯密度有所降低，析出

3、相呈棒狀或橢圓型，彌散分布在板條內(nèi)部或板條界。350℃回火后呈現(xiàn)板條狀，但板條界不明銳，大量的析出相粒子呈圓形或不規(guī)則形狀分布在板條內(nèi)或呈鏈狀分布在板條界。450℃回火后組織仍然為板條組織，但板條界變得更模糊，板條界扭曲。350℃，回火2h具有較高的強度、塑性配合。
　　1Cr15Ni4Mo3N鋼裂紋擴展速率和應力場強度因子的關系分為兩階段：第一階段，裂紋擴展速率隨應力場強度因子的增加而增加，裂紋擴展主要由應力場強度因子決定；在第

4、二階段，裂紋擴展速率與應力場強度因子基本無關，控制裂紋擴展的因素是電化學因素。深冷狀態(tài)試樣第二階段呈現(xiàn)兩平臺的形狀，中間存在一個裂紋擴展速率下降的區(qū)域。
　　不同熱處理狀態(tài)具有不同的應力腐蝕抗力。鍛造狀態(tài)應力腐蝕臨界強度場因子87.05MPa.m1/2，深冷狀態(tài)應力腐蝕臨界強度場因子為40.05MPa.m1/2，固溶態(tài)介于二者之間，為80.75MPa.m1/2。隨回火溫度升高，應力腐蝕抗力升高。應力腐蝕斷口呈現(xiàn)沿晶和穿晶脆性斷裂特