奥氏体不锈钢的低温渗碳/氮化 – 合金成分对微观结构和性能的影响 Giulio Maistro 工业与材料科学系 查尔姆斯理工大学 摘要 奥氏体不锈钢是食品、制药、化学、石油和天然气工业等重视耐腐蚀性的应用中最常用的材料之一。然而,低硬度和差的摩擦学性能往往是其应用的障碍。传统表面硬化技术,如高温渗碳(T > 850°C)和氮化(T > 550°C)不适用于这些合金。在这种情况下,富铬碳化物/氮化物在晶界处的快速沉淀会导致合金中的铬消耗并损害耐腐蚀性。自 80 年代中期以来,已经开发出用于奥氏体不锈钢表面硬化的低温热化学处理,包括气体渗碳和等离子氮化。这些过程可以诱导形成无沉淀间隙过饱和亚稳态扩展奥氏体(也称为 S 相),具有优异的硬度和改善的耐磨性,同时保持耐腐蚀性。
进行了直齿轮耐久性试验和滚动体表面疲劳试验,以研究真空感应熔炼、真空电弧熔炼 (VIM-VAR) M50NiL 钢在先进飞机应用中用作齿轮钢,以确定其耐久性特性。并将结果与标准 VAR 和 VIM-VAR AISI 9310 齿轮材料的结果进行比较。使用由 VIM-VAR M50NiL 和 VAR 以及 VIM-VAR AISI 9310 制造的直齿轮和滚动接触杆进行了测试。齿轮节圆直径为 8.9 厘米 (3.5 英寸)。齿轮试验条件为入口油温为 320 K (116 F ),出口油温为 350 K (170 F ),最大赫兹应力为 1.71 GPa (248 ksi),转速为 10 000 rpm。在环境温度下进行台式滚动元件疲劳试验,杆速为 12 500 rpm,最大赫兹应力为 4.83 GPa (700 ksi)。VIM-VAR M5ONiL 齿轮的表面疲劳寿命分别是 VIM-VAR 和 VAR AISI 9310 齿轮的 4.5 倍和 11.5 倍。VIM-VAR M5ONiL 滚动接触杆的表面疲劳寿命分别是VIM-VAR 和 VAR AISI 9310。VIM-VAR M50NiL 材料表现出良好的抗疲劳剥落断裂性能,疲劳寿命远远优于 VIM-VAR 和 VAR AISI 9310 齿轮和滚动接触杆。
摘要:本研究采用定向能量沉积(DED)工艺在SCM420基体上沉积Fe-8Cr-3V-2Mo-2W工具钢粉末。本研究重点研究了沉积的Fe-8Cr-3V-2Mo-2W的力学性能以及热处理对其的影响。观察了沉积后热处理引起的沉积区域微观结构特征的变化。然后分析了热处理对力学性能的影响,并对沉积材料进行了硬度、磨损、冲击和拉伸试验。将这些性能与商用工具钢粉末M2沉积材料和渗碳试件的性能进行了比较。在沉积的Fe-8Cr-3V-2Mo-2W层中,通过后热处理获得了增加的马氏体相分数,并且碳化物析出量也增加了。这使得热处理后的硬度从48 HRc增加到62 HRc,耐磨性也显着提高。吸收的冲击能量从热处理前的 11 J 降低到热处理后的 6 J,但抗拉强度却从 607 MPa 大幅提高到 922 MPa。与 M2 沉积表面相比,Fe-8Cr-3V-2Mo-2W 沉积物的表面硬度降低了 3%,断裂韧性降低了 76%,但抗拉强度提高了 56%。与渗碳 SCM420 相比,Fe-8Cr-3V-2Mo-2W 沉积物的表面硬度和耐磨性提高了 3%,断裂韧性降低了 90%,抗拉强度提高了 5%。这项研究表明,与渗碳相比,通过 DED 进行的表面硬化可以表现出相似或更优异的机械性能。
开发具有以下特征的新型高温合金:(1)。高机械强度完整性;(2)。高抗氧化性;(3)。高抗渗碳性。所设计的合金有望应用于在高温(超过 750 ºC,例如 800 ºC)和高压(30 MPa)下在 sCO 2 中运行的热交换器。
卓越性能 Kanthal ® APMT 和 Kanthal ® APM 的性能在含硫和渗碳环境中尤其出色,在这些环境中,氧化铝涂层比传统合金的氧化铬涂层提供更好的保护。此外,Kanthal ® APMT 在许多应用中比 NiCr(Fe) 高温合金具有更好的形状稳定性,部分原因是其密度较低且热膨胀率较低。Kanthal ® APMT 和 Kanthal ® APM 合金在极端温度下具有独特的强度和耐腐蚀性组合,适用于各种高温结构部件。
VDM ® 合金 602 CA 尤其具有抗氧化性能,在高达 1,200 °C (2,192 °F) 的整个应用范围内,其抗氧化性能均优于 VDM ® 合金 601。即使在循环加热和冷却等极端条件下,VDM ® 合金 602 CA 也能保持此性能,这是由紧密粘附的氧化铝层引起的,该氧化铝层非常耐崩裂。高温氧化试验表明,与其他高温材料相比,该材料在循环应力下的质量损失最低。由于含有铬和铝,VDM ® 合金 602 CA 在高温下氧化含硫气氛中也具有很强的耐受性。VDM ® 合金 602 CA 可进一步提高 VDM ® 合金 601 良好的抗渗碳性能。材料的抗金属尘化性能也是如此。
AMS2700 1 耐腐蚀钢的钝化 ASTM B912 1 通过电解抛光对不锈钢合金进行钝化 电镀 AMS2460 1 镀铬 AMS-QQ-C-320 1 镀铬(电沉积) AMS2403 1 镀镍(通用) AMS-QQ-N-290 1 镀镍(电沉积) AMS2418 1 镀铜 ASTM B545 1 锡电沉积涂层标准规范 MIL-T-10727 1 锡镀层:电沉积或热浸,用于黑色金属和有色金属 MIL-G-45204 1 镀金,电沉积 ASTM B700 1 银电沉积涂层标准规范 AMS-QQ-S-365 1 银镀层,电镀,一般要求 ASTM B633 1 钢铁上锌电镀层的标准规范 AMS-QQ-Z-325 1 锌涂层,电镀层 ASTM F1941 1 机械紧固件上电镀层的标准规范 AMS2417 1 镀层,锌镍合金 AMS2461 1 镀层,锌镍合金(12 至 16% Ni) AMS-QQ-P-416 1 镀层,镉(电镀) AC7108/10 化学镀 AMS2404 1 镀层,化学镀镍漆 MIL-DTL-18264 1 表面处理,有机,武器系统,应用和控制 MIL-PRF-22750 1 涂层:环氧树脂,高固体MIL-PRF-23377 1 底漆涂层:环氧树脂,高固体 MIL-PRF-85285 1 面漆,飞机和支持设备 UBC90992 2 整流罩,底漆和面漆应用 UBC90990 2 聚氨酯雨蚀涂层干膜润滑剂的应用 MIL-PRF-46010 1 润滑剂,固体薄膜,热固化,防腐 (S-1738) AC7108/7 IVD 铝 MIL-DTL-83488 1 涂层,铝,高纯度(离子气相沉积 (IVD)) 热处理 AMS2770 1 锻造铝合金零件的热处理 AMS2771 1 铝合金铸件的热处理 AMS2759 1 热处理沉淀硬化耐腐蚀、马氏体时效和二次淬火钢件 AMS2769 1 真空下零件热处理 AMS2801 1 钛合金零件热处理 AMS-H-81200 1 钛及钛合金热处理 HIP GPS70001 2 材料要求,Ti-6Al-4V ELI LPBF GPS70003 2 材料要求,铝 F357 LPBF AMS4992 2 铸造,结构熔模,钛合金 6Al-4V 热等静压 AC7102/1 钎焊 AWS C3.7 2 铝钎焊规范 AC7102/3 表面处理 AMS-S-6090 2 渗碳级钢件的渗碳和热处理 核心处理 UBC90983 2* Fab,核心处理 UBC90982 2* Fab,Cycom 5320,夹层复合材料制造UBC90978 2* 湿式覆铜板,Cond,Perm UBC90980 2* Fab,Cycom 5320,层压板 UBC90982 2* Fab,Cycom 5320,夹层 UBC90985 2* 制造,SQRTM,5320-1 UBC90986 2* Tencate EX1522/4581 蜂窝状天线罩结构 UBC90988 2* 囊式制造,Cycom 5320
INCONEL® 镍铬合金 625 (UNS N06625/W.Nr. 2.4856) 因其高强度、出色的可加工性(包括连接)和出色的耐腐蚀性而被广泛使用。使用温度范围从低温到 1800°F (982°C)。成分如表 1 所示。INCONEL 合金 625 的强度源于钼和铌对其镍铬基质的硬化作用;因此无需进行沉淀硬化处理。这种元素组合还使其对各种异常严重的腐蚀环境以及氧化和渗碳等高温效应具有出色的抵抗力。 INCONEL 625 合金的特性使其成为海水应用的绝佳选择,包括不受局部侵蚀(点蚀和缝隙腐蚀)、高腐蚀疲劳强度、高抗拉强度和抗氯离子应力腐蚀开裂。它用作系泊电缆的钢丝绳、机动巡逻炮艇的螺旋桨叶片、潜艇辅助推进马达、潜艇快速断开配件、海军多用途船的排气管、海底通信电缆护套、潜艇传感器控制器和蒸汽管波纹管。潜在应用包括弹簧、密封件、水下控制器的波纹管、电缆连接器、紧固件、弯曲装置和海洋仪器组件。高拉伸、蠕变和断裂强度;出色的疲劳和