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17-4PH沉淀硬化不锈钢作为反应堆用结构材料,被西方大国如美国和法国广泛应用于PWR等核电站的阀杆等部件。这主要是由于其具有良好的机械性能、杰出的高温性能,简单的热处理工艺和对一回路高温水的良好耐腐蚀性。但是随着服役时间的延长,高强度的17-4PH不锈钢将可能产生热时效脆化。稳压器顶部的安全阀阀杆因处于较高的工作温度区(350℃左右),17-4PH不锈钢阀杆热时效脆化损伤就更加严重。所以,研究17-4PH不锈钢的热时效脆化是必要的。
对17-4PH不锈钢在1040℃固溶处理后进行了350-595℃的回火处理,该钢在一定的温度和时间会达到不锈钢的峰值硬度,在随后的保温过程中,不锈钢的硬度下降。通过XRD和TEM观测分析了17-4PH不锈钢在595℃保温过程中的相变,在保温过程中,板条状马氏体基体变化不大,但在马氏体内部析出大量的和基体有取向关系的ε-Cu颗粒,其取向关系为:(101)_M∥(111)_(Cu),[111]_M∥[110]_(Cu).并且由马氏体基体内部析出和马氏体有(101)_M∥(511)_c,[111]_M∥[149]_C.取向的纤维状的二次碳化物M_(23)C_6。由热力学计算出17-4PH不锈钢中ε-Cu形核驱动力△G_m-13226.2J/mol。并求出不锈钢在中温回火处理过程中ε-Cu颗粒析出的激活能为137.8KJ/mol。细小共格的ε-Cu相的弥散析出和少量和基体有取向关系的M_(23)C_6在马氏体内析出,使其达到峰值硬度。在随后的保温过程中,主要的硬化相ε-Cu相发生Ostwald熟化,颗粒体积长大,由于碳化物的析出,马氏体基体的含碳量下降,导致了马氏体基体的硬度的下降。
17-4PH不锈钢在350℃时效6个月后,spinodal分解开始沿晶界进行,其形貌为黑白相间的层片状组织,其方向为平行于晶界的法线方向还有少量的逆变奥氏体产生。在350℃时效15个月后,spinodal分解进行较充分,逐渐由晶界发生转向晶内;基体中析出有严格取向的细小的G相,它和ε-Cu的取向关系为:(111)_G∥(111)_(ε-Cu),[011]_G∥[011]_(ε-Cu),,此外基体中还析出层片状的σ相并有17%的逆变奥氏体产生。
17-4PH不锈钢在中温长期时效过程中,其机械性能会随着时效时间的延长会发生变化:不锈钢的动态断裂韧性随时效时间的延长呈指数衰减形式下降,产生时效脆化;其拉伸强度随时效时间的延长而增加,时效温度越高,强度增量越大;同时,该钢的延伸率和断面收缩率降低。
17-4PH不锈钢在中温长期时效过程中不锈钢136和174ph哪个好,其耐蚀性随时效时间的延长而降低。其主要原因是不锈钢在长期时效过程中析出了大量的第二相,这些第二相与基体之间存在电位差,降低了不锈钢的耐蚀性。
盐浴渗氮处理后,17-4PH不锈钢渗层中主要物相为含扩展(含氮)马氏体、CrN,Fe_4N,以及Fe_3O_4。并且处理温度越高,不锈钢渗氮层中形成的Fe_3O_4以及CrN含量越多。含氮马氏体的晶格常数随氮化处理温度的提高而上升,该钢在盐浴渗氮中的激活能为190.9kJ/mol。
17-4PH不锈钢进行盐浴渗氮处理后,能得到较厚的渗氮层,处理温度越高,渗氮层越厚。其滑动磨损量大大下降,即由H1100状态时的21.1mg降低到580℃盐浴渗氮处理后的1.0mg,但是试样在0.5MH_2SO_4+1%NaCl介质中的耐蚀性能降低。
17-4PH不锈钢在350℃和400℃进行离子渗氮处理后,能得到10微米左右的渗氮层,这一渗氮层的硬度较高,可以大大改善耐磨性,其耐磨性和盐浴渗氮后的耐磨性相当。该不锈钢在高于400℃进行离子渗氮处理时会产生CrN。苏州市东锜模具钢材有限公司是一家有十多年的经营历史,专注销售进口、国产优质模具钢材的公司,公司拥有40多台大小型锯床,二十多台铣磨机和CNC加工设备,并配有检测专业人才,真正做到从下料,加工,送货等“一站式”服务,节省了客户的宝贵工作时间,大大提高了生产效率,深受广大客户的好评!
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