热处理工艺对35Ni4Cr2Mo合金钢组织及性能影响.docVIP

热处理工艺对35Ni4Cr2Mo合金钢腐蚀是机械零部3种主要失效方式(磨损、腐蚀和疲劳)之一有人统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨，占年产量的20%～40%而且随着工业化的进程腐蚀问题日趋严重化中国每年因腐蚀造成的经济损失不低200亿元[1]因此，20世纪初，各国就对防腐蚀材料进行了研究。 镍具有显著的钝化倾向，镍在稀的非氧化性酸，特别是在中性和碱性溶液之中，腐蚀过程明显变缓。但对于多种苛刻而复杂介质而言，纯镍尚嫌不足。这可通过合金化形成镍基耐蚀合金来解决。镍对铜、铬、钼等元素有较高的固溶度，因而能够组成成分范围广泛的合金。[2] 镍中加入铬、钼的镍铬钼合金仍具有单相奥氏体结构，显示出优异的耐蚀性能。[1]Cr主要起固溶强化作用，是碳化物形成元素，是稳定合金表面最重要的元素，它在机体材料的表面形成抗氧化和抗腐蚀的保护层，能阻止金属元素向外扩散和O、N2、S及其他有害元素向内扩散，能防止材料的氧化和热腐蚀。在镍中加入铬可大大加固钝化膜。钼对镍及镍基合金的强化作用高于铬，而且加钼可以提高镍在酸中的耐腐蚀能力，[3]这实际上消除了局部腐蚀的倾向。Mo主要进入合金固溶体，加强固溶体中原子间结合力，有利于合金耐盐酸，硫酸等的腐蚀。 Ni-Cr-Mo系合金就是优秀的耐腐蚀材料。它具有耐中度氧化性酸和强还原性酸腐蚀的性能，能耐盐酸、硫酸、氢氟酸等的混合酸腐蚀。[4]这种抗腐蚀性在还原性的环境、复杂的混合酸环境以及含有卤素离子的溶液中尤其明显，并且兼有很好的力学性能及加工性能，其综合耐蚀性能远比不锈钢和其它耐蚀金属材料优良，尤其适用于现代工业技术下苛刻的介质环境。[5]广泛应用于航空，航天，能源，石化等领域。 虽然镍铬钼合金比不锈钢及其他抗腐蚀材料的耐腐蚀要好，但是，镍铬钼合金也存在着一些不足。在某些环境如H2S环境中，材料会发生应力腐蚀开裂，形成解理断口影响材料的性能。而且，材料长时间处于腐蚀环境中，表面会遭到腐蚀。不同的热处理工艺会改变钢组织，使钢的性能发生改变。经过合适的热处理工艺后，可以使镍铬钼合金的奥氏体晶粒得到细化，消除或降低残余应力，使其组织和性能得到进一步的改善。因此，我们需要对35Ni4Cr2Mo合金钢的热处理工艺对组织及性能的影响进研究。 35NCD16是法国航空工业常用的一种中碳镍铬钼钢，该合金钢属于高韧性、高强度结构钢种。该合金钢含有较高的Ni、Cr、Mo合金元素，使钢的过冷奥氏体相当稳定，钢的淬透性很高，空淬即可得到马氏体和贝氏体组织。淬火加高温回火或低温回火，可获得高强度或超高强度两个级别，可在大截面上获得均匀的高强度和高韧塑性配合，具有低的冷脆转变温度和高的疲劳强度等。 该钢在调质（淬火+高温回火）或淬火加低温回火状态下使用，主要用于制造截面较大的承受疲劳载荷的关键部件，如轴类、对接接头、专用螺栓、起落架零部件等。尤其是在XX型机的零件中，需要热处理的有110种，其中材料为35NCD16的31种，占28%，而这31种零件中，关键件重要件占29%，该材料的重要地位可见一斑。 该材料现已进行了全面国产化，相应牌号为35Ni4Cr2MoA(E)，由抚顺特种钢厂生产的，为全面了解该材料的性能，更好地应用该材料，我们对该材料的热处理工艺进行了试验，对材料的组织及性能的影响进行研究，确定材料的最佳热处理工艺参数。 。由于含有较高的Cr和Mo且具有合适的配比它在一些强腐蚀性的氧化-还原性介质中具有优异的耐蚀性，因此，自1930年问世后，它在化学和原子能工业中得到广泛应用。[6]在实际问题的应用中，镍铬钼合金又得到了进一步的发展，有了更好的耐腐蚀性能及力学性能。 18Cr2Ni4WA钢 18Cr2Ni4WA钢含有较多的Cr、Ni等合金元素，具有优良的力学性能和工艺性能，被广泛地用于制造高速、重载条件下的船用发动机、航空发动机、坦克发动机及其它大型机械的主要承载件，如曲轴、套齿、转接盘、法兰盘等。其可贵之处不仅在于该钢具有良好的强韧性、低温冲击韧度、回火稳定性以及较低的回火脆性和缺口敏感性，而且还在于获得上述性能时，并不需要在淬火硬化时采用急冷措施。因为18Cr2Ni4WA钢所具有的高淬透性，会使其在空冷时即可淬透。因此，对于截面较大、重载、使用温度变化大、形状复杂、精度高的工件，是不可替代的理想材料。但是，18Cr2Ni4WA钢中的粗大晶粒组织会显著降低钢的强度和韧性，而且其显微组织的遗传倾向较大，该钢的组织晶粒一旦粗大化，就很难通过一次正火彻底消除。现在可以采用940～960℃空冷+750～770℃空冷+940～960℃空冷+750～770℃空冷+860～880℃油冷+540～560℃这样的热处理工艺来细化晶粒，改善材料的力学性能。经过此种工艺的复合热处理后，18Cr2Ni4WA钢的综合力学性能达到了最佳状态，特别是冲击韧度