固溶处理对316L不锈钢电弧打印件组织及性能的影响

发布时间：2020-11-20 07:36

　　 相比于传统制造技术,增材制造能大幅缩短制造周期、降低生产成本,在一些复杂结构零件制造方面优势明显。然而,增材制造本身逐层累加的特点决定了其需要经历循环加热和快速冷却,致使增材制造金属材料会产生非平衡组织,并或多或少的伴随有晶粒粗大、晶粒定向生长、成分偏析等现象,将不同程度地影响增材制造金属的性能。热处理作为一种历史悠久的材料改性方法,可在不影响增材制造过程本身,且无需改变增材制造设备及其工艺的情况下,有效调整增材制造金属的组织、力学性能与耐蚀性能,使得增材制造产品更加符合使用要求。.本研究选用Metrode公司生产的316L焊丝,采用电弧打印、冷金属过渡(CMT)成形块体打印件。对部分打印件进行1050℃保温0.5 h和1h固溶处理。采用OM、SEM、EBSD,分析不同状态下打印件的显微组织和析出相种类、分布及含量;并对不同状态下的打印件进行拉伸、冲击和显微硬度试验,研究其力学性能变化;采用电化学动电位再活化法(EPR)、动电位Tafel曲线法及电化学阻抗谱法(EIS)等对打印件的晶间腐蚀和点腐蚀敏感性进行研究与分析。主要研究结果如下:(1)316L不锈钢打印件凝固模式为铁素体—奥氏体(FA)凝固模式。沉积态打印件熔覆层中部和底部组织存在差异,中部为奥氏体加树枝状和条带状δ铁素体,底部为奥氏体加条带状和蠕虫状δ铁素体,且δ铁素体比中部更加细密。(2)1050℃保温0.5h固溶处理后,δ铁素体形貌变为蠕虫状、岛状,且含量减少。1050℃保温1h固溶处理后,δ铁素体几乎消失殆尽。(3)沉积态316L不锈钢打印件组织中的析出相为σ相和Cr23C6,分布于铁素体和奥氏体相界以及铁素体晶内,且都有聚集现象。经过1050℃保温0.5 h固溶处理后,σ相含量明显下降,Cr23C6主要分布于铁素体和奥氏体相界且更加聚集,少量分布于δ铁素体及奥氏体晶内,含量有所减少。1050℃保温1h固溶处理后,σ相消失,打印件组织为奥氏体加少量均匀分布的Cr23C6。(4)经过1050℃保温1h固溶处理后,打印件抗拉强度和屈服强度降低,但伸长率增大,冲击韧性最佳。同一处理状态下沿Z向的拉伸性能及冲击性能优于Y向。不同处理状态下的打印件显微硬度变化不大,固溶处理态平均硬度值略有降低。打印件沿Y向的显微硬度在两焊道之间区域出现最大值,沿Z向的显微硬度值在两沉积层之间区域出现硬度最高值。沿Z向和Y向平均显微硬度值无大的差异,表明打印件组织较为均匀。(5)与沉积态相比,固溶处理使得析出相Cr23C6和σ相溶解进奥氏体基体,增加了打印件耐晶间腐蚀性能,1050℃保温1h固溶处理的打印件耐晶间腐蚀性能最佳,沉积态最差。316L不锈钢打印件在3.5%(质量分数)NaCl溶液中能明显观察到点蚀坑的出现,经过1050℃保温1h固溶处理,耐点蚀性能得到提升,组织中未观察到点蚀坑。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG142.71;TG156.94
【部分图文】：

成形过程采用的保护气体类型为 Ar 98%+图 2-1 电弧增材制造打印示意图Fig.2-1 Schematic diagram of arc additive manufacturing

2 试验材料及试验方法方法6L 不锈钢打印件制备接快速成形受到多个参数的影响。选择合适的成形参数对试样的制备至关制造打印示意图如图 2-1 所示，电弧打印件实物图如图 2-2 所示。试验选用产的 1.0 mm 的 316L 焊丝，其成分如表 2-1 所示。成形方式为电弧打印CMT）。焊接快速成形系统所采用的成形工艺参数为：焊接电流 150 A，in，焊道搭接率 40%。成形过程采用的保护气体类型为 Ar 98%+O22%，。

镜对拉伸试样断口形貌进行观察，结合金相组织分析其断裂机理并且对比不同固间对打印件拉伸性能的影响。图 2-3 取样位置示意图Fig.2-3 Schematic diagram of sampling location
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本文编号：2891162