不同冶炼方法的15-5PH不锈钢中夹杂物对疲劳性能的影响

发布时间：2025-01-06 00:51

　　15-5PH是一种强度韧性匹配良好、耐蚀性能较为优异的沉淀硬化不锈钢,在航空、航天、舰船等领域应用十分广泛。目前国内的冶炼工艺多使用了真空感应（VIM）+真空自耗（VAR）的冶炼工艺,生产成本较高,产量较小,限制了该钢在民用领域的推广。为了降低15-5PH高强度不锈钢的冶炼成本,使其应用更加广泛,迫切需要引入冶炼成本较低的电炉（EAF）+VOD+真空自耗（VAR）的冶炼工艺进行生产,而这2种冶炼工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢力学性能、高低倍组织、疲劳性能等会带来较大影响。本文对比分析这2种冶炼工艺的15-5PH不锈钢棒材,分为Φ150mm和Φ350mm 2种规格、共4种棒材的力学性能、夹杂物的粒径分布、疲劳性能以及氢脆敏感性,并通过OM、Aspex、SEM、TEM、XRD、TDS等手段对试验钢的微观组织、断口形貌比对分析,初步建立钢中非金属夹杂物与15-5PH不锈钢冲击韧性、断裂韧性以及疲劳性能的关系;对比了15-5PH不锈钢的氢脆敏感性。主要结论如下:经热处理后,对于Φ150mm的试验钢棒材,双真空实验钢的强度略低于单真空的试验钢,塑韧性相当,但双真空试验钢的冲击韧性和断裂韧性均高于...

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 选题背景及意义
    1.3 沉淀硬化不锈钢的国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内高强度不锈钢的研究进展
    1.4 马氏体沉淀硬化不锈钢的强韧化机理
        1.4.1 强化机理
        1.4.2 韧化机理
    1.5 钢中的洁净度和疲劳性能
        1.5.1 钢的洁净度
        1.5.2 疲劳性能的研究状况
        1.5.3 疲劳的分类
        1.5.4 夹杂物对钢疲劳性能的影响
    1.6 高强度钢的氢脆敏感性的研究
        1.6.1 钢铁材料氢脆敏感性的影响因素
        1.6.2 钢铁材料氢致延迟断裂的研究现状
    1.7 15 -5PH不锈钢的研究现状
        1.7.1 15 -5PH不锈钢的组织性能的研究现状
        1.7.2 15 -5PH不锈钢的冶炼工艺研究进展
        1.7.3 15 -5PH不锈钢的冶炼工艺的特点
        1.7.4 15 -5PH钢疲劳性能的研究进展
    1.8 本文主要研究内容
第二章 试验材料和方案
    2.1 试验材料
    2.2 试样方法及手段
        2.2.1 热处理工艺
        2.2.2 力学性能
        2.2.3 热处理设备
        2.2.4 显微组织观察
    2.3 本章小结
第三章 试验钢组织与性能研究
    3.1力学性能实验
        3.1.1 Φ150mm试验钢力学性能对比
        3.1.2 Φ350mm试验钢力学性能对比
        3.1.3 时效温度对Φ350mm试验钢力学性能影响
    3.2 低倍组织对比
        3.2.1 Φ150mm试验钢低倍组织对比
        3.2.2 Φ350mm试验钢低倍组织对比
    3.3 微观组织对比
        3.3.1 Φ150mm试验钢夹杂物形貌对比
        3.3.2 Φ350mm试验钢夹杂物形貌对比
        3.3.3 Φ150mm试验钢δ铁素体对比
        3.3.4 Φ350mm试验钢δ铁素体对比
        3.3.5 Φ150mm试验钢晶粒度对比
        3.3.6 Φ350mm试验钢晶粒度对比
        3.3.7 Φ150mm试验钢金相组织对比
        3.3.8 Φ350mm试验钢金相组织对比
    3.4 冲击断口形貌对比观察
        3.4.1 Φ150mm试验钢冲击断口对比
        3.4.2 Φ350mm试验钢冲击断口对比
    3.5 本章小结
第四章 夹杂物的粒径分布
    4.1 试验钢中夹杂物的种类
        4.1.1 Φ150mm试验钢夹杂物种类
        4.1.2 Φ350mm试验钢夹杂物种类
    4.2 夹杂物的成分、分布
        4.2.1 Φ150mm试验钢夹杂物成分、分布
        4.2.2 Φ350mm试验钢夹杂物成分、分布
    4.3 夹杂物的形状
        4.3.1 Φ150mm试验钢夹杂物形状
        4.3.2 Φ350mm试验钢夹杂物形状
    4.4 夹杂物的微观形貌
        4.4.1 Φ150mm试验钢夹杂物形貌
        4.4.2 Φ350mm试验钢夹杂物形貌
    4.5 四种试验钢中夹杂物的粒径分布统计
    4.6 小规格试验钢断裂韧性对比
    4.7 本章小结
第五章 疲劳S-N曲线的测定及裂纹扩展速率分析
    5.1 试验钢疲劳强度的预测
    5.2 试验钢疲劳S-N曲线
    5.3 试验钢疲劳断口的观察
        5.3.1 宏观疲劳断口分析
        5.3.2 微观疲劳断口分析
        5.3.3 试验钢裂纹扩展速率对比
    5.4原位拉伸观测实验
    5.5 本章小结
第六章 两种15-5PH钢氢脆敏感性对比研究
    6.1 引言
    6.2 微观组织对比
    6.3 TDS曲线分析
    6.4 缺口慢拉伸试验
    6.5 慢拉伸试样断口分析
    6.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间研究成果



本文编号：4023536