17-7PH不锈钢泵轴弯曲失效及显微组织研究

发布时间：2017-10-20 06:47

  本文关键词：17-7PH不锈钢泵轴弯曲失效及显微组织研究

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【摘要】：用于立式多级耐腐蚀泵的泵轴在试运行的过程中发生弯曲,且径向跳动超过技术要求。现场硬度测定表明弯曲失效的泵轴硬度低于技术要求的下限。论文以失效泵轴为研究对象,通过光学显微镜(OPM),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD)等测试手段分析研究了失效泵轴材料(17-7PH沉淀硬化不锈钢)的组织结构特点,并测定了失效泵轴材料的硬度、拉伸力学性能。分析研究结果表明低的硬度以及拉伸强度与泵轴材料异常组织有关。论文进行模拟热处理试验,并与标准热处理工艺(固溶+调整+时效)下所获得的泵轴材料的组织以及力学性能进行比较,确定泵轴出现异常组织的原因,最终得出泵轴弯曲失效的原因。论文主要结论如下：1.失效泵轴基体硬度为HRC 22～26,远低于技术要求(HRC 30～35)。泵轴弯曲失效以及径向跳动超标与泵轴基体硬度偏低有关。2.失效泵轴材料主要由板条马氏体、δ-铁素体以及逆转变奥氏体组成,其奥氏体含量达32.6%。板条马氏体中并未观察到沉淀硬化相,或其它预沉淀组织。3.标准热处理工艺所获得的泵轴材料残余奥氏体含量为24.6%,其条状马氏体中出现时效硬化组织——调幅分解组织。泵轴材料基体平均洛氏硬度为31.3满足技术要求,相对失效泵轴材料,拉伸强度显著提高。4.固溶处理以及调整处理工艺的改变与泵轴材料异常组织的出现无关,即与大量的逆转变奥氏体的出现无关。5.高于标准时效处理温度,逆转变奥氏体含量将随时效温度的提高而增加,且伴有过时效组织出现。其泵轴材料的硬度也随时效温度的提高而降低。6.失效泵轴材料热处理工艺不规范是导致其出现异常组织、低的硬度以及强度的主要原因。7.泵轴的失效性质属强度、刚度不足,低强度及刚度泵轴材料引起泵轴弯曲失效、径向跳动超差。
【关键词】：17-7PH不锈钢 显微组织 调幅分解 泵轴 弯曲失效
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.1.1 不锈钢的发展过程10
• 1.1.2 不锈钢的应用与发展趋势10-11
• 1.2 不锈钢的基本属性11-12
• 1.3 铸态不锈钢组织缺陷及其失效形式12-14
• 1.3.1 一般金属构件的失效形式12
• 1.3.2 铸态不锈钢组织缺陷及原因12-13
• 1.3.3 铸态不锈钢常见的失效形式13-14
• 1.4 17-7PH沉淀硬化不锈钢的热处理14-15
• 1.5 泵轴失效背景15-17
• 1.5.1 泵轴标准工艺及失效现象15-16
• 1.5.2 现场观测16-17
• 1.6 论文的研究目的及内容17-18
• 第2章 实验方法18-22
• 2.1 实验材料与样品制备18
• 2.1.1 实验材料18
• 2.1.2 金相样品18
• 2.1.3 透射电镜18
• 2.2 模拟热处理工艺条件18-20
• 2.3 分析测试方法20-22
• 2.3.1 力学性能测试20
• 2.3.2 组织结构分析20-22
• 第3章 失效泵轴组织结构及性能分析22-29
• 3.1 失效泵轴硬度测定结果(HRC)22-24
• 3.2 XRD相组成分析24-25
• 3.3 显微组织分析25-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 模拟热处理实验29-60
• 4.1 标准热处理工艺组织及性能分析29-38
• 4.1.1 力学性能分析29-31
• 4.1.1.1 洛氏硬度测定29-30
• 4.1.1.2 拉伸力学性能30-31
• 4.1.2 XRD相组成分析31-32
• 4.1.3 显微组织分析32-38
• 4.2 固溶处理温度对组织及硬度的影响38-41
• 4.2.1 洛氏硬度测定38-39
• 4.2.2 XRD相组成分析39-40
• 4.2.3 显微组织分析40-41
• 4.3 调整处理温度对组织及硬度的影响41-45
• 4.3.1 洛氏硬度测定41-42
• 4.3.2 XRD相组成分析42-44
• 4.3.3 显微组织分析44-45
• 4.4 时效处理温度对组织及硬度的影响45-54
• 4.4.1 洛氏硬度测定45-46
• 4.4.2 XRD相组成分析46-50
• 4.4.3 显微组织分析50-54
• 4.5 时效处理时间对组织及硬度的影响54-59
• 4.5.1 洛氏硬度测定54-55
• 4.5.2 XRD相组成分析55-57
• 4.5.3 显微组织分析57-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第5章 失效原因分析60-66
• 5.1 根据模拟热处理工艺推断失效可能原因60
• 5.2 失效泵轴与时效680℃组织性能对比60-65
• 5.2.1 金相组织比较60
• 5.2.2 显微硬度比较60-62
• 5.2.3 扫描电镜及EDS能谱比较62-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 高娃,罗建民,杨建君;双相不锈钢的研究进展及其应用[J];兵器材料科学与工程;2005年03期

2 冯光勇;申庆援;潘文涛;;17-7PH的热处理工艺[J];金属加工(热加工);2012年11期

3 李博;王堂伟;刘湃;赵玉才;马建军;;新型国产不锈钢材料在汽车排气系统中的应用[J];汽车科技;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 孙兆栋;316L和410不锈钢在海水中阴极极化行为的研究[D];中国海洋大学;2009年

2 靳随城;含铜铁素体不锈钢的微观组织研究[D];东北大学　;2009年

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本文编号：1065854