激光喷丸处理304不锈钢板应力腐蚀试验研究

发布时间：2017-03-20 05:00

  本文关键词：激光喷丸处理304不锈钢板应力腐蚀试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢常见的失效形式。应力腐蚀通常都是在低于屈服极限的应力水平和腐蚀介质共同作用下产生的,事故往往在没有宏观预兆时突然发生,其破坏严重,对人员和财产会造成不可忽视的损失。激光冲击强化技术是一种新型绿色的表面强化技术,具有常规加工方法无可比拟的优点。近年来,国内外对于激光喷丸处理提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等已取得很大的研究进展,但对于激光喷丸工艺对304不锈钢应力腐蚀性能的影响,至今尚缺乏系统的研究。本文采用7种不同能量密度和2种不同搭接率激光喷丸参数,对304奥氏体不锈钢进行喷丸强化加工,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析,研究了激光喷丸处理对304不锈钢表面性能的影响。同时,通过在3.5%NaCl溶液中慢应变速率拉伸试验,得到了不同激光喷丸参数对304奥氏体不锈钢应力腐蚀敏感性的影响规律,并将结果与传统机械喷丸处理结果进行对比,得到如下研究成果:(1)经激光喷丸处理后,304试样表面存在微小的凹坑,产生了微量塑性变形,内部所积累的畸变能较小,不足以使奥氏体发生转变,试样表层没有发生明显的马氏体相变。(2)激光喷丸处理对试样表层晶粒有细化作用。随着激光喷丸能量密度和搭接率增加,304不锈钢试样表层晶粒尺寸减小。试样经过激光喷丸处理后,其表层显微硬度明显提高,随着喷丸能量密度或喷丸搭接率增加,试样表层显微硬度呈升高趋势。(3)通过激光喷丸处理后,304不锈钢试样在3.5%NaCl溶液中应力腐蚀敏感性明显减小。随着喷丸能量密度或喷丸搭接率的增加,试样应力腐蚀敏感性降低。试样断口微观形貌显示,经激光喷丸处理后试样在3.5%NaCl溶液中的断口表面较平齐,没有剪切唇,呈现脆性断裂特征。(4)激光喷丸处理对304不锈钢应力腐蚀敏感性影响归功材料力学性能的强化和晶粒细化。奥氏体不锈钢在NaCl溶液中的应力腐蚀断裂可以用“滑移-溶解-断裂”机理来解释,经过激光喷丸处理能强化材料的力学性能,有效缓解滑移台阶生成,晶粒细化降低了裂纹扩展速率,所以试样应力腐蚀敏感性降低。(5)激光喷丸和机械喷丸对304不锈钢应力腐蚀敏感性影响机理存在较大差别:机械喷丸会产生严重塑性变形,从而诱发马氏体相变,激光喷丸处理不会产生明显的马氏体相变。两种喷丸处理均能使试样表层晶粒得到细化,晶粒细化能降低应力腐蚀敏感性,而马氏体的存在会提高应力腐蚀敏感性。因此随着激光喷丸能量密度增加,应力腐蚀敏感性逐步降低;而随着机械喷丸压力增大,应力腐蚀敏感性呈现先降低后升高的趋势。
【关键词】：304不锈钢 激光喷丸 马氏体相变 晶粒细化 应力腐蚀
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG66
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题的研究背景和意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 奥氏体不锈钢应力腐蚀研究12-13
• 1.2.2 机械喷丸对材料性能的研究13-14
• 1.2.3 激光喷丸对材料性能的研究14-15
• 1.3 论文研究目的和内容15-19
• 1.3.1 论文研究目的15-16
• 1.3.2 论文技术路线16
• 1.3.3 论文主要内容16-19
• 第2章 304不锈钢板激光喷丸试验19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 激光喷丸工作原理及试验装置19-20
• 2.3 激光喷丸工艺参数选择20-22
• 2.4 试样制备和激光喷丸处理22-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 激光喷丸处理对304不锈钢表面性能的影响27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 试验设备和测试方法27-30
• 3.2.1 试验材料及性能27
• 3.2.2 金相组织分析27-28
• 3.2.3 显微硬度测试28-30
• 3.3 激光喷丸处理对材料表面性能的影响30-36
• 3.3.1 激光能量密度对材料表面性能的影响30-34
• 3.3.2 激光喷丸搭接率对材料表面性能的影响34-36
• 3.4 机械喷丸与激光喷丸对材料表面性能的影响对比讨论36-38
• 3.5 分析与讨论38-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第4章 激光喷丸对304不锈钢应力腐蚀敏感性的影响41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 应力腐蚀敏感性指数41-42
• 4.3 慢应变速率拉伸试验设备42-44
• 4.3.1 试验装置和材料42-44
• 4.3.2 试验方法44
• 4.4 应力腐蚀试验结果44-49
• 4.4.1 激光喷丸能量密度对应力腐蚀敏感性的影响44-46
• 4.4.2 激光喷丸搭接率对应力腐蚀敏感性的影响46-47
• 4.4.3 激光喷丸与机械喷丸对材料应力腐蚀敏感性的影响对比讨论47-49
• 4.5 断.形貌分析49-54
• 4.6 分析与讨论54-56
• 4.7 本章小结56-59
• 第5章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59-60
• 5.2 研究展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果67

【共引文献】

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本文编号：257158