残余应力对Cr-Mo-V系热作模具钢水道腐蚀的影响

发布时间：2022-02-15 03:19

　　对Cr-Mo-V系热作模具钢试样表面分别进行砂纸打磨和研磨抛光处理,通过三点弯曲方法在试样表面形成拉伸残余应力,并浸泡在去离子水中以模拟模具型腔下方水道实际工况,研究了残余应力水平和表面状态对点蚀数量和面积的影响,分析了腐蚀区域化学成分。结果表明:2种表面的点蚀数量均随残余应力增加呈现先上升后下降的趋势,粗糙表面（砂纸打磨表面）的点蚀面积与点蚀数量呈正比关系,光滑表面（研磨抛光表面）在残余应力高于600 MPa时,其点蚀面积随着点蚀数量的下降而上升;相比光滑表面,粗糙表面更易腐蚀,残余拉应力会加速腐蚀而形成点蚀,但不会造成开裂;光滑表面点蚀坑内存在大量铁和铬的氧化物,氧化物较疏松,点蚀坑内产生大量裂纹,裂纹止于点蚀边缘。 

【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(S2)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

砂纸打磨试样残余应力与点蚀数量/面积的关系

X4试样第1个半圆内的点蚀形貌见图2。手工砂纸打磨后的试样表面较为粗糙，有明显的划痕，点蚀坑为黑色，没有观察到裂纹。由于表面较为粗糙，点蚀更容易在沟槽位置发生，沟槽处氧化膜容易发生破裂而成为氧化的突破点；同时该部位存在表面凸起与凹陷，不同的高度差造成电位差不同，更容易形成腐蚀原电池而加速腐蚀的发生。2.2 研磨抛光试样浸泡试验结果

研磨抛光试样在去离子水中浸泡后的表面较光洁，发生点蚀的数量较少，共统计到点蚀27个，但仅有19个发生在表面，其余发生在边缘。相比粗糙的表面，光洁表面发生点蚀的数量明显减少，说明表面粗糙度的降低能明显提高耐腐蚀性能，这与SHOJI等[15]研究发现表面粗糙度越高越易形成应力腐蚀裂纹的结论相符。研磨抛光试样表面的点蚀形貌如图3所示。选取G3试样进行扫描电镜观察，观察其点蚀形貌。由图4可以看到，点蚀和基体之间有明显的界限。在点蚀范围内，氧化物较疏松，存在较多裂纹，这些裂纹是氧化产物之间发生挤压形成的，并且裂纹出现了分支；裂纹仅在点蚀范围内扩展，扩展到基体即终止。点蚀也有严重与轻微之分。1#位置在点蚀裂纹内，腐蚀程度较深，EDS分析结果显示此处是铁和铬的氧化物；2#位置在裂纹外面，EDS分析结果显示仍为铁和铬的氧化物，但铁含量更多；3#位置处的铁元素含量进一步增多，氧元素含量减少，说明氧化腐蚀程度在减轻。图4 G3试样表面SEM形貌及EDS谱

【参考文献】：
博士论文
[1]奥氏体不锈钢切削表面应力腐蚀裂纹萌生的实验分析及预测研究[D]. 张文谦.华中科技大学 2018



本文编号：3625808