低温气体多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo性能及抗空蚀能力的影响

发布时间：2017-08-23 22:05

  本文关键词：低温气体多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo性能及抗空蚀能力的影响

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【摘要】：我国水力发电设备的设计制造能力已经达到世界先进水平,但水轮机转轮的磨蚀和裂纹问题始终未得到有效解决。本研究通过对ZG04Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢进行低温气体多元共渗处理,研究处理后的材料与未处理材料的拉伸性能、疲劳性能、磨损性能、抗腐蚀性能以及抗气蚀能力方面的差异,结果表明：ZG04Cr13Ni5Mo经低温气体多元共渗后,表面获得约70μm的硬化层,心部组织没有变化,仍然保持低碳板条马氏体和少量δ铁素体。渗层由表面的氧化层、弥散分布含碳ε-Fe2-3 (N, C)化合物层和扩散层组成。渗层中的化合物层具有最高的硬度,为1250HV0.1,约为心部硬度的5倍；ZG04Cr13Ni5Mo样品经低温气体多元共渗后,材料的抗拉强度、塑性几乎没有改变,冲击功有一定下降,主要是由于渗层组织降低了冲击试样的裂纹形成和扩展功；经低温气体多元共渗后,疲劳性能和耐磨性有显著提高,主要是由于渗层具有极高的硬度并使材料表面处于压应力状态,提高了材料的抗疲劳和抗磨损能力；多元共渗处理的样品,耐腐蚀性能有所下降,主要是由于渗入的C、N元素与基体中的Cr生成化合物,降低了钢中的有效Cr含量,同时破坏了不锈钢表面钝化膜,降低了抗腐蚀能力。由于空蚀机理的复杂性,目前还很难把材料的某一物理、化学特性与抗空蚀能力对应起来,但从空蚀的机械作用理论分析,对于同一材料,提高材料的硬度的疲劳性能对提高材料的空蚀能力是有利的。本次试验很好的证明了这一点,ZG04Cr13Ni5Mo经低温气体多元共渗后,经超声波空蚀试验表明其耐空蚀能力比未经共渗处理的试样有有大幅提高。
【关键词】：马氏体不锈钢 气体多元共渗 空蚀 水轮机转轮 机械性能
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG156.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 引言10-11
• 1.2 转轮材料的性能要求11-13
• 1.2.1 较高的强度和抗疲劳性能11-12
• 1.2.2 抗空蚀和泥沙磨损性能12
• 1.2.3 铸造和焊接性能12-13
• 1.3 转轮的空蚀破坏13-15
• 1.3.1 空蚀机理13-15
• 1.3.2 空蚀与磨损的关系15
• 1.4 转轮材料的发展历程15-16
• 1.5 抗空蚀技术的研究进展16-19
• 1.5.1 开发新的抗空蚀材料16-17
• 1.5.2 表面改性技术提高材料抗空蚀能力17-19
• 1.6 本课题研究的主要内容、方法和意义19-21
• 第二章 试验装置及试验方21-28
• 2.1 试验材料21-22
• 2.1.1 样材21-22
• 2.1.2 试样加工和多元共渗处理22
• 2.2 拉伸试验22-23
• 2.3 冲击试验23
• 2.4 疲劳试验23-25
• 2.5 磨损试验25-26
• 2.6 中性盐雾腐蚀试验26
• 2.7 金相检验26-27
• 2.8 空蚀试验27-28
• 第三章 多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo性能及抗空蚀能力的影响28-44
• 3.1 ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢成分、组织和性能特点28-29
• 3.2 ZG04Cr13Ni5Mo多元共渗的组织和显微硬度29-31
• 3.2.1 金相组织29-31
• 3.2.2 显微硬度分析31
• 3.3 多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo强度和塑性性能影响31-33
• 3.4 多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo冲击韧性性能影响33-35
• 3.5 多元多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo疲劳性能影响35-36
• 3.6 多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo抗磨性能影响36-39
• 3.7 多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo抗腐蚀性能影响39-40
• 3.8 多元共渗对ZG04Cr13Ni5Mo抗空蚀性能影响40-44
• 3.8.1 超声波空蚀试验结果40
• 3.8.2 空蚀性能与材料其它性能的关系40-44
• 结论44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-48

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