航空發(fā)動機用新型1Cr14Co4Ni2Mo1WVNbN耐熱不銹鋼的研制.pdf

1、隨著世界各國航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，普通12％Cr馬氏體不銹鋼已不能滿足航空發(fā)動機對其用材的嚴格要求，各國紛紛研制開發(fā)改型的12％Cr馬氏體熱強鋼。1Cr14C04Ni2MolWVNbN具有良好的熱穩(wěn)定及熱強性、抗蠕變、低的缺口敏感性和優(yōu)良的塑韌性，從而在航空發(fā)動機的關(guān)鍵部件上得到了廣泛應(yīng)用。 本文通過對1Cr14C04Ni2MolWVNbN馬氏體熱強鋼在不同參數(shù)的熱處理后的顯微組織觀察和室溫力學(xué)性能試驗，確定了實驗鋼的熱處理工藝、

2、顯微組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系，優(yōu)化出一套標(biāo)準的熱處理工藝制度，并對用標(biāo)準工藝處理后的材料進行了詳細的組織分析和高溫力學(xué)性能評價。研究獲得如下結(jié)論： 1．抗拉強度在450℃以下隨回火溫度的升高而降低；在450～550℃左右，抗拉強度陡然升高，出現(xiàn)峰值，高于550℃又快速下降。屈服強度則隨回火溫度的升高而升高直到500℃達到最大值，此后隨回火溫度的升高呈降低趨勢。延伸率和斷面收縮率隨回火溫度的變化并不顯著。實驗鋼在500～550℃回

3、火后達到二次硬化峰值，抗拉強度、屈服強度在此溫度下達到了最高值，但沖擊值也降到最低值，發(fā)生低溫回火脆性。 2．固溶處理溫度和時間對鋼的強度、塑性影響不大。隨固溶處理溫度的提高，抗拉強度、屈服強度稍有升高；塑性指標(biāo)變化不大；韌性指標(biāo)呈下降趨勢。隨固溶時間的延長，強度和塑性變化不大，沖擊值雖然略有降低，但仍維持在較高的水平。 3．正式淬火回火前增加一次淬火、回火預(yù)處理對室溫顯微組織和力學(xué)性能沒有明顯影響。水冷、油冷和空冷淬火

4、介質(zhì)對室溫性能的影響較小。隨回火后的冷卻速度減慢，抗拉強度、延伸率、斷面收縮率變化不大；屈服強度和硬度顯著提高，沖擊韌性明顯下降發(fā)生高溫回火脆性現(xiàn)象。雖然鋼中已經(jīng)加入了抑制第二類回火脆性的合金元素Mo和W，但仍然不能避免脆性的發(fā)生。 4．透射電鏡觀察顯示實驗鋼經(jīng)過淬火回火處理后獲得回火馬氏體+M<,2>C的顯微組織，回火馬氏體以板條馬氏體為主，也存在少量的孿晶馬氏體；M<,2>C析出相有無規(guī)則粒狀析出和擇優(yōu)取向的短棒狀兩種形貌。

5、 5．標(biāo)準處理工藝為：在1100℃保溫90min奧氏體化以后在油中淬火，然后進行680℃，3h的回火處理，回火之后在水中冷卻。按標(biāo)準工藝獲得的室溫力學(xué)性能指標(biāo)為：屈服強度880MPa，抗拉強度1100MPa，延伸率14％，斷面收縮率62％，沖擊功100J。實驗鋼在．600℃的屈服強度和抗拉強度分別為570MPa和620MPa，1000h的持久強度達到310MPa，10’次循環(huán)壽命(σ<,-1>)時的疲勞極限強度達到525Mpa。