激光沖擊對304奧氏體不銹鋼腐蝕性能的影響.pdf

1、激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)是一種新型的金屬表面強(qiáng)化防護(hù)手段，與其他表面改性技術(shù)相比，可用于多種金屬重要結(jié)構(gòu)表面、焊縫等的表面強(qiáng)化或粉末冶金零件表面的致密化處理，在保持金屬表面光潔度的同時(shí)，還能獲得數(shù)值更高深度更大的殘余壓應(yīng)力影響層，能更有效地延長金屬疲勞壽命，并改善其耐磨擦、耐腐蝕性能。
　　 采用輸出波長為1064nm、脈沖寬度為15ns、光斑直徑為3mm的調(diào)Q釹玻璃激光，對304奧氏體不銹鋼板進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，通過激光沖擊形變處理，結(jié)合后

2、續(xù)不同退火溫度和不同保溫時(shí)間，通過熱場發(fā)射掃描電鏡和透射電鏡分析了激光沖擊后樣品表面的微結(jié)構(gòu)演變，使用HVS-1000型數(shù)字顯微硬度計(jì)觀察力學(xué)性能變化以及化學(xué)腐蝕評價(jià)方法等，分析激光沖擊后材料腐蝕行為，探索激光沖擊對304奧氏體不銹鋼腐蝕性能的影響。比較固溶處理后，晶粒優(yōu)化先后加載激光各組試樣的腐蝕特性。
　　 結(jié)果表明:激光沖擊304奧氏體不銹鋼后，表面力學(xué)性能得到明顯改善，表面顯微硬度提升最高約38％，但硬度隨縱向深度增加而

3、衰減。激光沖擊作用區(qū)域晶粒內(nèi)發(fā)生較大的微結(jié)構(gòu)演變，產(chǎn)生了大量微觀結(jié)構(gòu)，包括位錯(cuò)及位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)、層錯(cuò)、形變孿晶以及形變織構(gòu)現(xiàn)象等，表明激光沖擊表面改性以晶內(nèi)微結(jié)構(gòu)演變?yōu)橹鳎@些微結(jié)構(gòu)的演變成為激光沖擊強(qiáng)化的主要微觀機(jī)制，也成為影響腐蝕形貌和機(jī)理的主要因素。
　　 固溶試樣經(jīng)過激光沖擊后，表面腐蝕形貌表現(xiàn)為晶界腐蝕較寬而晶內(nèi)較平整，晶界腐蝕不深，出現(xiàn)刀刻面形貌。激光沖擊引入的高密度位錯(cuò)使晶粒內(nèi)部能量升高，隨著與腐蝕介質(zhì)接觸首先引起晶界腐

4、蝕，隨后主要腐蝕區(qū)域從晶界轉(zhuǎn)移到晶內(nèi)，同時(shí)由于殘余壓應(yīng)力，多晶體之間相互作用之間的協(xié)同性，出現(xiàn)刀刻面腐蝕形貌，表現(xiàn)為晶間腐蝕形式。在500℃退火30min后，變形晶粒通過其內(nèi)部形變儲能的釋放，開始發(fā)生回復(fù)，形變組織開始消失但仍有大量微結(jié)構(gòu)存在，腐蝕試驗(yàn)表現(xiàn)為晶間腐蝕伴隨點(diǎn)蝕的形式。在900℃、950℃、1000℃下分別退火5min、10min、15min后，晶內(nèi)微結(jié)構(gòu)在溫度和保溫時(shí)間的共同作用下，滑移線、位錯(cuò)、層錯(cuò)、形變孿晶等逐漸減少，

5、退火孿晶逐漸增多，孿晶間距逐漸變寬，孿晶邊界也逐漸變清晰，甚至出現(xiàn)晶界析出物。說明隨著溫度升高和保溫時(shí)間延長，激光沖擊組織由回復(fù)逐漸向再結(jié)晶轉(zhuǎn)變，在這個(gè)過程中，形變引起的微觀組織演變逐漸減少，退火孿晶隨著大角度晶界的移動而長大，在這個(gè)長大的過程中，孿晶有可能合并、消失、長大，最后剩余為數(shù)不多的孿晶。在腐蝕試驗(yàn)中，各組試樣腐蝕形式大部分為晶間腐蝕結(jié)合點(diǎn)蝕的形式。而在950℃退火5min后其在本實(shí)驗(yàn)條件下腐蝕性能表現(xiàn)最優(yōu)。
　　 固

6、溶處理后，形變退火再加載激光沖擊，材料內(nèi)部顯微硬度升高約40％，腐蝕實(shí)驗(yàn)表明，腐蝕略有加劇，再次表明激光沖擊會影響材料的抗腐蝕性能，但試樣內(nèi)部由于機(jī)械形變結(jié)合后續(xù)保溫退火優(yōu)化了材料的內(nèi)部顯微組織，故激光沖擊對材料的腐蝕性能的影響不是特別明顯，僅發(fā)生在激光沖擊對304奧氏體不銹鋼腐蝕性能的影響層。
　　 綜上所述，激光沖擊誘導(dǎo)表層微結(jié)構(gòu)演變，由于材料表面能升高，在腐蝕溶液中抗腐蝕性能未見改善;重新加熱使激光沖擊形變組織回復(fù)，抗腐蝕