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航空发动机用新型1Cr14Co4Ni2Mo1WVNbN耐热不锈钢的研制

专 业: 材料工程
关键词: 航空发动机 马氏体热强钢 耐热不锈钢 高温力学性能 显微组织 热处理工艺
分类号: V252.11
形 态: 共 54 页 约 35,370 个字 约 1.692 M内容
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内容摘要


随着世界各国航空工业的迅猛发展,普通12%Cr马氏体不锈钢已不能满足航空发动机对其用材的严格要求,各国纷纷研制开发改型的12%Cr马氏体热强钢。

1Cr14C04Ni2MolWVNbN具有良好的热稳定及热强性、抗蠕变、低的缺口敏感性和优良的塑韧性,从而在航空发动机的关键部件上得到了广泛应用。

本文通过对1Cr14C04Ni2MolWVNbN马氏体热强钢在不同参数的热处理后的显微组织观察和室温力学性能试验,确定了实验钢的热处理工艺、显微组织和力学性能之间的关系,优化出一套标准的热处理工艺制度,并对用标准工艺处理后的材料进行了详细的组织分析和高温力学性能评价。

研究获得如下结论:1.抗拉强度在450℃以下随回火温度的升高而降低;在450~550℃左右,抗拉强度陡然升高,出现峰值,高于550℃又快速下降。

屈服强度则随回火温度的升高而升高直到500℃达到最大值,此后随回火温度的升高呈降低趋势。

延伸率和断面收缩率随回火温度的变化并不显著。

实验钢在500~550℃回火后达到二次硬化峰值,抗拉强度、屈服强度在此温度下达到了最高值,但冲击值也降到最低值,发生低温回火脆性。

2.固溶处理温度和时间对钢的强度、塑性影响不大。

随固溶处理温度的提高,抗拉强度、屈服强度稍有升高;塑性指标变化不大;韧性指标呈下降趋势。

随固溶时间的延长,强度和塑性变化不大,冲击值虽然略有降低,但仍维持在较高的水平。

3.正式淬火回火前增加一次淬火、回火预处理对室温显微组织和力学性能没有明显影响。

水冷、油冷和空冷淬火介质对室温性能的影响较小。

随回火后的冷却速度减慢,抗拉强度、延伸率、断面收缩率变化不大;屈服强度和硬度显著提高,冲击韧性明显下降发生高温回火脆性现象。

虽然钢中已经加入了抑制第二类回火脆性的合金元素Mo和W,但仍然不能避免脆性的发生。

4.透射电镜观察显示实验钢经过淬火回火处理后获得回火马氏体+M<,2>C的显微组织,回火马氏体以板条马氏体为主,也存在少量的孪晶马氏体;M<,2>C析出相有无规则粒状析出和择优取向的短棒状两种形貌。

5.标准处理工艺为:

在1100℃保温90min奥氏体化以后在油中淬火,然后进行680℃,3h的回火处理,回火之后在水中冷却。

按标准工艺获得的室温力学性能指标为:

屈服强度880MPa,抗拉强度1100MPa,延伸率14%,断面收缩率62%,冲击功100J。

实验钢在.600℃的屈服强度和抗拉强度分别为570MPa和620MPa,1000h的持久强度达到310MPa,10’次循环寿命σ<,-1>时的疲劳极限强度达到525Mpa。

结果表明所研制的新型1Cr14C04Ni2MolWVNbN钢各项性能指标完全满足航空发动机各零部件的使用要求..……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1我国航空发动机的发展现状
1.2现代航空发动机轴用热强不锈钢的发展现状
1.3马氏体型耐热钢的合金化特点与合金元素的作用
1.4马氏体热强钢的强化机理
1.5马氏体热强钢的冶炼与加工工艺
1.6热处理工艺对钢的性能和组织的影响
1.7本课题的研究目的和意义
第2章 实验方法
2.1实验材料
2.2热加工工艺
2.3热处理工艺
2.4力学性能测试
2.5显微组织与析出相观察
第3章 实验结果与分析
3.1回火温度对组织、性能的影响的实验结果
3.2固溶处理温度对组织和性能的影响
3.3固溶处理时间对组织性能的影响
3.4回火时间对组织性能的影响
3.5加热、淬火和回火、冷却条件对组织性能的影响
3.6最终处理制度下的TEM显微组织
3.7高温力学性能
第4章 结论
参考文献

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中图分类: > V252.11 > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 金属材料

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