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174phh900抚顺特钢价格多少一公斤

发布时间:2023-05-12 09:05:22
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  在开发过程中,大多数钢材料将通过析出除碳化物之外的其他物质的时效硬化过程来强化。

  AM技术中更常见的PH钢是17-4PH钢,因为该合金具有良好的印刷适性和广泛的应用范围,其广泛的应用范围是因为该合金具有良好的高强度和耐腐蚀的综合效果。在传统的制造工艺中,铸造后,17-4PH钢零件要进行固溶热处理。这种典型的热处理过程是1040°C @ 1h,较厚的样品需要较长的固溶热处理时间。固溶处理并淬火至室温后,马氏体组织中会存在过饱和的Cu。经历这一过程的称为状态a,部件经过热时效处理过程,诱导出富Cu的析出相,析出相为纳米级。应用于17-4PH钢的更常见的时效处理温度是482 ℃@ 1h, 并且在该处理之后将获得更高的机械强度。这种热处理过程称为H900态。在这种状态下,零件的极限抗拉强度可达1380MPa左右。

  15-5PH不锈钢这是一种类似于17-4PH钢的材料。虽然没有广泛使用,但这种合金也已经用AM技术制造出来了,其相应的性能也进行了大量的评估和研究。该合金仍然是马氏体沉淀硬化。不锈钢改变合金成分使合金的变形抗力高于17-4PH钢,这是由于δ-铁素体显微组织含量水平的降低。Cu析出相动力学与17-4PH钢相似,导致这两种合金在H900热处理后出现时效硬化峰值。

  广泛用于AM印刷的马氏体时效硬化钢是18Ni300马氏体时效硬化钢。从奥氏体相场淬火后形成马氏体组织,在400 ~ 500°C温度范围时效处理后析出Ni3(Ti,Mo)相,随后析出Fe7Mo6相。18Ni300马氏体时效硬化钢经482°C @ 6h时效处理后,极限抗拉强度(UTS)可超过2200MPa。这种高强度可以使这种合金广泛应用于军事和航空航天领域。

  本章将总结文献中AM技术制造的PH钢的影响,其中大部分集中在17-4PH钢。

  15–5PH不锈钢

  采用AM技术制造15-5PH钢可以获得比传统制造技术更好的力学性能。将SLM制造的15-5PH钢与传统制造工艺制造的15-5PH钢进行比较,可以观察到马氏体组织的明显差异,AM制造的材料呈现更短更窄的板条马氏体。与变形材料相比,AM制材料的UTS(极限抗拉强度)在590°C时可提高约34%,达到830MPa,但韧性降低50%,伸长率为9%时就会失效。在另一项由SLM制造的15-5PH钢的研究中,在时效硬化热处理后,与变形的15-5PH钢相比,其屈服强度(YS)在平行方向上增加了约10%,但在垂直方向上降低了约6%。不考虑制造方向,与传统制造工艺相比,UTS值有小幅增加 (平行方向约11%,垂直方向约12%)。所有这些样品在老化过程中都是解理断裂。由SLM制造的15-5ph钢在夏比冲击试验后的断裂韧性测量为10.85±1.20J/cm2。在变形合金样品的范围内(9.4-18.6J/cm2)。SLM制造的15-5ph钢的显微硬度远高于变形合金的显微硬度。在横向上,AM制得的样品为500HV0.5,比变形样品高56%。

  是的,PH系列不锈钢一般来说,循环加载是这种合金应用的理想场合。因此,构件的疲劳性能成为AM制造这种钢更重要的性能。SLM制造的15-5ph钢的疲劳性能比传统工艺制造的合金降低了20%。这主要是由于SLM制造的元件表面粗糙度差。AM制造产品表面精度的提高和表面缺陷的去除可以显著提高疲劳性能,但这对于传统的锻造合金并不明显。然而,表面缺陷对AM制造的15-5PH钢的疲劳性能有很大的影响,这已为观察结果所证实。然而, AM工艺制造的15-5ph钢结合参数的优化和表面精度的提高,其疲劳性能可与锻造合金相媲美。

  AM制造的15-5PH钢的高温蠕变性能还没有被广泛研究。与传统变形合金相比,SLM制造的15-5ph钢在530°c时的蠕变性能可提高约17%。其背后的原因尚未完全了解。

  图1示出了由SLM工艺制造的合金(载荷方向平行于X-Y平面)的应力-应变曲线由黑线表示,由传统工艺制造的17-4PH钢由红线表示。低应变率、准静态拉伸试验结果。高应变率动态拉伸试验结果。

  17–4PH不锈钢

  与变形零件相比,AM制造的17-4PH钢的韧性会降低。在状态A和H900中,由AM制造的17-4PH钢的强度高于传统样品,但断裂伸长率降低。这一结果在低应变率(准静态)和高应变率(动态)拉伸试验中都是成立的,如图1所示。对17-4PH钢的许多研究表明,与传统合金相比,强度增加,韧性降低。强度提高的原因是AM制件的显微组织得到细化,而韧性下降的原因是AM工艺制件中存在气孔。

  Lass等人对SLM制造的17-4PH钢经过不同热处理后的试样与A状态下的传统合金(YS824MPa,UTS1121MPa,断裂伸长率10%)进行了大量的对比研究。另一种固溶退火工艺可以使锻造合金获得大于90%的YS。作为比较,处于沉积状态和状态A的AM样品的YS约为变形状态的55%。与传统工艺相比,新处理工艺获得的UTS也显著提高,但韧性降低。后热处理对微观结构的影响如图2所示,该图显示了AM制造17-4PH钢时获得的不同微观结构。对于沉积态的17-4PH钢,可以清楚地观察到熔池边界和胞状凝固结构(见图2a),但是在均匀化和固溶处理之后(在状态A的处理之后), 这种凝固结构消失。获得的微观结构(图2b)相当于变形合金的微观结构(见图2c)。其他研究也表明,AM制造的17-4PH钢在热处理后显微组织发生显著变化,这些显著的显微组织变化也会导致AM制造的17-4PH钢零件性能的提高。

  SLM制造中使用的原料粉末的特性对于所得产品的机械性能非常重要。已经发现,通过改变17-4PH粉末和/或调节激光的能量密度,变形合金的拉伸强度等于或高于变形合金的拉伸强度。Pasebani等人研究了SLM用气雾化粉末或水雾化粉末制成的构件与传统工艺制成的构件的对比,以及不同热处理工艺对力学性能的影响。在AM制造过程中,采用1051°C @ 45m in的固溶处理条件和482°C @ 1h的时效条件,用气体雾化粉末SLM制造的零件,与传统方法制造的零件相比,具有较高的强度、相当的YS和优良的UTS。在时效处理之前,当固溶处理条件为1315 ℃@ 1小时时, 水雾化粉末制件的YS和UTS显著提高。这是由于马氏体板条结构的细化。与传统工艺相比,使用水雾化粉末的AM产品性能相对较差,YS下降约15%,UTS下降约4%。这种差别非常明显,因为水雾化粉的价格比气雾化粉低很多。

  图217-4ph不锈钢金相显微组织

  说明:(a)SLM制造的沉积状态;(b)均化;(c)变形形式的合金。这些微观结构平行于SLM的制造方向和17-4ph变形合金的轧制方向。不锈钢金相显微组织钢

  观察到显微组织中的奥氏体将显著影响17-4PH钢的机械性能,因为奥氏体在机械测试期间转变为马氏体。由AM制造的17-4PH钢,当含有大量奥氏体时,将像TRIP钢一样表现出显著的韧性和加工硬化特性。AM制造17-4PH钢时,会有大量的奥氏体组织,或者直接时效时(如制造时没有固溶时效处理)。Lebrun等人的研究结果表明,与传统工艺相比,这些样品具有相当大的韧性。例如,沉积态AM产品具有36%体积的残余奥氏体, 并且老化伸长率为16.2%。传统变形合金的时效伸长率为15%。在SLM制造17-4PH钢中奥氏体的保留将增加压缩和拉伸期间的韧性。图3a显示了由SLM制造的17-4PH钢的微观结构,而图3b显示了沿着熔池边界增加的奥氏体结构。

  图17-4PH由3SLM制造不锈钢EBSD拉丝钢基于

  插图:A Imagequalitymap和B PhaseMap。熔池边界的大致位置用黑色虚线标出。不同层之间熔池形状的明显差异在于每层旋转90°的扫描结果。

  当采用SLM制造工艺和传统工艺进行制造时,其微观结构和力学性能的对比会表明,其抗拉强度在几乎所有情况下都会表现出显著的变化。然而,SLM制造的样品几乎没有一个能与H900状态的传统锻造合金的YS或UTS相比。这种力学性能的变化主要是由于SLM制备的样品中存在显著的残余奥氏体,同时显微组织中存在孔隙。观察沉淀硬化钢中奥氏体的存在会影响其硬度是非常重要的,因为固溶原子在奥氏体中比在铁素体或马氏体中溶解得更多。这限制了老化过程中形成沉淀相的能力。在17–4PH钢和18Ni300马氏体时效硬化钢中都观察到微观结构中缺少奥氏体区域, 其中每一个都是在热老化后观察到的。图4显示了18Ni300马氏体时效硬化钢的原子探针分析结果。图4ab显示了马氏体微结构的区域,每个区域都经历了174phh900的热老化。在封闭的等浓度面上形成金属间化合物相。相反,图4c中的原子探针数据显示了AM制造的样品中奥氏体和马氏体区域之间的界面。与马氏体的损失相比,奥氏体中析出相的总损失非常明显。

  图418 ni 300马氏体时效硬化钢的原子探针断层扫描

  说明:艾德(LMD)也是同样的材质;b .用传统制造技术制造的材料;(c)此外,通过DED工艺制造的材料的数据显示了奥氏体和马氏体之间不同的沉淀行为。

  AM制造的气氛也影响17-4PH钢的机械性能。利用DED技术研究了制造气氛对17-4PH钢力学性能的影响。气氛分别是氩气和空气。AM制得的所有样品的UTS都低于传统合金。热处理后,空气中AM制得的样品强度提高,空气中制得的样品UTS为1145MPa。在Ar,同州增长了7%。对微观结构的进一步分析表明,这是由非晶氧化物的弥散作用和N在空气中的固溶强化作用引起的。此外,当在N2气氛中印刷时,获得的马氏体将导致17-4PH钢零件的UTS和韧性与传统工艺相当,这是由于拉伸试验中塑性变形引起的明显应变硬化。

  下图显示了用不同添加剂制成的17-4PH钢样品的UTS和韧性组合的总结。此图还显示了传统制造工艺和AM工艺制造的17-4PH钢的性能对比。从图中可以看出,不同的AM工艺参数,不同的表面处理,不同的热老化后处理,在不同的研究和不同的样品之间有很大的差异。同时,合金的性能也发生了很大的变化。同时可以观察到,在工艺参数没有优化的情况下和热处理后,材料的强度和韧性都会较差。不过这张图也指出了优化参数后, 性能几乎可以与传统制造工艺相当甚至更好。Facchini等人报道了可以获得UTS和韧性的优异组合,这是由拉伸试验中应变诱发马氏体的形成引起的。Rafi等人将样品中韧性的增加归因于相同的效果。

  图517–AM和传统工艺生产的4ph钢样品的极限抗拉强度和伸长率的结果。

  在优化的工艺参数和适当的热处理条件下,AM的pH值为17–4。不锈钢其显微硬度可与传统工艺制造的17-4PH相同。不锈钢挺(~ ~450HV0.5)。

  由SLM制造的17–4ph。不锈钢与传统工艺相比,合金的磨损性能主要取决于主导磨损机制。在干摩擦过程中,传统工艺制造的样品显示出比SLM大得多的磨损率。这是因为SLM制造工艺造成的微细微结构和高显微硬度。然而,在润滑条件下,SLM制备的样品具有较高的磨损率。这主要是由于润滑剂改变了主要的磨损机制,从粘着磨损变为表面疲劳和磨损。

  图6AM 17-4PH钢,热处理工艺和疲劳性能示意图。

  对AM制造的17–4PH钢的一些疲劳研究也研究了热处理对这些样品疲劳性能的影响。经过固溶退火和时效处理后,在相同的热处理条件下,SLM制造的构件的疲劳性能会低于传统工艺制造的构件。Yadollahi曾报道SLM制造的17–4ph钢的疲劳性能比传统工艺制造的零件低4倍,这主要是由于SLM制造工艺的缺陷。同时,研究人员报道,经过固溶热处理和时效处理,然后进行H900处理,其疲劳性能在低周下可以得到改善, 但在高周疲劳循环中变得更糟。这是由于热处理增加了对杂质的敏感性。这种敏感性对低周疲劳不敏感。在传统的锻造合金中没有观察到这种现象。当SLM制造15-5PH钢时,也观察到这种现象。

  制造方向会影响冷却速度,导致微结构和制造层的堆积,对SLM制造的样品的力学性能有很大影响。例如,下图显示了在SEM观察期间获得的制造层横截面的微观结构。在制造的样品中有一些孔,这些孔平行于制造的样品。缺陷的分布可以通过用X射线CT扫描来观察。

  图7示出了通过微CT分析获得的平行于制造层的横截面和沉积样品中的缺陷的SEM照片,示出了(A和C)以及沿着垂直方向平行于制造轴的方向(B和D)。

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  参考文献:1。17-4不锈钢制造的疲劳裂纹行为:建筑原则和微观结构的影响,国际疲劳杂志,第123卷,2019年6月,第168-179页。

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