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电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法技术

技术编号:40540204 阅读:27 留言:0更新日期:2024-03-05 18:55
本发明专利技术涉及一种电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,对不同热处理后的电弧增材制造改性9Cr‑1Mo铁素体马氏体钢与锻造的改性9Cr‑1Mo铁素体马氏体钢进行了动态力学疲劳试验,并使用电子背散射衍射对原奥氏体晶粒大小进行统计,数据显示增材制造和热处理细化了奥氏体晶粒,提升了改性9Cr‑1Mo铁素体马氏体钢疲劳寿命与强度,较锻造改性9Cr‑1Mo铁素体马氏体钢在应变幅相同情况下疲劳寿命相近,而强度更高,允许承受更大载荷。在兼顾使用电弧增材制造制备改性9Cr‑1Mo铁素体马氏体钢,缩短生产周期、无需模具可制造复杂零件等优势的基础上,达到与锻造改性9Cr‑1Mo铁素体马氏体钢相同的疲劳寿命水平,而疲劳强度优于锻造,较原有热处理方法提升了材料疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属增材制造热处理,具体涉及一种电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法


技术介绍

1、随着经济的发展,社会对能源的需求日益增长。核能是目前唯一被证实能以基本负荷方式大量提供电力的新型清洁能源。为了保证核能的长期可持续发展,促使核能真正成为安全、清洁的能源,必须加快研发新一代核能系统。第四代核反应堆以其裂变核能系统的经济性、安全性、可靠性与可持续性已成为世界各国重点研究的对象。对于第四代核反应堆,材料将面对恶劣的工作条件:高温,高中子辐照以及与液态金属接触导致的材料脆化。因此有必要寻找具有良好机械性能,特别是耐高温蠕变性,耐腐蚀性和耐辐照性的新合金。通过在常规9cr-1mo钢中添加少量钒(v)和铌(nb)获得p91铁素体马氏体钢,p91铁素体马氏体钢由于具有良好的抗应力腐蚀、优异的高温蠕变强度、高的导热性以及优异的加工性能,是第四代核反应堆部件(如液态金属冷却快增殖反应堆蒸汽发生器、管道或散裂靶材)最有潜力的候选材料,然而,在核电领域中,对于大型核构件,传统的锻造、铸造等方法会受到制造周期长和成本高的限制,且锻造的9cr-1mo铁本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:所述步骤1使用电弧增材制造制备改性9Cr-1Mo铁素体马氏体钢,采用厚度10mm的钢板制备电弧增材制造的成型基板,用钢丝刷打磨及金属清洗剂除油处理,通过电弧增材制造技术在处理后的基板上成形改性9Cr-1Mo铁素体马氏体钢,基板预热温度为150℃,采用直径为0.9mm的焊丝作为给料进行制备,设置送丝速度为0.095m/min,焊枪行走速度为10mm/s,层间温度为115℃,电流为174A,电压为21.5V...

【技术特征摘要】

1.一种电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:所述步骤1使用电弧增材制造制备改性9cr-1mo铁素体马氏体钢,采用厚度10mm的钢板制备电弧增材制造的成型基板,用钢丝刷打磨及金属清洗剂除油处理,通过电弧增材制造技术在处理后的基板上成形改性9cr-1mo铁素体马氏体钢,基板预热温度为150℃,采用直径为0.9mm的焊丝作为给料进行制备,设置送丝速度为0.095m/min,焊枪行走速度为10mm/s,层间温度为115℃,电流为174a,电压为21.5v,采用往复式的增材制造方式,增材制造过程中3%co2和97%ar的混合物用作保护气体,保护气体流量为20l/min,得到的电弧增材制造的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢呈板状,其含有105层沉积层,每层平均高度约2.6mm,整体尺寸为300mm×273mm×29mm。

3.根据权利要求1所述的电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:所述步骤2将电弧增材制造制备的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢放入箱式电热炉内进行固溶处理,箱式电炉中温度设置加热速度13℃/min,加热至1200℃,保温2h后,氩气急冷;随后,将电弧增材制造的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢在箱式电热炉内进行人工时效处理,箱式电炉中温度设置加热速度13℃/min,加热至760℃,保温2h,室温空冷。

4.根据权利要求1所述的电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:所述步骤3将经过所述步骤2处理的电弧增材制造制备的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢放入箱式电热炉内进行固溶处理,箱式电炉中温度设置加热速度13℃/min,加热至1200℃,保温2h后,室温水淬;随后,将电弧增材制造制备的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢在箱式电热炉内进行人工时效处理,箱式电炉中温度设置加热速度13℃/min,加热至760℃,保温2h,室温空冷。

5.根据权利要求1所述的电弧增材制造和热处理提升铁素体马氏体钢疲劳性能方法,其特征在于:所述步骤4电弧增材制造制备的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢棒状试样沿沉积方向取样,对经过所述热处理1和所述热处理2的电弧增材制造制备的改性9cr-1mo铁素体马氏体钢通过机加工制成棒状试样用于动态力学疲劳试验,棒状试样,标距段长度为13.5mm,直径为4.5mm,标距段粗糙度要求ra=0.2μm,夹...

【专利技术属性】
技术研发人员:石守稳刘筱美谢高原黄威李玮彬陈旭
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:

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