低温气体多元共渗对zg04cr13ni5mo性能及抗空蚀能力的影响-材料工程专业毕业论文.docx

西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明
本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下: 对马氏体不锈钢ZG04crl3Ni5Mo进行低温气体多元共渗处理,研究了处理后材
料的组织结构以及强度、塑性、疲劳特性、耐磨性、耐腐蚀性和耐气蚀能力的变化。
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。
学位论文作者签名:刘玉域
日期:?‘,,Z,‘
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摘要
我国水力发电设备的设计制造能力已经达到世界先进水平,但水轮机转轮的磨蚀和裂纹问题始终未得到有效解决。本研究通过对ZG04Crl3Ni5Mo马氏体不锈钢进行低温气体多元共渗处理,研究处理后的材料与未处理材料的拉伸性能、疲劳性能、磨损性能、抗腐蚀性能以及抗气蚀能力方面的差异,结果表明:ZG04Crl3Ni5Mo经低温气体多元共渗后,表面获得约70pm的硬化层,心部组织没有变化,仍然保持低碳板条马氏体和少量6铁素体。渗层由表面的氧化层、弥散分布含碳e—Fe:一。(N,C)化合物层和扩散层组成。渗层中的化合物层具有最高的硬度,为1250HV¨,约为心部硬度的5倍; ZG04Crl3Ni5Mo样品经低温气体多元共渗后,材料的抗拉强度、塑性几乎没有改变,冲击功有一定下降,主要是由于渗层组织降低了冲击试样的裂纹形成和扩展功;经低温气体多元共渗后,疲劳性能和耐磨性有显著提高,主要是由于渗层具有极高的硬度并使材料表面处于压应力状态,提高了材料的抗疲劳和抗磨损能力;多元共渗处理的样品,耐腐蚀性能有所下降,主要是由于渗入的C、N元素与基体中的Cr生成化合物, 降低了钢中的有效Cr含量,同时破坏了不锈钢表面钝化膜,降低了抗腐蚀能力。
由于空蚀机理的复杂性,目前还很难把材料的某一物理、化学特性与抗空蚀能力对应起来,但从空蚀的机械作用理论分析,对于同一材料,提高材料的硬度的疲劳性能对提高材料的空蚀能力是有利的。本次试验很好的证明了这一点,ZG04Crl3Ni5Mo经低温气体多元共渗后,经超声波空蚀试验表明其耐空蚀能力比未经共渗处理的试样有有大幅提高。
关键词:马氏体不锈钢;气体多元共渗;空蚀;水轮机转轮:机械性能
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Abstract
panies have reached the advanced level in design and manufacturing capability of hydropower equipment,but the problems of cavitation,wear and cracks of turbine runner has not been solved effectively.
In the sutdy,we applied low temperature gas ponent rating to the ZG04Crl 3Ni5Mo martensitic stainless steel and researched mechanical properties,fatigue performance,weal"resistance,corrosion resistance and cavitation resistance of the treated
results show that:
A hardened layer about 701xm thick formed on the surface of ZG04Crl 3Ni5Mo posed of oxide s-Fe2—3(N, pound layer and diffusion is no change for the center structure,low carbon lath martensite and a small amount of delta surface hardness(1 250HV)is five times the hardness of the
center.
By low temperature gas ponent rating,the strength and ductility of ZG04Crl 3Ni5Mo don’t change ,but the impact energy