喷丸强化304不锈钢板应力腐蚀试验研究

论文摘要

表面喷丸作为材料的强化技术之一,可有效提高金属表面的力学性能和疲劳性能。近年来,表面喷丸对金属材料抗腐蚀性能的研究逐渐得到国内外学者的关注和重视,并取得了一些初步的研究成果,但对于喷丸强化工艺参数对材料应力腐蚀敏感性的研究还比较少。应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢的常见失效形式,由于应力腐蚀往往会引起不锈钢设备的突然断裂,导致灾难性事故。因此,开展喷丸强化不锈钢材料应力腐蚀性能的研究,对于提高设备使用安全性和减少人员财产损失,具有重要理论意义。本文采用玻璃弹丸对304不锈钢板进行了喷丸强化处理。通过光学显微镜检测了钢板表层的显微硬度和晶粒尺寸,研究了弹丸直径、表面覆盖率和喷丸压力等参数对表层硬度和晶粒组织的影响。采用慢应变速率拉伸腐蚀试验,研究了304不锈钢试样在含氯离子溶液中的应力腐蚀敏感性,并总结了不同喷丸工艺参数对应力腐蚀敏感性指数的影响规律。得到了以下主要研究成果：（1）喷丸强化处理能提高304不锈钢的表层硬度,随着距离表面深度的增大,硬度由最大值迅速降低,并逐渐趋于稳定,表面硬化层厚度在150-200gm之间。随着弹丸直径、覆盖率和喷丸压力增大,材料表层硬度升高；（2）表面喷丸强化对304不锈钢表层晶粒有细化作用。受到弹丸撞击的试样表面发生塑性变形,奥氏体晶粒被拉长和碎化,形成位错密度很高的细小晶粒,晶粒细化层厚度大致在100μm至150μm之间；（3）通过玻璃喷丸处理,能降低304不锈钢应力腐蚀敏感性指数,且对于焊缝试样和母材试样,其效果焊缝比母材更加明显；（4）本文选用的喷丸工艺参数中,弹丸直径和覆盖率对应力腐蚀敏感性指数的影响不明显,而喷丸压力的影响则比较显著。当喷丸压力较低,即压力为0.25MPa时,经喷丸和未经喷丸处理试样的应力腐蚀敏感性指数差别不大：当压力超过0.25MPa后,经喷丸处理试样的应力腐蚀敏感性指数明显低于未经喷丸处理试样。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 304奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的研究现状
• 1.2.2 喷丸强化对材料抗应力腐蚀影响的研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂机理
• 2.1 应力腐蚀定义及特点
• 2.2 应力腐蚀产生的条件及影响因素
• 2.2.1 环境因素
• 2.2.2 应力因素
• 2.2.3 材料因素
• 2.3 应力腐蚀开裂机理
• 2.3.1 阳极溶解型腐蚀机理
• 2.3.2 氢致开裂机理
• 2.4 本章小结
• 第3章 喷丸强化技术概述
• 3.1 喷丸强化的运作原理
• 3.2 喷丸强化工艺参数
• 3.2.1 喷丸强度
• 3.2.2 弹丸
• 3.2.3 表面覆盖率
• 3.3 喷丸强化技术的最新发展及应用
• 3.3.1 传统机械喷丸技术及其应用
• 3.3.2 激光冲击技术及其应用
• 3.3.3 超声喷丸技术及其应用
• 3.3.4 高压水射流喷丸技术及发展
• 3.4 本章小结
• 第4章 玻璃喷丸强化处理试验及材料性能表征
• 4.1 玻璃喷丸强化处理试验
• 4.1.1 试验材料及试样制备
• 4.1.2 喷丸强化工艺参数的选择
• 4.2 表面形貌分析
• 4.3 材料表层显微硬度测试
• 4.3.1 弹丸大小对表层硬度的影响
• 4.3.2 覆盖率对表层硬度的影响
• 4.3.3 喷丸压力对表层硬度的影响
• 4.4 材料表层晶粒尺寸检测
• 4.5 本章小结
• 第5章 慢应变速率拉伸试验
• 5.1 慢应变速率拉伸试验
• 5.1.1 慢应变速率法（恒应变速率法）
• 5.1.2 慢应变速率拉伸试验的优点
• 5.1.3 应力腐蚀敏感性指数
• 5.2 慢应变速率拉伸试验
• 5.2.1 试验装置
• 5.2.2 试验材料及试样制备
• 5.2.3 试验溶液
• 5.2.4 试验过程
• 5.3 试验结果与讨论
• 5.3.1 应力应变曲线
• 5.3.2 应力腐蚀敏感性指数
• 5.3.3 断口形貌分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果