激光固溶17-4PH的机理与性能研究

叶诗豪, 姚建华, 胡晓冬, 孔凡志, 苗建民

(1.浙江工业大学 特种装备制造与先进加工技术教育部浙江省重点实验室,杭州 310014;2.浙江工业大学 激光加工技术工程研究中心,杭州 310014)

17-4PH不锈钢是在Cr17型不锈钢的基础上,加入Cu、Nb等强化元素,并靠固溶时效析出富铜相来增加强度的一种不锈钢[1].由于其具有高强度、高韧性、高耐蚀性、高耐氧化性及优良的可加工性等综合性能而被广泛应用于大型汽轮机的叶片.

由于汽轮机叶片工作环境恶劣,在高速蒸汽和水滴冲击下,末级叶片进气边常发生断裂和气蚀[2].采用激光技术可以对叶片的进气边进行局部强化.目前,激光淬火、激光合金化、激光熔覆以及等离子渗氮或钛等技术在汽轮机叶片上的应用较为广泛,使叶片表面的性能得到了一定程度的提高[3-7],但迄今为止尚未发现以激光为热源对汽轮机叶片进行固溶处理的相关报道.

以激光为热源,对金属材料进行固溶热处理,即称为激光固溶.激光加热可在高于常规固溶温度下使局部合金元素的扩散系数指数提升,使其迅速扩散到固溶体中,然后利用激光热处理自身的快冷特性以及外部冷却条件实现快速冷却,形成过饱和固溶体,最后在时效阶段达到理想的沉淀硬化效果.基于固溶及扩散理论,笔者对17-4PH基体进行了激光固溶工艺试验,并分析了激光固溶的强化效果、耐磨性、抗气蚀性能以及激光固溶强化的机理.

1 试验材料与试验方法

试样基……