兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 240035-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0035
高鹏飞1,2, 范霁康1,2,*(), 张建1,2, 杨东青1,2, 章晓勇1,2, 王克鸿1,2,**(
)
收稿日期:
2024-01-11
上线日期:
2025-04-30
通讯作者:
GAO Pengfei1,2, FAN Jikang1,2,*(), ZHANG Jian1,2, YANG Dongqing1,2, ZHANG Xiaoyong1,2, WANG Kehong1,2,**(
)
Received:
2024-01-11
Online:
2025-04-30
摘要:
采用冷金属过渡电弧增材技术在不同层间温度下(50℃、150℃和250℃)制备高氮钢直壁样件,开展了层间温度与组织和性能的相关性研究。研究结果表明:层间温度对成形质量有显著影响,50℃时成形效果最佳;增材工件主要由奥氏体和铁素体组成,其中铁素体以骨架状和蠕虫状分布在奥氏体基体中;降低层间温度可提高熔池冷却速度,减小树枝晶二次枝晶臂间距,限制氮气泡聚集长大过程,从而降低微米级氮气孔的尺寸和数量,减少氮损失量,低层间温度促进细晶粒生成,提升硬度,而较高层间温度则导致晶粒粗化,降低硬度;拉伸性能方面,低层间温度增强了抗拉强度,而高温则通过第2相析出改善拉伸性能;材料具有各向异性,横向试样的抗拉强度较为优越;断口形貌揭示微孔聚集型断裂模式,其中锰氧化物及氮气孔的存在对增材工件拉伸性能构成不利影响,气孔等缺陷易成为腐蚀起点,氯离子在高氮钢表面促进原电池形成而造成氯离子侵蚀;高氮钢中的固溶氮可抑制溶液pH值降低,促进样本表面快速再钝化,推迟钝态破坏,氮含量随层间温度升高而降低,增材工件耐腐蚀性降低。
中图分类号:
高鹏飞, 范霁康, 张建, 杨东青, 章晓勇, 王克鸿. 层间温度对高氮钢电弧增材组织与性能的影响[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240035-.
GAO Pengfei, FAN Jikang, ZHANG Jian, YANG Dongqing, ZHANG Xiaoyong, WANG Kehong. The Influence of Interlayer Temperature on Microstructure and Properties of High Nitrogen Steel Fabricated by Arc Additive Manufacturing[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(4): 240035-.
C | Mn | Cr | Ni | Mo | N | P | S | Fe |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0.072 | 17.01 | 21.48 | 2.26 | 1.22 | 0.78 | 0.017 | 0.007 | 余量 |
表1 丝材化学元素质量百分比
Table 1 Chemical elements mass percentage of wire %
C | Mn | Cr | Ni | Mo | N | P | S | Fe |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0.072 | 17.01 | 21.48 | 2.26 | 1.22 | 0.78 | 0.017 | 0.007 | 余量 |
层间温度/℃ | 沉 积 层 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
4 | 14 | 24 | ||||
50 | | | | |||
150 | | | | |||
250 | | | |
表2 不同层间温度高氮钢电弧增材的热历史温度
Table 2 The thermal-history temperature curves of high nitrogen steel arc additive manufacturing at different interlayer temperatures
层间温度/℃ | 沉 积 层 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
4 | 14 | 24 | ||||
50 | | | | |||
150 | | | | |||
250 | | | |
图12 不同层间温度的高氮钢直壁盐雾试验腐蚀情况及锈蚀区域EDS扫描结果
Fig.12 Corrosion behavior and EDS scanning results of high-nitrogen steel straight walls at different interlayer temperatures in salt spray test
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