S30432 不銹鋼噴丸強化工藝研究

0 前 言

S30432 耐熱不銹鋼具備優良的高溫強度、高溫塑性和抗高溫氧化性能， 已成為國內外超超臨界機組鍋爐管的首選材料之一

。 內噴丸處理是S30432 不銹鋼鍋爐管制備的重要工序之一， 目的是形成塑性變形層， 細化晶粒， 擴大Cr 原子的擴散途徑， 從而形成耐高溫、 耐氧化的致密Cr

O

氧化膜

。 目前的研究表明， 不同噴丸工藝參數會對合金的組織造成不同的影響， 主要在于基體內晶界密度和位錯含量。 這些又對Cr 原子的擴散途徑造成不同的影響， 因此， 噴丸工藝參數間接的對合金的性能帶來不同的影響

。 但是， 關于內噴丸處理工藝參數對S30432 不銹鋼內表層組織結構的影響缺少系統的探究。 噴丸形成的塑性變形層深度較淺或不均勻， 會大大限制鍋爐管的使用， 在已有的研究中， 多次噴丸可以有效解決變形層深度較淺和不均勻現象

。 因此， 本研究將選用二次噴丸處理， 即第一次噴丸結束后， 第二次再利用噴槍回程進行第二遍噴丸處理。 通過探究內噴丸工藝參數 （噴丸移動速度、 噴丸壓力、 噴丸距離） 對S30432 不銹鋼內表面塑性變形層深度的影響， 以獲得最優噴丸工藝參數， 并研究其對S30432 不銹鋼內表面硬度性能的影響。

本文不揣冒昧，討論了敘事語體和描寫語體的句型選擇差異，認為句型選擇也是語體特征的表現形式。本文的主要目的是通過討論句型選擇與語體特征的適應關系，呼吁在語法研究和語法教學中，必須考慮語體對語言形式的制約。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗材料為S30432 不銹鋼管， 規格為Φ44.5 mm×7.6 mm， 主要化學成分見表1。

1.2 試驗方法

噴丸機型號為QBK350， 不銹鋼丸直徑為0.6 mm， 噴丸距離為5～13 mm， 噴丸壓力可選擇1.20～1.28 MPa。 噴丸整個過程包含前進噴丸和后退噴丸， 前進噴丸移動速度設定為1 000 mm/min，后退噴丸移動速度為400～1 200 mm/min， 噴丸設備布置如圖1 所示。

噴丸后將試樣沿橫向切開， 磨拋后用侵蝕液侵蝕60 s， 再用10%草酸液擦拭、 吹干后， 采用蔡司光學顯微鏡觀察組織形貌， 侵蝕液配比為H

O ∶HNO

=4∶1 （體 積 比）； CuSO

∶NaCl=1∶2（質量比）。 用自動轉塔數顯維氏硬度計（432SVD） 測量不同深度塑性變形層顯微硬度值。

2 結果分析

2.1 噴丸移動速度對組織的影響

青辰身在空中，下落的同時，已將地上的這一切洞察。他拉開固定在三角架上的弓箭，伴著“嗖”的一聲銳鳴，黑羽箭破空而出，直射土狼。

圖3 所示為后退噴丸移動速度800 mm/min、噴丸距離為9 mm 時不同噴丸壓力下的S30432不銹鋼試樣的塑性變形層形貌及深度。

2.2 噴丸壓力對組織的影響

由圖2 （f） 可以看出， 當噴丸移動速度為400 mm/min 時， 噴丸層深度約為132 μm； 噴丸移動速度增大到600 mm/min 時， 噴丸層深度約為91.38 μm， 相對于400 mm/min 的噴丸層深度有了明顯的減小； 噴丸移動速度增大到800 mm/min時， 噴丸層深度約為71.43 μm。 噴丸移動速度增大， 丸粒與內表面接觸時間減小， 有效接觸面減小， 變形孿晶和細化晶粒就少， 組織的塑性變形層就淺。 隨著噴丸移動速度的持續增加， 噴丸層深度在逐漸減小， 噴丸速度為1 000 mm/min 時噴丸層深度約為54.7 μm； 噴丸速度為1 200 mm/min時噴丸層深度約為43.14 μm。 噴丸移動速度小，生產效率低， 不利于大規模生產； 噴丸移動速度大， 噴丸層深度小， 不能達到噴丸的目的。 因此，選擇噴丸移動速度為800 mm/min， 既能提高生產效率， 也可以保證噴丸層深度。

圖4 為噴丸壓力1.26 MPa、 后退移動速度為800 mm/min 時， 不同噴丸距離對S30432 不銹鋼試樣塑性變形層的影響。 由圖4 可知， 隨著噴丸距離的增加， 塑性變形層深度先增大后減小， 在噴丸距離為9 mm 時塑性變形層深度最大。 當噴丸距離為5 mm 時的形貌， 塑性變形層深度約為54.7 μm； 噴丸距離增大到7 mm時， 變形層深度增大到86.23 μm， 此時塑性變形層也較為均勻； 噴丸距離為9 mm 時， 塑性變形層深度達到最大122.9 μm； 當噴丸距離繼續增大時， 塑性變形層深度又有所減小， 且減小速度較快， 噴丸距離為11 mm 時， 塑性變形層深度為81.73 μm； 噴丸距離為13 mm時， 塑性變層深度為46.98 μm。 出現上述現象的原因是由于噴丸距離較小時， 丸粒擴散面較窄， 丸粒之間容易碰撞造成能量損失， 到達表面的能量有所減小， 變形層深度小； 噴丸距離逐漸增大時， 丸粒之間碰撞減小， 能量損失少， 變形層深度增大； 當噴丸距離超過一定值時， 丸粒在噴丸過程中飛行時間較長， 損失的能量較大， 噴丸效果較差。 因此， 噴丸距離為9 mm時， 塑性變形層的深度穩定在122 μm 左右，此距離為該工藝最優噴丸距離。 綜上可知， 在噴丸距離為5～13 mm、 噴丸壓力為1.20～1.28 MPa、前進噴丸移動速度為1 000 mm/min、 后退噴丸移動速度為400～1 200 mm/min 時， 對塑性變形層的影響順序為： 噴丸速度＞噴丸壓力＞噴丸距離。

金屬材料的顯微硬度與組織、 殘余能有著密切的關系。 晶粒尺寸越小， 位錯密度越高，材料的硬度越大。 噴丸處理使S30432 不銹鋼內表層的晶粒發生細化的同時儲存大量殘余能， 位錯密度也會增加， 這些因素會導致內表面的硬度大大提高。 但是過度噴丸會導致塑性變形層的相互擠壓而剝落。 因此， 在噴丸移動速度為800 m/min、 噴丸壓力為1.26 MPa、 噴丸距離為9 mm 時， S30432 不銹鋼的內表面塑性變形層穩定在120 μm 左右， 并且分布較為均勻， 選擇此噴丸工藝為S30432 不銹鋼內噴丸最優工藝參數。

2.3 噴丸距離對組織的影響

在1.20 MPa 噴丸壓力下， 表層奧氏體塑性變形層較淺為64.99 μm； 噴丸壓力提高到1.22 MPa之后， 塑性變形層深度已達到70.78 μm， 該范圍內的晶粒已被充分細化， 但塑性變形層深度分布較為不均勻； 當噴丸壓力繼續增加到1.24 MPa時， 塑性變形層深度為76.58 μm， 此時變形層深度分布也不太均勻。 隨著噴丸壓力持續提高到1.26～1.28 MPa， 塑性變形層充分擴展， 整體分布較為均勻， 其深度逐漸穩定在90 μm 左右。噴丸壓力較大時， 不銹鋼承受的變形壓力較大， 內表面容易形成不平整曲面。 因此， 為了得到良好的噴丸效果， 綜合考慮， 噴丸壓力應選擇1.26 MPa 為宜。

噴丸壓力為1.26 MPa， 噴丸距離為9 mm時， 隨著后退噴丸移動速度的增加， 噴丸層深度逐漸減小， 不同噴丸移動速度時塑性變形層形貌及深度如圖2 所示。

2.4 噴丸層硬度分布

根據王銳坤等

研究噴丸工藝對Super304H 奧氏體耐熱鋼組織與性能的影響結果， 要求噴丸后塑性變形層深度≥70 μm， 距試樣內表面60 μm 的硬度（HV

） 比基體的硬度高100HV

以上。

圖5 所示是噴丸速度800 m/min、 噴丸壓力為1.26 MPa 和噴丸距離為9 mm 時噴丸處理后S30432 不銹鋼的維氏硬度圖片。 從圖5 （a） 可以看出， 距內表面以下85.9 μm 的硬度約為300HV

， 距 內 表 面 以 下156 μm 的 硬 度 約 為276HV

， 距 內 表 面 以 下235 μm 的 硬 度 約 為200HV

。 距內表面以下深度越深， 組織硬度越小， 距內表面以下235 μm 的硬度接近基體硬度（190HV

）。 同時， 近表層塑性變形層大于60 μm時的硬度 （300HV

） 比基體硬度提高了近110HV

。 出現以上現象的原因是噴丸處理后近表層（圖5 （b）） 塑性變形強烈， 一方面晶粒得到充分的細化， 另一方面， 變形組織中含有大量的殘余能可以有效抵消施加的外力， 提高材料的變形抗力， 因此近表層位置的硬度較高； 向內延伸時 （圖5 （c））， 噴丸強化效果有所降低， 主要原因是晶粒細化不完全， 儲存的殘余能較少，抵抗材料的變形抗力有所減小， 硬度有所降低；當向內延伸超過一定值 （圖5 （d）） 時， 噴丸效果基本沒有， 此時的組織形貌和基體的組織形貌基本差別不大， 所以硬度也和基體接近。

用鐵絲自制長方形框架，估測鐵絲的用量；在框架上糊一層白紙，估測白紙的用量。圍繞操場跑一圈，估測操場周長；量量算算，操場如鋪草皮，估測草皮用量。在實踐中，體悟周長、面積的不同度量角度。

3 結 論

（1） S30432 不銹鋼在噴丸過程中， 隨著噴丸移動速度的增大， 塑性變形層深度在逐漸減小； 隨著噴丸距離的增大， 塑性變形層的深度先增大后減小。

（2） 隨著噴丸壓力的增加， 塑性變形層厚度逐漸增加， 內表面晶粒細化充分， 硬度有了顯著的提高； 噴丸移動速度為800 m/min， 噴丸距離為9 mm， 噴丸壓力為1.26 MPa 時， 噴丸處理后S30432 不銹鋼內表層硬度值比基體硬度提高了110HV

。 對塑性變形層的影響， 噴丸速度＞噴丸壓力＞噴丸距離。

我院的簽約供血單位是市血液供保中心，它擔負著35家醫療機構的臨床供血任務。近幾年來，血液供應常常出現全面緊張或偏型的現狀，原因可能與以下因素有關：

（3） 在噴丸距離9 mm、 噴丸壓力1.26 MPa、噴丸前進移動速度為1 000 mm/min、 后退速度為800 mm/min 時， S30432 不銹鋼塑性變形層深度在120 μm 左右趨于平穩， 且分布較為均勻，表面強化效果較佳。

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