论文部分内容阅读
应用于海洋环境中的螺栓是关系到海洋设备安全的重要部件，由于其受到的应力复杂，需要较高的强度及塑韧性。又由于其直接接触海水，要求其具有较高的耐蚀性。另外，由于阴极保护装置的存在，使氢脆破坏变成其主要的失效方式之一。因此，筛选出适合于海洋环境的螺栓材料具有重要的应用价值。本论文以Inconel725合金为主要研究对象，并把与它结构性能相似的Inconel718合金和目前应用于海洋环境中螺栓所使用的主要材料0Cr16Ni5Mo，进行力学及耐蚀性能比较研究，为其作为螺栓材料应用于海洋环境的可行性提供科学依据。Inconel725合金是典型的沉淀强化型合金，为面心立方（FCC）结构，对氢脆的敏感性较低。论文采用扫描透射电子显微镜（STEM）、透射电子显微镜（TEM）、逐级加力拉伸法、电化学测试技术、Gleeble热变形试验等测试方法和Thermo-Calc热力学计算等研究手段，从力学性能、微观结构、相分析、点蚀及氢脆机理等方面，来研究Inconel725合金的组织及性能。研究结果表明，Inconel725合金的主要强化机制为γ′/γ″相的沉淀强化和细晶强化，合金的强度主要由γ′/γ″相数量及颗粒间距决定，数量越多，间距越小，强度越大。合金的塑性主要由δ相析出的数量决定，δ相不利于塑性的提高。另外δ相数量对晶粒尺寸也有密切关系，其对晶粒的钉扎作用不利于晶粒的长大。δ相在996℃固溶1.5h仍有极少在晶界以颗粒状析出，在1040℃固溶1h后完全溶于基体。选取适当的热处理工艺能有效减少δ相析出。研究表明，Inconel725合金与Inconel718合金的点蚀都起源于块状析出的MC型碳化物。温度对Inconel725合金的点蚀影响不大，其点蚀临界温度高达90±3℃。δ相的析出会降低Inconel718合金的耐点蚀性能。通过对氢脆临界值的测定可以得到Inconel718合金的耐氢脆性能较优于Inconel725合金，氢脆引起的强度损失率分别为27%和31.6%，而0Cr16Ni5Mo的强度损失率为54.2%，说明其耐氢脆性能相比前两者较差。Inconel718的最佳塑性温度区为900—950℃，Inconel725的最佳塑性温度区为950—1000℃；Inconel725合金的最佳加工温度范围为1100℃—1150℃，应变速率范围为0.1—1s-1，热变形激活能为240.34kJ/mol。通过对Inconel725、Inconel718与0Cr16Ni5Mo三种材料力学性能，耐点蚀及耐氢脆性能的比较可以看出在满足高强度与优良塑性的前提下，Inconel718与Inconel725合金具有极高的耐点蚀性能与抗氢脆性能，适合作为螺栓材料应用于海洋环境中。