动导管服役前,需对其表面进行渗铬氮化处理,形成硬质氮化铬颗粒,提高耐磨性,防止扩散性咬合和擦伤。俄罗斯动导管的渗铬氮化制度为1100℃/17h/FC→1100℃/3h/FC。按照这个制度,固溶强化型动导管合金在高温(1100℃)下停留时间将多于20h,期间晶粒尺寸会明显长大,性能显著下降。为了改善这个问题,向合金中添加适量C和Nb元素,形成NbC颗粒,可以细化晶粒尺寸,提高合金强度,还能使合金晶粒尺寸和性能在渗铬氮化处理期间保持较好稳定性。无论是否含Nb,随C含量增加,合金强度都逐渐提高;含Nb合金的强度高于不含Nb合金,且随C含量增加,二者之间的差异有所减小。当C含量为0.053wt.%时,随Nb含量增加,合金强度提高;由于C含量较低(0.044wt.%),Nb含量为0.51wt.%合金的强度与Nb含量为0.25wt.%合金强度接近。
化学成分对渗铬氮化处理后合金屈服强度的影响
(核用高温合金材料的制备及工艺性能评价研究组 供稿)