Page 72 - 无损检测2021年第五期

褚英杰, 等:

17-4PH 不锈钢热老化的磁多参数无损评估

冲击试验按照标准 GB / T229-2007 的 金 属 材 料
1 试验方法
夏比摆锤冲击试验方法要求, 在 JB-W450E-L 型试

试验对象为某电厂的主蒸汽隔离阀阀杆, 其材 验机上进行试验; 按照 GB / T231.1-2009 的金属
料为 17-4PH 不锈钢, 其材料成分如表 1 所示。 材料布氏 硬 度 试 验 方 法 测 试 材 料 的 布 氏 硬 度; 采
为了模拟 不 同 服 役 时 间 17-4PH 不 锈 钢 热 老 用 LakeShore公司的 VSM ( 振动样品磁强计) 平台

化的变化, 同时缩短试验周期, 在 350 ℃ 下进行加 测试磁滞回线, 样品尺寸( 长 × 宽 × 高) 为 1 mm×

速热老化试验, 具体加热时间为 0 , 100 , 300 , 500 , 1mm×3 mm ; 使 用 3 MA ( 多 参 数 微 磁 显 微 组 织

1000 , 2000 , 3000h , 共计 7 组样品。对加速热老 应力分析仪) 进行磁多参数测 试, 各 磁 参 数 如 表 2

化后的样 品 进 行 力 学 试 验 和 磁 参 数 测 量。 其 中, 所示。
表 1 17-4PH 不锈钢材料成分 %
元素
项目
C Si Mn P S Ni Cr Cu Nb
含量 0.040 0.600 0.300 0.023 0.013 16.390 4.320 3.400 0.360
表 2 3MA 测得的磁参数
项目 巴克豪森噪声 增量磁导率 切向场谐波分析
, , , , , , , , , , , , ,
M max M mean Mr , H CM μmax μmean μ r H C μ A 3 A 5 A 7 P 3 P 5 P 7
磁参数符号
, , , , ,
H 25M H 50M H 75M H 25 μ , H 50 μ , H 75 μ H CO H rO K , U HS V ma g
为 MBN ( 为增量磁导率; 为 原 点 处 的 增 , , 为 不 同 次 谐 波 的 幅 值;
( M max 为 MBN 幅值; M mean μ μ r ( A 3 A 5 A 7
为 为 该 方 法 测 得 的 矫 顽 , ,
均值; M r 为原点处的 MBN 值; H CM 量磁导率; H C μ P 3 P 5 P 7 为不同次谐波的相移; H CO
, 为 不 同 段 信 号 的 为原点处
该 方 法 测 得 的 矫 顽 力; H 25M H 50M 为该方法测得的矫顽力; H rO
, 力; H 25 μ
, H 50 μ , H 75 μ
为不同段信号的曲线宽度) 曲线宽度) 为 振
H 75M 的谐波含量; K 为 畸 变 因 子; U HS
为末级电压)
幅和; V ma g
所示。结果表明, 17-4PH 不锈钢在热老化后, 冲击
2 试验结果
功呈下降趋势, 而硬度呈上升趋势。大量研究表明
2.1 力学试验结果 调幅分解是导致 17-4PH 不锈钢脆性增加最主要的
对加速热老化后的试验样品进行冲击试验与硬 原因 [ 6 ] 。
2.2 磁参数测量结果
度测试, 得到样品冲击功和硬度的变化趋势如图 1
2.2.1 单一参数测量结果
通过 VSM 测得不同样品的磁滞回线如图2所示

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( 1T=10 G , 1emu=10 A · m )。由于 17-4PH
不锈钢是软磁材料, 所以磁滞回线细长, 磁滞损耗较

小, 即使在热老化 3000h 后, 17-4PH 不锈钢仍具有

较低的矫顽力与磁滞损耗。这是因为材料在 350 ℃
下进行加 速 热 老 化, 该 温 度 远 低 于 纯 铁 的 居 里 温
度 [ 7 ] 与常见铁碳化合物的平均居里温度 [ 8 ] , 所以材

图 1 17-4PH 不锈钢热老化后冲击功与硬度的变化趋势 图 2 不同热老化样品的磁滞回线

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2021 年 第 43 卷 第 5 期

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