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电脉冲与退火处理对热作模具钢焊缝热疲劳性能的影响

作　者: 张轶君
导　师: 徐德生
学　校: 吉林大学
专　业: 材料加工工程
关键词: HHD钢热疲劳裂纹电脉冲热疲劳性能
分类号: TG142.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 140次
引　用: 2次
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内容摘要

焊接修复是提高材料使用寿命的重要手段,电脉冲处理和热处理也可改善材料的热疲劳性能。本文采用手工TIG焊对HHD钢进行焊接试验,分析焊缝组织性能并从仿生理论出发对补焊后的HHD钢的焊缝进行热处理和脉冲电流处理。通过光学显微镜、SEM、硬度以及热疲劳试验等,研究了不同热处理和脉冲电流处理参数对焊缝组织性能、热疲劳裂纹扩展速率以及硬度的影响;研究了HHD钢焊缝组织的热疲劳性能的影响因素和热疲劳抗力的机制。研究结果表明,对试件施以退火处理,可使组织细化进而提高其热疲劳抗力。优化的去应力退火温度为540℃,按此温度进行退火处理可提高热疲劳性能;脉冲处理可提高焊缝的热疲劳性能,其中多次电脉冲处理效果优于单次电脉冲处理,优化的多次电脉冲参数为:脉冲作用时间360ms,电流密度90(MA/m~2)。脉冲电流提高热疲劳性能机制主要有:组织细化、推动位错运动使位错数量呈下降趋势。

全文目录

提要  4-8
第1章绪论  8-22
  1.1 选题意义  8-9
  1.2 热作模具钢的发展  9-10
  1.3 热作模具钢焊接修补  10-12
    1.3.1 堆焊技术  10-11
    1.3.2 熔化极惰性气体保护焊  11
    1.3.3 钨极惰性气体保护焊  11-12
  1.4 电脉冲在材料制备与研究中的应用  12-17
    1.4.1 电脉冲细化金属凝固组织  12-13
    1.4.2 电脉冲促进金属回复与再结晶  13-14
    1.4.3 电脉冲制备纳米材料  14-15
    1.4.4 电脉冲用于非晶合金的防脆处理  15
    1.4.5 电脉冲用于材料的自修复  15-16
    1.4.6 电脉冲提高材料的疲劳寿命  16-17
  1.5 电脉冲作用下材料疲劳的仿生改性与恢复机理  17-20
    1.5.1 电磁热效应裂纹止裂恢复的基本原理  18
    1.5.2 电磁热效应裂纹止裂恢复的特点  18-19
    1.5.3 脉冲放电裂纹止裂恢复机理  19-20
    1.5.4 电脉冲裂纹恢复的应用展望  20
  1.6 研究内容  20-22
第2章试验方案  22-31
  2.1 试验材料  22-23
    2.1.1 模具钢  22
    2.1.2 焊接材料  22
    2.1.3 药芯焊丝成分及焊丝直径  22-23
  2.2 试样制备  23-25
  2.3 试验设备  25
  2.4 试验方法  25-29
    2.4.1 焊接试验  25-26
    2.4.2 热疲劳试验  26-27
    2.4.3 电脉冲处理  27-28
    2.4.4 热处理试验  28-29
      2.4.4.1 强韧化热处理  28-29
      2.4.4.2 去应力退火处理  29
  2.5 分析与测试方法  29-31
    2.5.1 合金及微区成分分析  29-30
    2.5.2 微观组织形貌观察  30
    2.5.3 力学性能测试  30-31
第3章 HHD钢的焊接  31-38
  3.1 焊前预热  31
  3.2 焊前清理  31-32
  3.3 补焊方法  32
  3.4 焊接数据结果统计与分析  32-33
  3.5 焊接接头组织  33-34
  3.6 缺陷分析  34-36
  3.7 小结  36-38
第4章焊缝组织热疲劳性能  38-70
  4.1 引言  38
  4.2 退火对焊缝组织热疲劳性能的影响  38-47
    4.2.1 退火温度对热疲劳性能的影响  39-45
      4.2.1.1 热疲劳裂纹的形貌  39-43
      4.2.1.2 热疲劳试件硬度的热循环软化  43-44
      4.2.1.3 热疲劳主裂纹的萌生与扩展  44-45
    4.2.2 退火温度对组织的影响  45-47
  4.3 电脉冲处理对焊缝组织热疲劳性能的影响  47-67
    4.3.1 单次脉冲处理对热疲劳性能的影响  47-55
      4.3.1.1 热疲劳裂纹的形貌  47-52
      4.3.1.2 热疲劳试件硬度的热循环软化  52-53
      4.3.1.3 热疲劳主裂纹的萌生和扩展  53-55
    4.3.2 多次脉冲处理  55-62
      4.3.2.1 热疲劳裂纹的形貌  55-59
      4.3.2.2 热疲劳试件硬度的热循环软化  59-60
      4.3.2.3 热疲劳主裂纹的萌生和扩展  60-62
    4.3.3 单次电脉冲与多次电脉冲对热疲劳性能影响的比较  62-63
    4.3.4 脉冲电流作用下热疲劳恢复机制  63-67
  4.4 退火处理与电脉冲处理后热疲劳性能改善的对比  67-68
  4.5 小结  68-70
第5章结论  70-71
参考文献  71-76
摘要  76-78
ABSTRACT  78-81
致谢  81

电脉冲与退火处理对热作模具钢焊缝热疲劳性能的影响

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