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16MnR焊接接头表面强化的研究

作　者: 张罡
导　师: 任瑞铭
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料加工
关键词: 高能机械喷丸空化水喷丸显微硬度表面粗糙度
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

表面喷丸是提高机械零部件疲劳寿命和使用可靠性的有效手段,高能机械喷丸已经在多种材料表面实现了制备纳米结构表层,达到了表面强化效果;空化水喷丸是新近开展的新技术,在国内尚没有研究报道;研究两种喷丸工艺条件对16MnR焊接接头的影响,对在国内开展这项研究与应用具有重要意义。本文对16MnR焊接接头试片进行两种喷丸试验研究,利用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试以及X射线衍射等方法对不同时间纳米化后的材料组织形貌、变形层硬度以及晶粒尺寸进行了分析。对空化水喷丸处理的试样进行残余应力和表面粗糙度分析。结果表明:机械喷丸120 min后试样表面组织已经纳米化,微晶尺寸达到47 nm。随着喷丸时间的延长,表层微晶尺寸细化不明显。喷丸试样表面形成塑性变形层,塑性变形层的深度随着喷丸时间的增加,自表面向心部逐渐加深,最厚可达120μm。表面纳米化试样的表层显微硬度随着喷丸时间的增加而增大,当喷丸时间120 min时,其显微硬度最高,三区硬度约为母材400 HV、热影响区425 HV、焊缝460 HV。空化水喷丸后的材料表面硬度呈现出中心硬度最高,随着距中心距离的增加,表面硬度呈减小趋势。随着空化水喷丸时间延长,表面硬度增加,但是时间过长表面损伤严重。空化水喷丸10min到40min母材表面粗糙度由0.205增加到0.380,增加较缓慢,但是喷丸50min表面粗糙度为0.615,水喷丸40min为一个最佳的喷丸时间工艺参数。空化水喷处理后的材料的表面形貌变化很小,只有很细微的冲蚀加工痕迹,表面不发生粗化,与机械喷丸相比,处理后带来的损伤也很小。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-26
  1.1 材料的表面纳米化  9-12
    1.1.1 材料表面纳米化的制备方法  9-11
    1.1.2 表面纳米化对材料性能的影响  11-12
  1.2 高能喷丸强化技术  12-15
    1.2.1 高能喷丸强化技术原理  12-13
    1.2.2 影响高能喷丸的因素  13-14
    1.2.3 高能喷丸的应用现状  14-15
  1.3 空化喷丸技术  15-24
    1.3.1 空化水喷丸强化技术原理  15-19
    1.3.2 空蚀程度的表示方法  19
    1.3.3 空蚀喷流的应用  19-20
    1.3.4 空化水喷丸国内外研究现状  20-24
    1.3.5 空化水喷丸技术的优越性和前景  24
  1.4 课题研究背景和内容  24-26
    1.4.1 课题研究意义  24-25
    1.4.2 课题研究的内容  25-26
第二章试验材料及试验方法  26-31
  2.1 试验材料  26-27
  2.2 试验方法  27-29
    2.2.1 16MnR 的焊接  27
    2.2.2 高能机械喷丸  27-28
    2.2.3 空化水喷丸  28-29
  2.3 分析与测试方法  29-30
    2.3.1 金相显微镜观察  29
    2.3.2 扫描电镜观察  29
    2.3.3 表面粗糙度测定  29
    2.3.4 显微硬度测定  29-30
    2.3.5 残余应力测定  30
    2.3.6 X-射线衍射  30
  本章小结  30-31
第三章试验结果与分析  31-54
  3.1 表面形貌与表层组织  31-44
    3.1.1 高能机械喷丸表面宏观形貌  31-32
    3.1.2 高能机械喷丸表层显微组织  32-39
    3.1.3 空化水喷丸表面形貌  39-44
  3.2 显微硬度分析  44-48
    3.2.1 机械喷丸试样显微硬度分析  44-47
    3.2.2 空化水喷丸试样表面显微硬度分布  47-48
  3.3 机械喷丸表面纳米化表征  48-49
  3.4 残余压应力的测试结果及分析  49-52
  3.5 表面粗糙度的测量结果及分析  52-53
  本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-57
攻读硕士学位期间发表的学术论文  57-58
致谢  58-59

16MnR焊接接头表面强化的研究

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