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两种模具堆焊材料抗裂性对比研究

作　者: 张凌枫
导　师: 刘仁培
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 模具堆焊抗裂性韧性夹杂物结晶裂纹氧化物
分类号: TG455
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

模具的工况条件较为苛刻,为了避免其过早失效,人们采用堆焊的方法来修复或制造模具。研究表明,模具堆焊材料的抗裂性能是影响模具使用寿命的关键因素,使用抗裂性较差的模具堆焊材料将造成模具的过早失效。525和136是两种工业用同类型模具堆焊材料,其抗裂性能存在较大差异。为了找到136较525抗裂性差的原因,本文利用刚性拘束抗裂性试验对比了两者焊后裂纹敏感性的差异,观察了裂纹断口形貌,分析了裂纹的形成原因;通过硬度试验、冲击试验、拉伸试验测试了两者的韧性差异,观察了冲击、拉伸断口、基体组织及夹杂物形貌,分析了两者韧性存在差异的原因及其对两者抗裂性能的影响;阐述了136抗裂性较525更差的原因并提出改进措施。试验结果表明:使用相同焊接工艺,136焊后裂纹敏感性较525大很多,原因是前者渣系中酸性氧化物添加过多,导致其堆焊金属氧化性过强,形成了大量低熔点复合氧化物夹杂残留在树枝晶间容易导致结晶裂纹的产生;136堆焊金属的晶粒度较525更大,导致其韧性较差,对其抗裂性能有一定影响,还有,136堆焊金属中存在部分大尺寸、不均匀分布的脆性夹杂物,会降低其基体韧性及抗裂性能;改进136的渣系,减少酸性氧化物添加量,适当增加碱性氧化物添加量,可以有效减少其结晶裂纹敏感性,同时在136合金系中添加一定量细化晶粒元素,可增加基体韧性,提高其抗裂性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-25
  1.1 研究的背景及意义  10-24
    1.1.1 国内模具的应用现状  10-11
    1.1.2 模具的复杂工况条件  11-12
    1.1.3 模具主要失效形式  12-15
    1.1.4 抗裂性能的重要性  15-16
    1.1.5 模具的表面强化技术  16-17
    1.1.6 模具堆焊的概念及其重要作用  17-19
    1.1.7 模具堆焊材料的抗裂性能  19-24
  1.2 问题的提出  24
  1.3 本课题主要研究内容  24-25
第二章试验方法  25-30
  2.1 刚性拘束抗裂性试验  25-26
  2.2 裂纹形貌观察  26-27
  2.3 堆焊金属合金元素分析  27
  2.4 堆焊金属重熔及快速冷却试验  27-28
  2.5 硬度试验  28
  2.6 拉伸试验  28-29
  2.7 冲击试验  29
  2.8 堆焊金属组织观察  29
  2.9 夹杂物形貌观察  29-30
第三章 525 和136 焊后裂纹敏感性对比研究  30-49
  3.1 刚性拘束抗裂性试验结果  30
  3.2 136 堆焊金属裂纹类型判断  30-37
  3.3 136 堆焊金属结晶裂纹形成原因  37-47
    3.3.1 136 和525 堆焊金属硫、磷、碳含量对比分析  37-38
    3.3.2 136 晶间液态薄膜合金元素含量分析  38-39
    3.3.3 氧对焊缝金属的影响  39-40
    3.3.4 136 堆焊金属中氧的来源  40-43
    3.3.5 堆焊金属重熔及快速冷却试验结果及分析  43-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章 525 和136 堆焊金属韧性差异及其原因  49-64
  4.1 堆焊金属硬度试验结果  49
  4.2 拉伸试验结果与分析  49-52
  4.3 冲击试验结果与分析  52-55
  4.4 525 和136 堆焊金属韧性存在差异的原因  55-62
    4.4.1 堆焊金属组织观察结果及分析  55-57
    4.4.2 夹杂物形貌观察结果及分析  57-62
  4.5 本章小结  62-64
第五章结论  64-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
在学期间的研究成果及发表的学术论文  70

两种模具堆焊材料抗裂性对比研究

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