超声喷丸处理对2205双相不锈钢微观组织演化及疲劳性能的影响

发布时间：2017-06-26 02:07

  本文关键词：超声喷丸处理对2205双相不锈钢微观组织演化及疲劳性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双相钢因其优异的力学性能,广泛应用于化学、石化、造纸和石油行业,成为21世纪的主流不锈钢种。2205双相不锈钢因兼有特素体和奥氏体两相组织,拥有良好的强度和韧性,使其成为应用最广泛的双相不锈钢钢种。随着机械工业的不断发展,对材料的综合性能要求越来越高,喷丸技术作为表面强化处理的一种主要形式,可有效改善材料性能,提升构件使用寿命。本文采用超声喷丸装置对2205双相不锈钢进行表面强化处理,并对处理后2205双相不锈钢的微观组织演化进行了初步研究,同时通过拉伸、疲劳等试验,分析梯度微纳米层对2205双相不锈钢疲劳寿命的影响作用,主要研究结论如下：(1)采用四种不同的喷丸作用力(480N、360N、240N、120N)对2205双相不锈钢进行喷丸处理,观察塑性变形层厚度变化。硬度和拉伸试验结果显示：随着喷丸作用力的增大,表面晶粒细化层变厚,硬度随着喷丸强度的增大而增大,沿厚度方向逐渐变小,抗拉强度逐渐提高,材料的韧性逐渐降低。(2)超声喷丸可以诱发α’-马氏体相变,通过X射线衍射技术对α’-马氏体含量进行检测,发现α’-马氏体的含量随喷丸作用力的增大而增加。最大转化量为40.1%,发生在480N喷丸处理试样的最表层,α’-马氏体是脆性相可以有效提高材料表面强度。(3)在较高应变幅(△εt/2≥0.6%)情况下,经过喷丸处理的试样疲劳寿命小于原始试样的寿命；在低应变幅(△εt/2≤0.4%)的情况下,喷丸处理的试样疲劳寿命明显大于原始试样疲劳寿命,且经过喷丸处理的不锈钢试样疲劳裂纹源萌生于试样次表层杂质,而原始试样的疲劳裂纹多萌生于试样表层。经过喷丸处理后,材料表面梯度微纳米层可以有效阻止裂纹萌生和扩展,明显提高材料疲劳寿命。
【关键词】：2205双相不锈钢 超声喷丸 马氏体相变 疲劳寿命
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.71;TG668
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 双相不锈钢的力学性能及表面机械强化技术10-13
• 1.3 超声喷丸技术及其特点13-15
• 1.3.1 超声喷丸技术13-14
• 1.3.2 超声喷丸技术特点14-15
• 1.4 梯度微纳米层构件及其疲劳性能15-20
• 1.4.1 梯度微纳米层的定义15
• 1.4.2 表层晶粒细化机制15-17
• 1.4.3 梯度微纳米层构件的疲劳性能17-18
• 1.4.4 微纳米晶组织研究现状及性能18-20
• 1.5 存在的问题20
• 1.6 论文的主要研究内容20-22
• 第2章 实验材料与方法22-29
• 2.1 实验材料22
• 2.2 实验方法22-24
• 2.3 测试方法24-26
• 2.3.1 金相组织观察24-25
• 2.3.2 显微硬度观察25
• 2.3.3 扫描电镜观察25-26
• 2.3.4 透射电镜观察26
• 2.3.5 X射线衍射26
• 2.4 常温拉伸试验26-27
• 2.5 常温低周疲劳试验27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 超声喷丸对2205双相不锈钢表面组织及其性能影响29-38
• 3.1 超声喷丸处理对材料组织形貌影响29-35
• 3.2 表面显微硬度35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 微观结构改变诱发双相钢相变及拉伸性能38-52
• 4.1 超声喷丸诱发马氏体相变38-45
• 4.1.1 应变诱发马氏体相变的机理和影响因素38
• 4.1.2 应变诱发马氏体相变的理论基础38-40
• 4.1.3 应变诱发马氏体相变的影响因素40-42
• 4.1.4 超声喷丸诱发马氏体相变定量分析42-45
• 4.2 微观组织改变对材料拉伸性能的影响45-50
• 4.2.1 喷丸参数对常温拉伸性能的影响46-47
• 4.2.2 常温拉伸断口分析47-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第5章 应变控制下超声喷丸对双相钢疲劳寿命的影响52-69
• 5.1 相同应变幅下喷丸处理对疲劳寿命的影响52-58
• 5.1.1 材料循环变形行为52-54
• 5.1.2 疲劳断口分析54-56
• 5.1.3 表面二次裂纹的萌生与扩展56-58
• 5.2 不同应变幅条件下喷丸处理对疲劳寿命的影响机制58-67
• 5.2.1 不同应变幅条件下疲劳寿命和循环寿命响应曲线58-59
• 5.2.2 疲劳断口分析59-64
• 5.2.3 不同应变幅下表面二次裂纹的萌生与扩展64-65
• 5.2.4 应变控制疲劳对材料微观组织变化的影响65-67
• 5.3 本章小结67-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 研究总结69-70
• 6.2 研究展望70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士期间科研情况77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李礼;朱有利;;Ti6Al4V合金超声深滚层的组织结构特征[J];稀有金属材料与工程;2010年10期

2 朱有利;李礼;王侃;黄元林;;一种超声深滚与滚光一体化抗疲劳制造技术[J];机械工程学报;2009年09期

3 张新华;曾元松;王东坡;王婷;;超声喷丸强化7075-T651铝合金表面性能研究[J];航空制造技术;2008年13期

4 曾元松;;喷丸成形技术在民用飞机整体壁板研制中的应用[J];航空制造技术;2008年01期

5 栾伟玲,涂善东;喷丸表面改性技术的研究进展[J];中国机械工程;2005年15期

6 陈勇军;王渠东;彭建国;翟春泉;丁文江;;大塑性变形制备细晶材料的研究、开发与展望[J];材料导报;2005年04期

7 许晓嫦;刘志义;党朋;谭曼玲;;强塑性变形(SPD)制备超细晶粒材料的研究现状与发展趋势[J];材料导报;2005年01期

8 宣征南,陈克复;双相不锈钢SAF2205的性能及其应用前景[J];中华纸业;2002年09期

9 郭锐,王荣华;喷丸强化对25MoCr5钢渗碳齿轮组织及性能的影响[J];金属热处理;2001年06期

10 周宇松,吴希俊;纳米金属的力学性能[J];力学进展;2001年01期

  本文关键词：超声喷丸处理对2205双相不锈钢微观组织演化及疲劳性能的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：484373