H13钢焊接接头组织与性能研究

发布时间：2017-04-03 03:04

  本文关键词：H13钢焊接接头组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今社会是一个能源竞争激烈的社会，几乎各行各业都会受到能源危机的影响。机械加工制造业更是一个消耗能源巨大的行业，随着工业发展的不断加快，机械加工对于一个国家甚至整个世界都承担着越来越重要的角色。在机械加工过程中，模具钢的生产则是其中生产成本高，能源消耗大的一个典型过程。在模具钢的各种分类中，热作模具钢的工作环境恶劣，在冷热交替循环的状态下服役导致其极易产生裂纹，严重的甚至失效。对于这样高成本，生产工艺复杂的大型模具，如果任其失效废弃，，势必造成能源的极大浪费，而且由于模具钢的失效会导致生产成本的增加。所以对于模具钢的失效现象，现在越来越多的学者和钢铁从业者在积极探索补救办法及改善其性能的措施。运用焊接技术对因产生裂纹而致失效的热作模具钢进行局部修补是现在被广泛采用的技术，这也完全符合人们对于节省能源和生产成本的诉求。但是焊接修复不能只起到修复连接失效材料的作用，对焊后的状态及模具钢的组织性能的变化及影响更应该进行深入探讨，以期找出更加合理的方法使模具钢的焊后组织及使用性能满足工业需求。 本文利用TIG焊焊接方法对H13钢进行焊接，并对焊态试件尤其是焊接接头部分的组织及力学性能进行详尽的研究和阐述。运用热处理工艺和电脉冲工艺对焊后H13钢焊接接头进行处理，详细探讨几种处理方法对焊接接头组织的影响，探讨H13钢焊接接头组织性能产生变化的规律，分析得出H13钢补焊之后能够获得良好使用性能的方法，这对实际工业生产也具有重要意义。 补焊之后的焊态H13钢焊接接头显微组织成分主要是马氏体，还有部分碳化物。在焊缝区域，粗大的马氏体周围附着碳化物颗粒，在填充焊层还存在部分回火马氏体，这主要是由于多层焊的特点造成的。相对于焊接接头，母材区受热作用影响并不大，组织成分主要是回火马氏体和合金碳化物及部分索氏体。 针对焊态H13钢进行热处理，淬火实验的试件主要组织为粗大的板条状马氏体，经过调质处理的H13钢经过了回火过程，焊接接头部分转变成回火马氏体，显微组织明显均匀分布，碳化物析出也较少，组织得到细化。母材区域相比于焊态也得到明显细化，由渗碳体颗粒转化成细小的珠光体。 本文针对焊后H13钢进行了电脉冲处理，脉冲处理之后的焊接接头显微组织晶粒细化更为明显，电脉冲处理相当于以脉冲形式进行的极短时间的热处理过程，经电脉冲处理之后的焊接接头组织回火马氏体和球状碳化物相对较多，并且从盖面层直到填充层，组织从粗大的马氏体逐渐转变为细小马氏体。母材区马氏体长度减小，马氏体取向性消失，主要是回火马氏体和索氏体，组织也较热处理及焊态试件更为细化。 针对各种处理方法的力学性能检测发现，焊态H13钢整个试件的显微硬度变化幅度较大，其熔合区硬度值最小，当受到外部载荷时极易因应力集中而发生断裂。经过热处理和电脉冲处理之后，硬度值相对平均集中，这说明对整个焊接接头而言，其综合力学性能较好。 综上，本文认为，对于模拟补焊的H13钢试件，热处理工艺和电脉冲处理能够明显地改变其焊接接头及母材部分的组织结构，并且通过对组织的改变和影响，使H13钢焊接接头获得了更加优良的力学性能，这对于模具钢实际生产应用中的补焊焊后处理具有实际意义和借鉴作用。
【关键词】：H13钢 焊接接头 热处理 电脉冲
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG407
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 选题意义11-12
• 1.2 热作模具钢的分类及性能12-14
• 1.2.1 热作模具钢的分类12-13
• 1.2.2 热作模具钢应具备的性能要求13-14
• 1.3 国内外热作模具钢的发展现状及研究14-15
• 1.3.1 国外热作模具钢的发展及研究现状14-15
• 1.3.2 国内热作模具钢研究现状15
• 1.4 热作模具钢的应用及发展15-16
• 1.5 热作模具钢焊接修补技术16-19
• 1.5.1 堆焊技术17
• 1.5.2 熔化极气体保护焊17-18
• 1.5.3 钨极氩弧焊18-19
• 1.6 热作模具钢热处理工艺19-21
• 1.6.1 热处理工艺研究进展及在热作模具钢中的应用19
• 1.6.2 H13 钢热处理工艺研究19-21
• 1.7 电脉冲技术对金属材料的作用研究21-25
• 1.7.1 电脉冲用于金属材料细化晶粒的研究22-23
• 1.7.2 电脉冲对金属塑性的研究23-24
• 1.7.3 电脉冲促进金属回复和再结晶24
• 1.7.4 电脉冲对过冷度的影响24-25
• 1.7.5 电脉冲用于制备纳米材料25
• 1.8 本文研究主要内容25-27
• 第二章 实验方法27-35
• 2.1 实验材料27-28
• 2.1.1 H13 钢化学成分范围27
• 2.1.2 焊接材料27-28
• 2.2 实验设备与手段28-29
• 2.3 实验方案29-35
• 2.3.1 H13 钢焊接实验29-30
• 2.3.1.1 焊接试样制备29-30
• 2.3.1.2 H13 钢焊接30
• 2.3.2 试样制备30
• 2.3.3 热处理实验30-31
• 2.3.4 电脉冲实验31-33
• 2.3.5 测试与分析方法33-35
• 2.3.5.1 微观组织和宏观形貌观察33
• 2.3.5.2 力学性能实验33-35
• 第三章 热处理工艺对 H13 钢焊接接头组织及性能的影响35-51
• 3.1 焊态下 H13 钢焊接接头组织与性能分析35-42
• 3.1.1 焊态试件宏观形貌及缺陷类型分析35-38
• 3.1.2 焊态 H13 钢焊接接头显微组织观察38-40
• 3.1.3 焊态 H13 钢焊接接头硬度分析40-42
• 3.2 淬火处理对 H13 钢焊接接头组织及性能的影响42-45
• 3.2.1 淬火处理 H13 钢焊接接头的宏观形貌及微观组织分析42-44
• 3.2.2 淬火处理 H13 钢焊接接头显微硬度分析44-45
• 3.3 调质处理对 H13 钢焊接接头组织及性能的影响45-50
• 3.3.1 调质处理 H13 钢焊接接头的宏观形貌及微观组织分析45-49
• 3.3.2 调质处理 H13 钢焊接接头显微硬度分析49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 电脉冲处理对 H13 钢焊接接头组织及性能的影响51-57
• 4.1 电脉冲处理 H13 钢焊接接头微观组织51-54
• 4.2 电脉冲处理 H13 钢焊接接头显微硬度分析54-55
• 4.3 电脉冲处理对 H13 钢焊接接头力学性能的影响55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 结论57-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：283592