高碳硅锰钢动态力学及其绝热剪切性能研究

发布时间：2021-03-04 14:48

　　目前,在高速冲击领域,主要研究的材料是钛合金、铝合金以及中碳钢等材料。但钛合金、铝合金等相对钢铁材料产量较少且成本较高。钢铁材料虽有研究却集中在中碳钢上,对钢铁材料中的高碳硅锰钢动态力学性能研究报道较少。若能填补此方面空白完善高碳硅锰钢动态力学性能研究,实现高碳硅锰钢在高速冲击领域替代中碳钢甚至钛合金、铝合金的目标,可以有效降低材料使用成本,具有巨大的经济效益。首先,本文通过控制热处理工艺,研究不同热处理工艺对高碳硅锰钢的准静态和动态力学影响。其次,选定了准静态力学性能相近的高碳硅锰钢和中碳钢,使用霍普金森杆进行动态力学试验。对比两者的动态力学性能,使用扫描电镜观察了两者组织的差异。分析了造成动态力学性能的不同,以及绝热剪切带中裂纹形成的原因。最后,在试验的基础上,拟合了本文中高碳硅锰钢和中碳钢的J-C本构模型。高碳硅锰钢调质处理后存在大量残留碳化物,其遭到高速冲击时,残留碳化物使得应变硬化作用更强,动态强度增幅更高,强度更加稳定造成变形更为均匀。实验钢调质处理后,部分样品会存在保留片状马氏体形态的片状组织,片状组织在高速冲击后会倾向于消失,造成强度发生变化,动态应力应变曲线出现凹谷,... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 材料在高温动载荷领域中的使用情况
    1.3 高碳硅锰钢的特点及其力学性能研究现状
    1.4 动态力学性能研究现状
    1.5 材料动态力学性能中的绝热剪切现象
        1.5.1 绝热剪切变形中材料的本构关系
        1.5.2 绝热剪切变形中材料微观组织
        1.5.3 绝热剪切变形中材料数值模拟
        1.5.4 绝热剪切中实验装置研究现状
    1.6 本文研究目的和意义
第二章 实验材料及研究方法
    2.1 实验钢化学成分
    2.2 热处理方案制定
    2.3 试样过程和方法
        2.3.1 静态力学试验
        2.3.2 动态压缩力学性能测试
        2.3.3 高温拉伸力学试验
    2.4 显微组织观察和表征
        2.4.1 光学显微组织观察
        2.4.2 扫描电镜（SEM）观察
    2.5 本章小结
第三章 实验钢中未溶碳化物对动态力学性能的作用
    3.1 引言
    3.2 冲击前实验材料组织和性能分析
    3.3 冲击后实验材料组织和性能分析
    3.4 本章小结
第四章 实验钢动态力学行为后组织和性能变化
    4.1 引言
    4.2 冲击前实验材料组织和性能分析
    4.3 冲击后实验材料组织和性能分析
    4.4 本章小结
第五章 实验钢绝热剪切行为机理研究
    5.1 引言
    5.2 绝热剪切带形成机理研究
        5.2.1 屈服强度相同时,实验钢绝热剪切性能研究
        5.2.2 不同淬火温度,高碳硅锰钢的绝热剪切性能研究
        5.2.3 绝热剪切带内的高温变形行为
        5.2.4 实验钢Johnson-Cook动态本构方程的构建
    5.3 本章小结
第六章 总结
参考文献
致谢
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]2019年钢铁行业形势分析与2020年展望[J]. 董静媚.  中国物价. 2020(02)
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博士论文
[1]高强韧低碳TWIP钢的制备及组织与性能研究[D]. 付立铭.上海交通大学 2014

硕士论文
[1]中碳钢凸轮轴的加工工艺研究[D]. 饶振华.南昌大学 2016
[2]300M超高强钢高温本构模型的研究[D]. 石旭.哈尔滨理工大学 2015
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本文编号：3063411