电脉冲处理对H13钢焊接接头组织性能的影响

发布时间：2017-08-09 21:16

  本文关键词：电脉冲处理对H13钢焊接接头组织性能的影响

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【摘要】：随着时代的发展、科技的进步和工业水平的提高，机械制造业的发展越来越倚重于模具制造业，模具的制造水平已经成为一个国家工业水平的主要衡量标准和重要的制约因素。在主流模具产品中，热作模具占据了其半壁江山。热作模具的工况条件复杂，除了高温高压外，其在服役过程中始终承受着较大的冲击负荷，此外还承受着弯曲、扭转等复杂的应力，极易产生诸如断裂、变形、磨损、疲劳等失效的发生。在过去，模具的失效往往不可恢复，一旦失效，只能作废，而更换新模具将面临制造成本高、周期长等问题，也给使用企业带来不小的损失。 焊接作为一种传统的热加工工艺，被人们形象地成为“钢铁的缝纫”，随着焊接技术的不断发展，利用各种焊接方法修补受损模具的表面逐渐引起了人们的注意。利用焊接技术对热作模具进行焊接修补，成本低、周期短、操作灵活，配合一定的热处理或其他表面强化手段可以更好地提高模具材料的性能，进而有效地提高模具的使用寿命。近年来，电脉冲处理技术作为一种瞬态高能处理手段逐渐走入人们的视野，有研究发现，对热作模具钢进行电脉冲处理，可以有效地细化材料的组织、促进裂纹等缺陷的愈合、提升材料的力学性能，进而使热作模具的使用寿命得以提高。 本文以国内外广泛应用的热作模具钢H13钢为研究对象，利用药芯焊丝钨极氩弧焊对其进行焊接，对焊态试样分别进行调质处理和电脉冲处理，重点分析电脉冲处理前后H13钢焊接接头组织和性能的变化；进一步分析脉冲通电时间对于H13钢焊接接头组织性能的影响，配合精密电阻检测、X射线衍射等手段来探讨电脉冲处理对于改善H13钢焊接接头组织性能的作用机制，这对出现损伤的热作模具在经过焊接修补以后的组织性能优化方面具有重大的意义。 实验结果表明，调质处理后试样接头的组织由粗大的板条状马氏体变为细小的回火马氏体，此过程伴随着碳化物的析出；调质处理后试样接头的硬度变得更加均匀，焊态时试样接头处存在的硬化带和软化区均得以消除；调质处理后接头的抗拉强度由1473MPa提高至1571MPa，而延伸率出现下降。 电脉冲处理后H13钢焊接接头各区域组织中的马氏体长度会逐渐缩短、晶粒逐渐细化、取向性逐渐淡化，组织的均匀化程度提高，X射线衍射峰半高宽增大，表明材料内部晶粒或亚晶粒尺寸减小；电脉冲处理后试样的硬度有所提高，特别是焊缝区的硬度提高较为明显；电脉冲处理后H13钢焊接接头的抗拉强度由1473MPa提高至1572MPa，而延伸率出现下降。此外，电脉冲处理时间与试样内部组织的细化程度不成正比关系，随着脉冲通电时间的增加，，试样组织内部开始逐渐细化，但当时间超过某一临界值(或范围)后，随着脉冲通电时间的增加，这种细化的效果不再明显。 电脉冲处理对材料内部缺陷的消除有一定的作用效果，电脉冲处理后焊态H13钢试样的电阻值均有所下降，说明试样内部的缺陷或刃型位错等在电脉冲处理的过程中可以得到弱化，甚至消除；改变脉冲通电时间后，随着脉冲通电时间的增加，电阻值下降的越大，但当时间超过某一临界值(或范围)后，随着脉冲通电时间的增加，电阻值下降的幅度开始减小。 电脉冲处理作为一种新型的、绿色的材料处理技术是非常具有价值的，大量的研究均证实了电脉冲处理可以使材料的组织细化，使损伤愈合。不过这种细化的机理目前尚未有明确的定论，还需大量的实验研究，相信每一步的研究最终都会使电脉冲处理技术在生产实际应用上更具现实意义。
【关键词】：H13钢 焊接接头 电脉冲处理 组织性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG661;TG407
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 选题意义12-13
• 1.2 热作模具钢的基本特性13-15
• 1.2.1 强度和硬度13-14
• 1.2.2 耐磨损性和抗氧化性14
• 1.2.3 抗热疲劳性14-15
• 1.3 国内外热作模具钢的研究现状15-17
• 1.3.1 国外热作模具钢发展现状15-16
• 1.3.2 国内热作模具钢发展现状16-17
• 1.4 焊接补修技术在热作模具钢中的应用17-19
• 1.4.1 堆焊17-18
• 1.4.2 热喷焊技术18-19
• 1.5 H13 钢的热处理技术19-20
• 1.6 电脉冲处理对金属材料的影响20-23
• 1.6.1 脉冲电流对金属凝固组织的细化作用20-21
• 1.6.2 脉冲电流对金属的电致塑性作用21
• 1.6.3 脉冲电流对非晶合金的纳米晶化作用21-22
• 1.6.4 脉冲电流对金属宏观裂纹止裂和微观裂纹愈合的影响22
• 1.6.5 脉冲电流对金属疲劳寿命的影响22-23
• 1.7 论文主要研究内容23-24
• 第2章 实验方法24-33
• 2.1 实验材料与设备24-25
• 2.1.1 H13 钢的化学成分24
• 2.1.2 焊接材料24-25
• 2.1.3 实验设备25
• 2.2 实验方案25-26
• 2.3 实验方法26-30
• 2.3.1 H13 钢的焊接26-27
• 2.3.2 热处理实验27-28
• 2.3.3 电脉冲实验28-29
• 2.3.4 H13 钢金相试样制备29-30
• 2.4 分析方法30-33
• 2.4.1 组织成分分析30
• 2.4.2 力学性能分析30-32
• 2.4.3 电阻分析32-33
• 第3章 H13 钢 TIG 焊焊接接头的组织和性能33-50
• 3.1 H13 钢 TIG 焊焊接接头的特点33-36
• 3.1.1 H13 钢焊接接头的宏观形貌33-34
• 3.1.2 H13 钢焊接接头的化学成分34-36
• 3.2 H13 钢 TIG 焊焊接接头的微观组织36-40
• 3.2.1 焊态 H13 钢焊缝区的组织形态37-38
• 3.2.2 焊态 H13 钢熔合区的组织形态38-39
• 3.2.3 焊态 H13 钢热影响区的组织形态39
• 3.2.4 焊态 H13 钢母材区的组织形态39-40
• 3.3 调质处理对 H13 钢 TIG 焊焊接接头组织的影响40-43
• 3.3.1 调质处理对焊缝区组织的影响40-41
• 3.3.2 调质处理对熔合区组织的影响41-42
• 3.3.3 调质处理对热影响区组织的影响42
• 3.3.4 调质处理对母材区组织的影响42-43
• 3.4 调质处理对 H13 钢 TIG 焊焊接接头力学性能的影响43-49
• 3.4.1 调质处理对 H13 钢焊接接头硬度的影响43-48
• 3.4.2 调质处理对 H13 钢焊接接头拉伸性能的影响48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 电脉冲处理对 H13 钢 TIG 焊焊接接头组织和性能的影响50-67
• 4.1 电脉冲处理后 H13 钢焊接接头的宏观形貌50-51
• 4.2 电脉冲处理后 H13 钢焊接接头的微观组织51-52
• 4.3 脉冲时间对 H13 钢 TIG 焊焊接接头各区域组织的影响52-57
• 4.3.1 脉冲时间对焊缝区组织的影响53-54
• 4.3.2 脉冲时间对熔合区组织的影响54-55
• 4.3.3 脉冲时间对热影响区组织的影响55-56
• 4.3.4 脉冲时间对母材组织的影响56-57
• 4.4 电脉冲处理对 H13 钢 TIG 焊焊接接头力学性能的影响57-63
• 4.4.1 电脉冲处理对 H13 钢焊接接头硬度的影响57-60
• 4.4.2 不同脉冲时间对 H13 钢焊接接头硬度的影响60-62
• 4.4.3 电脉冲处理对 H13 钢焊接接头拉伸性能的影响62-63
• 4.5 脉冲电流对 H13 钢焊接接头的优化作用63-66
• 4.5.1 脉冲电流对缺陷的消除作用63-65
• 4.5.2 脉冲电流对晶粒的细化作用65-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 结论67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张永军,薛凌,韩静涛;描述裂纹愈合过程的内变量[J];北京科技大学学报;2003年02期

2 郭小燕;张津;张叶成;孙智富;;表面技术在模具修复中的应用进展[J];表面技术;2007年06期

3 ;Effect of Electropulsing on Recrystallization and Mechanical Properties of Silicon Steel Strips[J];Journal of Materials Science & Technology;2011年11期

4 乔生儒;李艳丽;李云;张程煜;;直流脉冲电流对铝合金的损伤修复和电阻评估(英文)[J];稀有金属材料与工程;2009年04期

5 李国栋;王磊;刘杨;张伟;乔雪璎;王延庆;;高密度电脉冲处理对GH4199合金时效动力学的影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2011年06期

6 郭晓楠,沈以赴,周亦胄,何冠虎,周本濂;高密度单脉冲电流对H62铜带力学性能的影响[J];材料研究学报;1999年01期

7 沈以赴,郭晓楠,姚戈,何冠虎,李顺林,周本濂;材料疲劳恢复新途径的探索II

本文编号：647369