304不锈钢超声冲击后的回复行为研究

发布时间：2017-10-01 19:31

  本文关键词：304不锈钢超声冲击后的回复行为研究

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【摘要】：超声冲击(UIT)是表面形变强化技术领域中一项较为新颖的技术。现如今,UIT技术已经成熟地运用于焊件的焊缝处理。但对金属零件经超声冲击处理后的回复行为研究鲜有报道。本文利用加热处理方法,营造加速实验条件,对超声冲击处理后的304不锈钢平面试样在不同加热处理条件下的回复行为进行了研究,以确定AISI304不锈钢在长期服役过程中UIT强化效果的稳定性和可靠性。实验室首先对现有超声冲击设备结构参数进行了优化设计。通过对冲击过程中冲击针与工件表面塑性变形行为的有限元分析,设计出合理的冲击针端面尺寸。并通过对冲击针质量、弹簧弹性系数、冲击针与导向套的公差配合等因素的研究,揭示了超声冲击针振幅的变化规律和各因素的影响规律,为后续实验超声冲击过程的可控性提供了理论与实验依据。在对超声冲击枪结构参数优化的基础上,本研究将超声冲击处理试样经过条件为250℃×20h、350℃ ×20h、350℃ ×30h真空加热处理,然后利用表面轮廓仪、显微硬度仪、光学显微镜、X.射线衍射仪等设备,对加热处理前后UIT试样的宏观形貌、显微组织、马氏体含量以及残余应力等进行观察、表征和测试。结果表明：加热处理前后的样品表面粗糙度没有发生明显变化：UIT试样最外层的马氏体含量达到90%以上,加热处理后下降至80%左右；当深度超过80μm,热处理前后的马氏体含量趋于一致。这说明表层的回复趋势较内层明显,但马氏体含量仍高达60%-80%：此外,经过加热处理后,最外层的金相组织仍保持足够的晶粒细化程度,次表层的形变孪晶密度显著减少。随温度和保温时间的增加,晶体组织的回复程度愈加明显；对微观硬度的测试表明,不同条件的加热处理后,UIT试样最外层的显微硬度值均由450HV0.1N下降至340HV0.1N左右,显微硬度在深度为70μm处达到最大值,约为430HV0.1N。深度超过70μm后,加热处理后的试样基本保持了加热前试样显微硬度水平对残余应力的研究显示,加热处理前表面残余压应力值为790MPa,最大应力值为900MPa；加热处理后,产生了应力松弛现象,温度升高,时间延长,应力松弛现象有加重趋势。尽管如此,表面残余应力仍然保持在690MPa的较高水平。综合来看,在本研究的加速实验条件下,超声冲击试样保持了绝大部分的冲击强化效果,这意味着,超声冲击处理后的零部件在长期常温工作条件下,组织回复、性能退化的过程是比较缓慢的,其强化效果在相当一段时间是值得信赖的。
【关键词】：超声冲击 马氏体相变 形变孪晶 回复行为 应力松弛
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71;TG668
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 表面形变强化技术9-12
• 1.1.1 滚压加工工艺9-10
• 1.1.2 孔挤压加工工艺10-11
• 1.1.3 喷丸加工工艺11-12
• 1.2 超声冲击强化技术12-17
• 1.2.1 超声冲击强化技术的简介12-13
• 1.2.2 超声冲击设备的工作原理13
• 1.2.3 超声冲击技术的优势13-14
• 1.2.4 超声冲击强化技术的应用14-16
• 1.2.5 超声冲击强化技术的发展16-17
• 1.3 冷变形金属的回复行为17-18
• 1.4 本文主要内容和研究意义18-19
• 2 实验材料、设备及方法19-28
• 2.1 实验材料19-20
• 2.2 实验设备20-22
• 2.2.1 超声冲击强化设备20-21
• 2.2.2 检测设备21-22
• 2.3 实验方法22-27
• 2.3.1 试样预处理22-23
• 2.3.2 超声冲击处理23
• 2.3.3 表面粗糙度测量23
• 2.3.4 冲击试样的线切割23-24
• 2.3.5 试样超声处理后的加热处理24
• 2.3.6 微观组织观察24
• 2.3.7 显微硬度测试24-25
• 2.3.8 X射线衍射法测应力25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 超声冲击设备的优化与改进28-38
• 3.1 超声冲击设备的前期改造工作概述28-29
• 3.2 超声冲击设备的进一步优化29-37
• 3.2.1 冲击针端面尺寸优化设计29-32
• 3.2.2 超声冲击针振幅影响因素优化设计32-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 实验结果与分析38-51
• 4.1 加热处理对表面粗糙度的影响38-40
• 4.2 加热处理对相组成的影响40-43
• 4.2.1 试样表面物相分析及表面纳米化40-41
• 4.2.2 加热处理对马氏体含量的影响41-43
• 4.3 加热处理对金相组织的影响43-46
• 4.4 加热处理对显微硬度的影响46-47
• 4.5 加热处理对残余应力的影响47-49
• 4.6 本章小结49-51
• 结论51-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 董定乾;;模具表面强化技术应用现状及发展[J];大众科技;2008年11期

2 雷宏刚;付强;刘晓娟;;中国钢结构疲劳研究领域的30年进展[J];建筑结构学报;2010年S1期

3 王东坡;宋宁霞;王婷;霍立兴;;纳米化处理超声金属表面[J];天津大学学报;2007年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 欧阳小穗;孔挤压强化工艺对叠层元件疲劳寿命影响分析[D];上海交通大学;2011年

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本文编号：955272