不同试验参数下3Cr2W8V钢热疲劳性能研究

发布时间：2020-10-01 20:32

　　 3Cr2W8V钢是我国热作模具的传统用钢,热疲劳是其主要失效形式,但对热疲劳性能测试时的试验参数一直没有明确规定。本文采用Uddeholm自约束热疲劳试验方法,通过改变热循环过程中的上限温度以及加热速度,对经过不同热处理工艺的3Cr2W8V钢进行热疲劳试验;借助金相显微镜、扫描电镜等分析手段,研究了各试验参数对3Cr2W8V钢热疲劳性能的影响。试验结果表明: 3Cr2W8V钢在热循环过程中,构成了加热时产生压应变,冷却时产生拉应变的热疲劳循环过程;热循环上限温度是3Cr2W8V钢热疲劳裂纹萌生、扩展的主要影响因素:热循环上限温度的升高,缩短了3Cr2W8V钢热疲劳裂纹萌生的时间,加速了热疲劳裂纹沿晶界扩展的速度。当热循环上限温度超过3Cr2W8V钢的回火温度时,热疲劳裂纹扩展速度急剧增大,导致抗热疲劳性能显著降低。热应力分析及热疲劳裂纹形貌观察表明:热循环上限温度升高,试样所受热应力增大;热疲劳裂纹首先沿圆柱试样表面轴向形成,随着热循环次数的增加,轴向裂纹粗化、扩展并沿横向分枝,最终形成网状裂纹。 热循环加热速度决定热疲劳破坏的机制。高的热循环加热速度,试样因热应力作用而以热疲劳裂纹过度扩展失效;当加热速度很低时,试样表面高温氧化占主导地位,其失效形式主要是氧化腐蚀失效:当加热速度介于上述二者之间时,3Cr2W8V钢受热应力和氧化腐蚀的共同作用,因热疲劳裂纹扩展和氧化腐蚀的相互促进而导致失效。在高的热循环加热速度下,上限温度的升高增大了热应力与氧化现象,两者共同促进热疲劳裂纹的扩展速率,加速了试样以热疲劳裂纹的形式失效。 热循环加热速度的快慢影响了3Cr2W8V钢在加热过程中热应力的大小以及热疲劳裂纹的扩展速率,并对材料热疲劳性能的测定产生影响;加热速度的减小使得试样受到的热应力减小,热疲劳裂纹的扩展速率下降,金属热变形率增大,氧化程度加重。 3Cr2W8V钢的最终热处理组织决定了其热疲劳性能。在相同的热循环试验参数下,经过高温淬火+高温回火后的试样,具有较高的热疲劳抗力。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TG142.15
【部分图文】：

在冷却水作用下剥落的速度远远大于钝化膜的修复速度，以致使点蚀进一步生成。这些点蚀坑底部的应力集中容易引起裂纹成核邝‘]。由图6.1.2中A、B两点的成分可以看出，热处理后导致基体局部贫铬和钨等合金元素(形成了(Fe，cr)z3C6型碳化物)，而合金元素的贫化是点蚀发生的一个重要原因。

本文编号：2831975