本文關(guān)鍵詞：60Si2CrVAT彈簧鋼表面完整性及組織控制對疲勞性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速列車轉(zhuǎn)向架彈簧在工作中承受較大的動載荷和沖擊載荷,是決定安全運行的關(guān)鍵件之一。然而國內(nèi)關(guān)鍵零部件普遍存在壽命短、可靠性差等主要問題,為此本文通過控制60Si2CrVAT彈簧鋼顯微組織和采用不同表面強化來研究顯微組織及表面完整性對疲勞性能的影響規(guī)律。參照彈簧熱卷制過程,利用DIL805A/T熱模擬機研究了彈簧鋼高溫拉伸變形行為;通過控制淬火冷卻速率得到不同組織,并進行疲勞試驗;采用車削、磨削、噴丸和超聲滾壓對兩種組織試樣進行表面處理,對比疲勞性能;使用OM、SEM、X射線應(yīng)力儀、TEM和EBSD等方法研究顯微組織和表面完整性對疲勞性能影響的機理,由此建立、完善抗疲勞制造技術(shù)在彈簧中的應(yīng)用,進而優(yōu)化彈簧生產(chǎn)工藝,為今后彈簧生產(chǎn)提供理論依據(jù)及技術(shù)指導(dǎo)。得到以下主要結(jié)論:1.彈簧鋼高溫拉伸曲線表現(xiàn)出典型的動態(tài)再結(jié)晶特征,建立了動態(tài)再結(jié)晶方程,最終得到彈簧熱卷制工藝參數(shù)為變形溫度950~1000℃,應(yīng)變速率為0.01~1s-1;建立了包含應(yīng)力σ、應(yīng)變速率??、變形溫度T和變形量ε的熱變形本構(gòu)方程;由熱加工圖可知,失穩(wěn)區(qū)易發(fā)生在高應(yīng)變速率區(qū)。2.彈簧鋼經(jīng)13%PAG淬火疲勞極限(781.5MPa)比油淬高(714.0MPa)的原因是:PAG淬火試樣組織中分布更多的納米孿晶;馬氏體板條塊和板條更加細化,碳化物呈均勻細小彌散分布,而油淬火碳化物較粗大的沿馬氏體板條界和原奧氏體晶界分布,且油淬火試樣小于PAG淬火試樣。3.PAG淬火噴丸提高了疲勞壽命,滾壓后壽命降低;而油淬火噴丸和滾壓都較明顯提高了疲勞壽命。油淬火試樣疲勞極限為714MPa,噴丸后疲勞極限提升到771MPa;PAG淬火疲勞極限為782 MPa,噴丸后疲勞極限為812MPa。疲勞斷口呈魚眼狀形貌,噴丸和滾壓將疲勞源推向試樣內(nèi)部,特別是油淬火滾壓樣疲勞源接近試樣中心,斷口成臺階狀,而PAG淬火滾壓斷口非常平整。4.所有狀態(tài)表面均為殘余壓應(yīng)力,滾壓超過1000MPa,PAG淬火殘余應(yīng)力高于油淬。最大殘余應(yīng)力位于次表層約80μm處,殘余應(yīng)力隨深度增加增大到最大壓應(yīng)力后開始緩慢降低直至為零,噴丸殘余應(yīng)力深度約為300μm,滾壓為700μm左右。噴丸和滾壓試樣表層組織得到細化,出現(xiàn)明顯的變形層,噴丸變形層厚度約為140μm、滾壓為280μm左右。表層組織呈現(xiàn)由表面到心部逐漸粗化的梯度分布形式,滾壓表層組織難以分辨,細化程度和層深明顯大于噴丸。5.油淬火噴丸、滾壓和PAG淬火噴丸疲勞性能的提高主要得益于表層殘余壓應(yīng)力、表層強化,以及梯度組織的形成。而PAG淬火滾壓壽命降低是由于PAG淬火試樣硬度高,在高頻沖擊滾壓過程組織碎化的同時很容易形成微裂紋,在外加載荷作用下,加上殘余壓應(yīng)力的釋放促使裂紋快速擴展。
【關(guān)鍵詞】：60Si2CrVAT彈簧鋼 顯微組織 表面完整性 高周疲勞 S-N曲線
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.41
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 鐵路用彈簧的現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 彈簧鋼的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 彈簧鋼的發(fā)展趨勢12-13
• 1.2.3 螺旋彈簧卷制工藝13
• 1.3 疲勞研究概況13-14
• 1.4 彈簧疲勞性能的影響因素14-19
• 1.4.1 組織結(jié)構(gòu)對疲勞性能的影響15-16
• 1.4.2 表面完整性對疲勞性能的影響16-19
• 1.4.2.1 表層殘余應(yīng)力對疲勞性能的影響18
• 1.4.2.2 機件的幾何因素對疲勞性能的影響18-19
• 1.5 鐵路用彈簧生產(chǎn)存在的問題19-24
• 1.6 本文主要的研究目的、內(nèi)容與技術(shù)路線24-27
• 第二章 試驗材料及方法27-34
• 2.1 試驗材料27
• 2.2 試驗方法27-34
• 2.2.1 60Si2CrVAT彈簧鋼高溫拉伸變形試驗27-28
• 2.2.2 不同溫度PAG淬火介質(zhì)熱處理試驗28-29
• 2.2.3 淬火冷卻速率對彈簧鋼力學(xué)性能影響實驗29-30
• 2.2.4 表面加工方式30-31
• 2.2.5 表面完整性表征方法31-33
• 2.2.6 疲勞試驗方法及斷口觀察33-34
• 第三章 60Si2CrVAT彈簧鋼組織控制及其對力學(xué)性能的影響34-63
• 3.1 60Si2CrVAT彈簧鋼高溫拉伸變形行為研究34-50
• 3.1.1 前言34
• 3.1.2 高溫流變應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征34-36
• 3.1.3 熱變形本構(gòu)方程的求解36-41
• 3.1.4 動態(tài)再結(jié)晶的臨界條件41-45
• 3.1.5 熱加工圖的建立與分析45-48
• 3.1.6 討論48-49
• 3.1.7 小結(jié)49-50
• 3.2 PAG濃度和溫度對 60Si2CrVAT彈簧鋼力學(xué)性能的影響50-55
• 3.2.1 前言50
• 3.2.2 不同濃度和溫度 13%PAG介質(zhì)冷卻特性50-52
• 3.2.3 不同溫度 13%PAG對殘留奧氏體的影響52
• 3.2.4 不同溫度 13%PAG介質(zhì)對顯微組織的影響52-53
• 3.2.5 不同 13%PAG介質(zhì)溫度對力學(xué)性能的影響53-55
• 3.2.6 小結(jié)55
• 3.3 淬火冷卻速率對 60Si2CrVAT彈簧鋼高周疲勞性能的影響55-63
• 3.3.1 前言55
• 3.3.2 淬火介質(zhì)冷卻特性的測量55-56
• 3.3.3 兩種不同介質(zhì)淬火回火后的力學(xué)性能56-57
• 3.3.4 疲勞S-N曲線57-58
• 3.3.5 疲勞斷口特征和力學(xué)計算58-61
• 3.3.6 小結(jié)61-63
• 第四章 不同表面處理對彈簧鋼疲勞性能的影響63-78
• 4.1 引言63-64
• 4.2 不同表面處理對彈簧鋼疲勞性能的影響64-71
• 4.2.1 不同表面處理對彈簧鋼疲勞壽命的影響64-67
• 4.2.2 不同表面處理對彈簧鋼疲勞強度的影響67-71
• 4.3 不同表面處理對彈簧鋼表面完整性的影響71-76
• 4.3.1 表面形貌與表面粗糙度71-73
• 4.3.2 表層殘余應(yīng)力73-74
• 4.3.3 表層顯微組織74-76
• 4.4 小結(jié)76-78
• 第五章 顯微組織與表面完整性對 60Si2CrVAT彈簧鋼疲勞性能的影響機理78-86
• 5.1 顯微組織對疲勞性能的影響機理78-81
• 5.2 顯微組織、表面完整性對疲勞性能的影響機理81-86
• 第六章 結(jié)論86-87
• 參考文獻87-93
• 致謝93-94
• 發(fā)表的論文和參加科研情況94-95

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳運遠;;環(huán)境介質(zhì)等對鋼材疲勞性能的影響[J];機械強度;1984年04期

2 ;玻璃鋼疲勞性能[J];玻璃鋼;1975年04期

3 郭宏全;疲勞性能測試工作會議[J];航空材料;1978年05期

4 劉先曙;環(huán)境對金屬材料疲勞性能的影響[J];機械工程材料;1979年04期

5 曾春華;伍義生;鄧蓉英;;粘接件疲勞性能的研究[J];粘接;1981年05期

6 白明暉;黃金昌;;用鉑離子鍍層改善鈦合金的疲勞性能[J];稀有金屬合金加工;1981年04期

7 Irwin G.;劉先曙;;改進構(gòu)件或工件疲勞性能的工藝[J];國外化學(xué)熱處理;1981年01期

8 王淑清;;表面加工方法對疲勞性能的影響[J];冶金分析與測試(冶金物理測試分冊);1984年05期

9 R.Gr釨ter,王克光;飛機發(fā)動機用鈦材的疲勞性能[J];稀有金屬材料與工程;1986年04期

10 關(guān)德林;離子注入與材料的疲勞性能[J];大連海運學(xué)院學(xué)報;1987年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王佶;龐凌;劉全濤;陳箏;;老化對瀝青疲勞性能的影響[A];中國化學(xué)會、中國力學(xué)學(xué)會第九屆全國流變學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2008年

2 黃濤;矯桂瓊;趙龍;;縫合復(fù)合材料疲勞性能及壽命預(yù)估研究[A];復(fù)合材料力學(xué)的現(xiàn)代進展與工程應(yīng)用——全國復(fù)合材料力學(xué)研討會論文集[C];2007年

3 張亞梅;趙U，

本文編號：270716