發(fā)布時(shí)間：2021-08-10 10:08

　　在惡劣的使用環(huán)境下,熱疲勞開裂是壓鑄模具最重要的失效形式之一。壓鑄模具在服役過程中受到的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力波動(dòng)均會(huì)誘發(fā)細(xì)小裂紋,這些裂紋將進(jìn)一步擴(kuò)展并最終導(dǎo)致材料失效。然而由于試驗(yàn)條件的限制,目前的研究工作多集中于研究熱疲勞過程中熱應(yīng)力對材料微觀結(jié)構(gòu)的影響,而對于機(jī)械應(yīng)力這部分的影響則鮮有涉及。由于當(dāng)溫度和應(yīng)變場同時(shí)交變時(shí),很難分析機(jī)械應(yīng)變部分對材料顯微結(jié)構(gòu)的影響,因此本文聚焦于恒定溫度下的單軸加載應(yīng)變控制試驗(yàn),并借助光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）等檢測手段系統(tǒng)研究了壓鑄模具材料在熱機(jī)械載荷作用下的微觀組織演變規(guī)律,探究了材料在熱機(jī)械載荷作用下的循環(huán)軟化和損傷機(jī)理,并率先揭示了壓鑄模具材料中存在應(yīng)變誘導(dǎo)碳化物析出和粗化的現(xiàn)象,能夠?yàn)楹辖鸪煞趾蜔崽幚砉に嚨膬?yōu)化提供理論依據(jù),也能為材料的失效分析以及模具設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。利用膨脹儀對4Cr5Mo2NiV鋼的相變特性進(jìn)行了測定,并綜合考慮晶粒度、殘余奧氏體及強(qiáng)韌性配比對4Cr5Mo2NiV鋼的熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:4Cr5Mo2NiV鋼的最佳淬火溫度為1030℃,回火工藝... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２穩(wěn)態(tài)循環(huán)應(yīng)力－應(yīng)變曲線％??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ?ｃｙｃｌｉｃ?ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ?ｃｕｒｖｅ??１０??

目前壓鑄模具鋼的熱疲勞性能研究運(yùn)用的試驗(yàn)方法主要有自約束熱疲勞法、等溫?zé)崞谠囼?yàn)法和熱機(jī)械疲勞試驗(yàn)法。??自約束熱疲勞試驗(yàn)法是目前壓鑄模具鋼中研究熱疲勞性能運(yùn)用最為廣泛種方法。通過對測試材料進(jìn)行升溫和降溫循環(huán)試驗(yàn)，然后觀察表面裂紋和計(jì)疲勞損傷因子，能夠反映材料的熱疲勞失效機(jī)理。但這種試驗(yàn)方法僅考慮了在服役過程中熱應(yīng)力部分的影響，而忽略了模具工作過程中受到的沖擊等機(jī)力的影響［４９，５（３］。??等溫?zé)崞谠囼?yàn)法是在某一恒定溫度下，通過對材料循環(huán)施加機(jī)械載荷來材料失效的方法。此方法雖然考慮了材料在服役過程中機(jī)械應(yīng)力對材料疲勞的影響，但卻忽略了溫度交變對模具力學(xué)性能和顯微組織的影響規(guī)律［５Ｕ５２】。??熱機(jī)械疲勞試驗(yàn)?zāi)苣M模具在循環(huán)機(jī)械載荷和熱載荷耦合作用下的熱機(jī)勞行為，是目前最為貼近壓鑄模具實(shí)際服役工況的試驗(yàn)方法。但是由于試驗(yàn)昂貴，費(fèi)用較高，試驗(yàn)周期也較長，此方法一直以來運(yùn)用得并不廣泛。二十

位錯(cuò)的密度和位錯(cuò)的組態(tài)均是影響材料疲勞性能的因素［６６］。早期關(guān)于疲勞機(jī)??理的研宄表明：疲勞過程與位錯(cuò)的前后運(yùn)動(dòng)有關(guān)。當(dāng)應(yīng)變具有單調(diào)性時(shí)，晶體表??面的滑移帶就具有相對簡單的拓?fù)湫螤睿鐖D１．４（ａ）所示；而在循環(huán)載荷作用下，??滑移帶則往往形成形狀更為復(fù)雜的條紋狀，如圖１．４（ｂ）所示。位錯(cuò)的反復(fù)移動(dòng)造??成滑移帶里產(chǎn)生擠壓變形［５９］，裂紋成核就始于穩(wěn)定滑移帶中最高應(yīng)力集中區(qū)域??［６７】，如圖１．５所示。不過當(dāng)應(yīng)變率印＜５ｘｌ〇４時(shí)，位錯(cuò)結(jié)構(gòu)卻沒有任何變化［６８］。??ｊ交變應(yīng)為??廣??｜拉應(yīng)為?丨交變應(yīng)為??圖１．４滑移帶和表面相交處的表面等值線??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｃｏｎｔｏｕｒｓ?ａｔ?ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｌｉｐ?ｂａｎｄｓ?ａｎｄ?ｓｕｒｆａｃｅｓ??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]回火溫度對H10MOD二次硬化鋼組織和力學(xué)性能的影響[J]. 胡春東,曾斌,孟利,董瀚.  熱加工工藝. 2018(20)
[2]熱作模具鋼熱疲勞行為的研究現(xiàn)狀[J]. 王要利,宋克興,張彥敏.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]Effects of mechanical strain amplitude on the isothermal fatigue behavior of H13[J]. Yan Zeng,Peng-peng Zuo,Xiao-chun Wu,Shu-wen Xia.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(09)
[4]H13鋼回火組織及碳化物轉(zhuǎn)變規(guī)律[J]. 張程,黃進(jìn)峰,竇夢陽,連勇,王俊峰,張尊君,周啟明,張濟(jì)山.  金屬熱處理. 2016(05)
[5]Ni對新型壓鑄模具鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律的影響[J]. 何雪松,左鵬鵬,吳曉春.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2015(10)
[6]熱鍛模材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢-[J]. 吳曉春,施淵吉.  模具工業(yè). 2015(08)
[7]高鎢K416B鎳基合金蠕變期間細(xì)小碳化物析出行為及熱力學(xué)分析（英文）[J]. 謝君,于金江,孫曉峰,金濤.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[8]3DAP研究高碳高合金鋼深冷處理過程的C偏聚行為[J]. 謝塵,吳曉春,閔娜,沈贇靚.  金屬學(xué)報(bào). 2015(03)
[9]新型熱作模具鋼SDH3-Mod的熱穩(wěn)機(jī)理研究[J]. 計(jì)天予,吳曉春.  材料科學(xué)與工藝. 2014(06)
[10]高Ti鋼中Ti（N,C）的應(yīng)變誘導(dǎo)析出行為[J]. 蔡寧,鞠新華,孟振生,賈惠平,郝京麗.  材料研究學(xué)報(bào). 2013(06)

博士論文
[1]壓鑄模具鋼熱機(jī)械疲勞行為及損傷機(jī)理研究[D]. 左鵬鵬.上海大學(xué) 2018
[2]噴射成形新型熱作模具鋼的組織與性能研究[D]. 張金祥.北京科技大學(xué) 2015
[3]相平衡熱力學(xué)方法在超細(xì)碳化物高碳合金鋼合金設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D]. 張洋.大連海事大學(xué) 2007
[4]新型高Cr熱作模具鋼的組織與性能[D]. 隋鶴龍.吉林大學(xué) 2006
[5]鈮微合金化H13鋼的熱疲勞行為[D]. 胡心彬.上海大學(xué) 2005

碩士論文
[1]Ni含量對0Cr17Ni4Cu4Nb不銹鋼組織與性能的影響[D]. 王劍星.重慶大學(xué) 2010
[2]熱作模具鋼在回火及低周疲勞過程中的組織演變[D]. 王曉俊.大連海事大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3333866