本文關(guān)鍵詞：超聲沖擊對(duì)304不銹鋼堆焊層組織及性能的影響

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【摘要】：材料的表面狀態(tài)通常是影響其使用壽命的關(guān)鍵因素,性能較差或者存在缺陷的材料表面會(huì)造成許多機(jī)械零部件的提前報(bào)廢,因此材料表面強(qiáng)化技術(shù)越來越受到人們重視。核電設(shè)備常年在高壓、高溫、輻照等惡劣條件下不間歇地運(yùn)行,要保證核電裝備零部件高效、安全的超長使役壽命,對(duì)材料表面的耐磨、耐蝕、抗疲勞性能有更加嚴(yán)格的要求,因此在核電領(lǐng)域中表面強(qiáng)化技術(shù)更是被提到極其重要的地位。在核電設(shè)備的生產(chǎn)制造過程中,堆焊是最常用的表面強(qiáng)化手段。然而堆焊層畢竟是焊接組織,其組織性能極不均勻,尤其是堆焊層中無法避免的殘余拉應(yīng)力極大地影響了堆焊件的質(zhì)量和核電設(shè)備的使用壽命。如何應(yīng)用有效手段,達(dá)到改善堆焊層材料表面組織結(jié)構(gòu),提高材料表面性能,延長核電設(shè)備安全使役壽命的目的,一直是核電技術(shù)研究領(lǐng)域的重要課題。超聲沖擊作為一種新型的表面塑性變形強(qiáng)化技術(shù),已被廣泛應(yīng)用于改善焊縫組織、消除焊接應(yīng)力等方面。但是將超聲沖擊技術(shù)應(yīng)用于堆焊層的組織性能改善,目前幾乎沒有先例。本研究以核電裝備最常用的304堆焊層為研究對(duì)象,以超聲沖擊工藝為技術(shù)手段,研究超聲沖擊處理對(duì)不銹鋼堆焊層的表面狀態(tài)、金相組織、微觀偏析的影響,進(jìn)而考察超聲沖擊處理對(duì)堆焊層的顯微硬度、殘余應(yīng)力、耐磨抗蝕性能等的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：超聲沖擊前,經(jīng)銑削加工的堆焊層粗糙度Ra值為0.393,經(jīng)超聲沖擊處理后,堆焊層表面粗糙度Ra值為0.357,基本保持了銑削加工表面的粗糙度,而且略有降低,表明超聲沖擊能夠使加工表面達(dá)到精車至磨削的水平。同時(shí)經(jīng)過超聲沖擊,改變了堆焊層具有擇優(yōu)取向的凝固組織,由原來取向排列的柱狀晶變?yōu)榈容S晶,且晶粒也得到細(xì)化,表層晶粒的內(nèi)部出現(xiàn)大量孿晶和亞晶界；此外,超聲沖擊誘發(fā)了相變,經(jīng)過超聲沖擊的堆焊層中有大量形變誘發(fā)馬氏體生成,馬氏體含量最高可達(dá)99.1%。經(jīng)過沖擊處理后,304不銹鋼堆焊層硬度明顯提高,堆焊層的硬度最高可達(dá)370HVN,相對(duì)于原始狀態(tài)的堆焊層,其硬度值最高提高了1.4倍,隨著深度的增加堆焊層硬度逐漸減小,當(dāng)深度超過800μ m后,兩種狀態(tài)的堆焊層硬度值趨于一致；經(jīng)過超聲沖擊處理后,堆焊層中原來的殘余拉應(yīng)力被消除,進(jìn)而引入了有益殘余壓應(yīng)力,最大殘余壓應(yīng)力可達(dá)-753MPa,堆焊層內(nèi)的殘余壓應(yīng)力隨著深度層的增大而逐漸減小,深度在800 u m以內(nèi),均有殘余壓應(yīng)力存在。超聲沖擊處理后,堆焊層的耐磨性能得到改善,摩擦系數(shù)由原始試樣的0.7下降到0.6,磨痕深度由6μ m左右減小到5μ m左右;超聲沖擊處理對(duì)堆焊層在硼酸水溶液中的耐蝕性影響不大。
【關(guān)鍵詞】：堆焊 超聲沖擊 表面形變強(qiáng)化 304不銹鋼 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623.4;TG455;TG663
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 表面堆焊9-11
• 1.1.1 表面堆焊的原理9-10
• 1.1.2 表面堆焊的應(yīng)用10
• 1.1.3 表面堆焊的優(yōu)缺點(diǎn)10-11
• 1.2 表面形變強(qiáng)化11-13
• 1.2.1 噴丸強(qiáng)化工藝11-12
• 1.2.2 滾壓強(qiáng)化工藝12-13
• 1.2.3 孔擠壓強(qiáng)化工藝13
• 1.3 超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)13-19
• 1.3.1 超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)工作原理13-14
• 1.3.2 超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展14-15
• 1.3.3 超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)特點(diǎn)15-16
• 1.3.4 超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用16-19
• 1.4 本文主要內(nèi)容和研究意義19-20
• 2 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法20-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備20-23
• 2.2.1 超聲沖擊實(shí)驗(yàn)設(shè)備20-22
• 2.2.2 其它實(shí)驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法23-28
• 2.3.1 手工電弧堆焊方法23
• 2.3.2 超聲沖擊處理方法23-24
• 2.3.3 堆焊層性能檢測(cè)24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析29-47
• 3.1 堆焊層表面宏觀形貌觀察及表面粗糙度分析29-32
• 3.1.1 表面宏觀形貌觀察29-30
• 3.1.2 表面粗糙度分析30-32
• 3.2 堆焊層表面微觀形貌觀察、成分及物相分析32-38
• 3.2.1 堆焊層表面微觀形貌觀察32-34
• 3.2.2 堆焊層化學(xué)成分分析34-36
• 3.2.3 堆焊層表層物相分析36-38
• 3.3 堆焊層表層性能測(cè)試與分析38-45
• 3.3.1 堆焊層表層顯微硬度測(cè)試與分析38-39
• 3.3.2 摩擦磨損性能測(cè)試結(jié)果及分析39-42
• 3.3.3 堆焊層表面腐蝕性能分析42-43
• 3.3.4 堆焊層中殘余應(yīng)力狀態(tài)分析43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 結(jié)論47-49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 致謝52-53

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