本文關鍵詞：超聲沖擊對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鍵因素,性能較差或者存在缺陷的材料表面會造成許多機械零部件的提前報廢,因此材料表面強化技術越來越受到人們重視。核電設備常年在高壓、高溫、輻照等惡劣條件下不間歇地運行,要保證核電裝備零部件高效、安全的超長使役壽命,對材料表面的耐磨、耐蝕、抗疲勞性能有更加嚴格的要求,因此在核電領域中表面強化技術更是被提到極其重要的地位。在核電設備的生產(chǎn)制造過程中,堆焊是最常用的表面強化手段。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力極大地影響了堆焊件的質(zhì)量和核電設備的使用壽命。如何應用有效手段,達到改善堆焊層材料表面組織結構,提高材料表面性能,延長核電設備安全使役壽命的目的,一直是核電技術研究領域的重要課題。超聲沖擊作為一種新型的表面塑性變形強化技術,已被廣泛應用于改善焊縫組織、消除焊接應力等方面。但是將超聲沖擊技術應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堆焊層為研究對象,以超聲沖擊工藝為技術手段,研究超聲沖擊處理對不銹鋼堆焊層的表面狀態(tài)、金相組織、微觀偏析的影響,進而考察超聲沖擊處理對堆焊層的顯微硬度、殘余應力、耐磨抗蝕性能等的影響。實驗結果表明：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到精車至磨削的水平。同時經(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370HVN,相對于原始狀態(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力被消除,進而引入了有益殘余壓應力,最大殘余壓應力可達-753MPa,堆焊層內(nèi)的殘余壓應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;超聲沖擊處理對堆焊層在硼酸水溶液中的耐蝕性影響不大。
【關鍵詞】：堆焊 超聲沖擊 表面形變強化 304不銹鋼 殘余應力
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 表面堆焊的應用10
• 1.1.3 表面堆焊的優(yōu)缺點10-11
• 1.2 表面形變強化11-13
• 1.2.1 噴丸強化工藝11-12
• 1.2.2 滾壓強化工藝12-13
• 1.2.3 孔擠壓強化工藝13
• 1.3 超聲沖擊強化技術13-19
• 1.3.1 超聲沖擊強化技術工作原理13-14
• 1.3.2 超聲沖擊強化技術的發(fā)展14-15
• 1.3.3 超聲沖擊強化技術特點15-16
• 1.3.4 超聲沖擊強化技術的應用16-19
• 1.4 本文主要內(nèi)容和研究意義19-20
• 2 實驗材料、設備及實驗方法20-29
• 2.1 實驗材料20
• 2.2 實驗設備20-23
• 2.2.1 超聲沖擊實驗設備20-22
• 2.2.2 其它實驗檢測設備22-23
• 2.3 實驗方法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24-28
• 2.4 本章小結28-29
• 3 實驗結果及分析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 堆焊層表層性能測試與分析38-45
• 3.3.1 堆焊層表層顯微硬度測試與分析38-39
• 3.3.2 摩擦磨損性能測試結果及分析39-42
• 3.3.3 堆焊層表面腐蝕性能分析42-43
• 3.3.4 堆焊層中殘余應力狀態(tài)分析43-45
• 3.4 本章小結45-47
• 結論47-49
• 參考文獻49-52
• 致謝52-53

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1 ;堆焊[J];機械制造文摘(焊接分冊);2009年02期

2 ;孔內(nèi)壁的填砂堆焊法[J];焊接;1970年04期

3 郭達爾斯基;齊國治;胡旗振;;蘇聯(lián)堆焊工作目前的主要方向[J];焊接;1960年01期

4 ;羅馬尼亞高頻堆焊犁鏵的一些情況[J];糧油加工與食品機械;1973年01期

5 王德?lián)?仲繼才;;用堆焊法修補錘砧[J];鍛壓機械;1977年01期

6 凡里;;大面積多絲單道堆焊[J];焊接;1980年06期

7 張家有;;超聲探測堆焊層下裂紋的探討[J];焊接;1984年06期

8 ;堆焊[J];機械制造文摘(焊接分冊);1994年03期

9 ;堆焊[J];機械制造文摘(焊接分冊);1995年05期

10 ;堆焊[J];機械制造文摘(焊接分冊);2000年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張迪;單際國;任家烈;劉景鳳;沈風剛;;光束反應合成碳化物增強的鎳基合金堆焊層[A];第四屆十三省區(qū)市機械工程學會科技論壇暨2008海南機械科技論壇論文集[C];2008年

2 金卿;;壓力容器堆焊層鐵素體數(shù)超標原因分析及預防措施和解決方案[A];第十五次全國焊接學術會議論文集[C];2010年

3 劉航;田志凌;汪光勝;徐平;;不銹鋼堆焊層的充氫試驗研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];1999年

4 謝蒙生;;鋼質(zhì)基體黃銅堆焊氣焊工藝研究[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

5 張迪;單際國;任家烈;劉景鳳;沈風剛;;光束反應合成碳化物增強的鎳基合金堆焊層[A];北京機械工程學會2008年優(yōu)秀論文集[C];2008年

6 耿香月;;模具修復用冷堆焊層的成分、組織及性能分析[A];第四屆金屬材料及熱處理年會論文集（上）[C];1991年

7 魏學安;林建鴻;王艷;吳東棣;;不銹鋼堆焊剝離過程中應力作用的研究[A];第四屆全國壓力容器學術會議論文集[C];1997年

8 單際國;任家烈;;45#鋼表面光束粉末堆焊層的耐磨性能[A];第九次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];1999年

9 沈士明;劉斌;;加氫反應器堆焊層表面裂紋疲勞擴展的形貌與速率的研究[A];壓力容器先進技術——第七屆全國壓力容器學術會議論文集[C];2009年

10 丁韋;宋宏圖;高振坤;黃辰奎;王貴山;黃銳;;貝氏體鋼轍叉電弧堆焊層的開裂分析[A];2009年全國失效分析學術會議論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 本報記者 柳祖林;用硬面技術為冶金備件“延壽降本”[N];中國冶金報;2012年

2 林立恒;鐵路鋼軌電焊修理法[N];世界金屬導報;2010年

3 本報記者 張年農(nóng)邋特約記者　　李東風;“明珠”閃爍在河南濟鋼[N];現(xiàn)代物流報;2008年

4 淮北順達商貿(mào)有限公司 趙艷軍;R6-40NoF風機葉輪軸磨損的現(xiàn)場修復[N];中國建材報;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖勇;堆焊層對連鑄輥熱機械行為的影響分析及模擬研究[D];武漢科技大學;2012年

2 伍鋼;Q235及304不銹鋼表面CMT-TWIN堆焊鎳基合金工藝研究[D];南京理工大學;2015年

3 周云方;鈷基合金等離子粉末堆焊層的組織及性能研究[D];山東大學;2016年

4 陳茂林;超聲沖擊對304不銹鋼堆焊層組織及性能的影響[D];大連理工大學;2016年

5 邵大偉;金屬基陶瓷復合堆焊層研究[D];沈陽工業(yè)大學;2009年

6 郝明;超聲沖擊對鎳基合金堆焊層微觀組織及性能的影響[D];大連理工大學;2012年

7 李曉東;碳化鎢顆粒/高錳鋼基復合堆焊層組織及性能的研究[D];遼寧工程技術大學;2011年

8 郭小燕;冶金軋輥堆焊層表面開裂失效分析及其有限元分析[D];大連海事大學;2011年

9 周筠;高碳高鉻堆焊及堆焊合金耐磨性的研究[D];昆明理工大學;2014年

10 張紅;等離子弧填絲粉末堆焊設備的研究[D];天津大學;2007年

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本文編號：517516