本文選題：非調(diào)質(zhì)緊固件鋼 + 組織性能　； 參考：《上海大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：近年來,隨著我國汽車、軌道交通、工程機(jī)械的迅猛發(fā)展,對高端緊固件,特別是滿足汽車高性能、輕量化要求的高品質(zhì)鍍鋅緊固件需求迫切。由于國產(chǎn)緊固件鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理,普遍存在強(qiáng)韌性不匹配,易產(chǎn)生裂紋、裂縫,加工硬化率低,表面鉻酸鹽鈍化等問題,大量汽車用高強(qiáng)度緊固件鋼仍需進(jìn)口。而經(jīng)鍍鋅復(fù)合鈍化處理的非調(diào)質(zhì)緊固件鋼可省去鋼材冷拔前的退火處理和螺栓成形后的調(diào)質(zhì)處理,縮短了生產(chǎn)周期,降低了能源消耗,有效避免了因熱處理和涂鍍造成的表面氧化、脫碳、工件變形及六價鉻污染等問題,日益得到緊固件制造業(yè)的青睞。本文選取高強(qiáng)度貝氏體型非調(diào)質(zhì)緊固件鋼作為研究對象。研究了實(shí)驗(yàn)鋼熱成型過程的組織演變和冷鐓成型行為;并在鍍鋅緊固件表面進(jìn)行無機(jī)鹽-硅烷復(fù)合鈍化處理,適當(dāng)添加納米Si O_2和Ce O_2等,實(shí)現(xiàn)無機(jī)-有機(jī)協(xié)同作用,有效增強(qiáng)鍍鋅緊固件的耐蝕性和自修復(fù)能力。論文主要工作如下:通過熱模擬實(shí)驗(yàn)研究了變形溫度、變形量和冷卻速度對非調(diào)質(zhì)緊固件鋼貝氏體組織轉(zhuǎn)變的影響,分析了實(shí)驗(yàn)鋼在減定徑過程中的組織演變規(guī)律并進(jìn)行了工業(yè)軋制實(shí)驗(yàn),確定了軋制工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明,變形溫度越低、變形量越大、冷卻速度越大(1~10℃/s范圍內(nèi)),得到的貝氏體組織越細(xì),力學(xué)性能越好。單一冷速由于冷卻速度較快,材料硬度和強(qiáng)度比雙冷速高,降低變形溫度和先快冷后緩冷有利于粒狀貝氏體析出。分析表明,變形溫度780℃,5℃/s冷卻至550℃后再以1℃/s冷卻至室溫的冷卻方式,可使貝氏體析出顆粒分布均勻細(xì)致。實(shí)驗(yàn)鋼在減定徑階段,僅發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶,中心部位再結(jié)晶程度最高,晶粒尺寸由表面到中心逐漸增大,且再結(jié)晶發(fā)生百分含量越大,晶粒越細(xì)小。工業(yè)軋制實(shí)驗(yàn)表明,減定徑機(jī)入口溫度為780~850℃,軋制后按4~5℃/s速度冷卻到550~600℃,然后以1~2℃/s緩冷的軋制工藝,可以滿足非調(diào)質(zhì)緊固件鋼的組織性能要求。通過室溫頂鐓實(shí)驗(yàn),研究了實(shí)驗(yàn)鋼的冷鐓成型行為,計算出韌性斷裂準(zhǔn)則中的臨界損傷值和材料常數(shù),并將其應(yīng)用于六角法蘭面螺栓和內(nèi)六角圓柱螺栓冷鐓成形過程韌性斷裂的分析。運(yùn)用熱力耦合模擬方法,建立了螺栓冷鐓成型的有限元模型,分析了模具結(jié)構(gòu)、摩擦因數(shù)、冷鐓速度等對六角法蘭面螺栓冷鐓成型過程中的應(yīng)力應(yīng)變、成形載荷、溫度分布、金屬流動情況以及冷鐓開裂的影響。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)鋼在冷鐓高度壓縮比為1/3時發(fā)生表面破裂,并據(jù)此得出實(shí)驗(yàn)鋼的成型極限圖和Oyane韌性斷裂準(zhǔn)則的臨界損傷值C為0.67731,材料常數(shù)B為0.8263。六角法蘭面螺栓冷鐓有限元模擬結(jié)果表明,第三工位入模角選擇120°~125°較為合適,摩擦因子為0.3時金屬充滿較好,冷鐓速度對冷鐓過程的影響較小。通過比較兩種典型螺栓在冷鐓過程中的損傷演化情況可知,貝氏體型非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼可用于制造六角法蘭面螺栓,而制造內(nèi)六角圓柱螺栓時發(fā)生破裂的傾向較大,分析結(jié)果與實(shí)際情況吻合,可用于指導(dǎo)緊固件產(chǎn)品的生產(chǎn)。通過單一變量試驗(yàn)和正交試驗(yàn),得到一種鍍鋅非調(diào)質(zhì)緊固件表面無機(jī)-硅烷復(fù)合鈍化處理工藝。其中,KH560硅烷和KH570硅烷作為主成膜物質(zhì)在鍍鋅非調(diào)質(zhì)緊固件表面形成物理屏蔽層把腐蝕物質(zhì)阻隔在外,另外添加釩酸鹽、氟鈦酸鹽和氟鋯酸鹽等無機(jī)物及納米Si O_2和Ce O_2等配合硅烷鈍化,通過無機(jī)-有機(jī)鈍化的協(xié)同作用,增強(qiáng)金屬表面鈍化膜的耐蝕性能和自修復(fù)能力。采用鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)、硫酸銅點(diǎn)滴加速腐蝕實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、劃痕腐蝕實(shí)驗(yàn)和中性鹽霧實(shí)驗(yàn)等對硅烷鈍化膜進(jìn)行了性能檢測和表征,并對其附著力、鈍化膜膜重、導(dǎo)電性、耐水性等進(jìn)行測試。硅烷復(fù)合鈍化膜的平均膜厚小于5μm,平均膜重194.5mg/m2,附著力為1級,耐水性和導(dǎo)電性良好,涂層致密均勻平整。利用LSCM、SEM進(jìn)行了硅烷復(fù)合鈍化膜表面形貌表征和分析,使用FT-IR、XRD、EDS等方法進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)表征和元素分析,使用SECM、Mott-Schottky、EIS、TAFEL等方法檢測鈍化膜的耐蝕性能,分析了成膜機(jī)理和耐蝕機(jī)理,建立了耐蝕機(jī)理模型。實(shí)驗(yàn)表明,硅烷復(fù)合鈍化膜主要成分是C、O、Si等元素,其表層是硅烷固化形成的硅烷交聯(lián)結(jié)構(gòu)Si-O-Si和部分硅烷水解物;硅烷膜覆蓋在鋅層表面,物理阻隔外界的水和其它腐蝕介質(zhì)向基體侵蝕,并且硅烷通過化學(xué)作用在鋅表面形成Si-O-Zn鍵,水解產(chǎn)生較多的硅羥基,硅羥基之間又發(fā)生縮合反應(yīng),形成復(fù)雜的Si-O-Si織網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而在此硅烷膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上添加的無機(jī)鹽和納米顆粒,填充了硅烷膜的缺陷和裂縫,增加了硅烷膜的致密度,使其具有自愈能力,有效防止鋅基體被腐蝕。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TG306

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉霞;譚險峰;楊俊華;耿艷青;;積極摩擦下直齒輪精鍛工藝與實(shí)驗(yàn)研究[J];熱加工工藝;2010年05期

2 李曉麗,陳勝暉,李淼泉;金屬熱態(tài)塑性成形過程中組織演變的模型化研究[J];中國機(jī)械工程;2004年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 于霞;鎂合金AZ31環(huán)保型陽極氧化工藝及基礎(chǔ)理論研究[D];中南大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 江國棟;304不銹鋼棒線材熱連軋過程的數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2004年

，

本文編號：1755216