本文關鍵詞：脈沖電流處理對HRB400鋼組織性能的影響

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【摘要】：為適應建筑行業(yè)的迅速發(fā)展需求，提高建筑物的安全性和抗震性，高層建筑工程對建筑鋼材的性能和質(zhì)量提出了越來越高的要求。HRB400鋼作為主要的建筑用鋼材，嚴重影響著建筑工程結構的使用壽命，所以提高HRB400鋼的性能勢在必行。脈沖電流處理是熱、電、力三場耦合作用下的一個極端非平衡過程，這種新生的處理技術具有時間短、效率高等優(yōu)點，因其能夠明顯細化組織和提高性能而備受科研工作者的青睞。本文以HRB400鋼為對象展開研究，探究了高能瞬時脈沖電流淬火處理和脈沖電流回火處理對其組織性能的影響，并分析了脈沖電流對HRB400鋼的強化機制。 研究發(fā)現(xiàn)，隨著脈沖電流和作用時間的增加，HRB400的組織逐漸轉變成馬氏體，其力學性能先提高后降低；而隨著脈沖電流淬火處理次數(shù)的增加，馬氏體組織逐漸粗化，力學性能也不斷降低。在本實驗條件下，電流45KA、時間120ms、處理1次為最優(yōu)脈沖電流淬火處理參數(shù)，其抗拉強度為σb=1983MPa，延伸率為=17.5%。最優(yōu)參數(shù)下，其馬氏體板條寬度(160nm－190nm)比傳統(tǒng)淬火馬氏體(350nm－400nm)明顯變窄，前者對應的原奧氏體平均晶粒尺寸(~6μm)是后者奧氏體晶粒(~18μm)的1/3，其抗拉強度和延伸率分別比傳統(tǒng)淬火提高了21.6%和3.6%。脈沖電流淬火處理后HRB400鋼獲得了細小晶粒，產(chǎn)生了細晶強化，板條馬氏體的生成還伴隨著相變強化和位錯強化，電流促進奧氏體化過程中碳化物的溶解，由固溶度增加產(chǎn)生了固溶強化。 脈沖電流淬火態(tài)和傳統(tǒng)淬火態(tài)HRB400隨著脈沖電流回火時間的增加，馬氏體的分解加劇，強度均有所降低而塑性均增加。脈沖電流回火引起脈沖態(tài)HRB400強度的下降幅值大于淬火態(tài)的強度下降幅值，但兩者均在脈沖電流回火60ms后的綜合力學性能最好。即60ms回火后脈沖態(tài)和淬火態(tài)HRB400的抗拉強度、延伸率分別為σb=1890MPa、=21.1%和σb=1632MPa、=18.6%。 與傳統(tǒng)回火相比，電脈沖回火過程中碳化物析出較少，從而馬氏體的含碳量較高，力學性能也更好。對脈沖電流淬火態(tài)HRB400而言，脈沖電流回火在提高延伸率20%的同時只降低了4.7%的抗拉強度，而傳統(tǒng)回火在提高其延伸率21.7%的同時卻犧牲了16.6%的抗拉強度。傳統(tǒng)淬火態(tài)HRB400經(jīng)過脈沖電流回火后,其抗拉強度基本不變，而延伸率提高了10%，而傳統(tǒng)回火后其延伸率提高了7.7%，抗拉強度降低了5%。通過以上研究，可以認為在同等程度提高延伸率的條件下，脈沖電流回火后的強度更高，即脈沖電流回火后的綜合力學性能更好。比較發(fā)現(xiàn)，HRB400經(jīng)過脈沖電流淬火再經(jīng)過脈沖電流回火后的強塑積最高，為39690MPa·%。 以上研究證實，在一定條件下，適當參數(shù)的脈沖電流處理可部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱處理來改善材料的組織和性能，且脈沖電流處理后獲得的力學性能更好，同時還有明顯的節(jié)時、節(jié)能、高效和環(huán)保等優(yōu)點。
【關鍵詞】：脈沖電流 HRB400鋼 微觀組織 力學性能
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1;TG161
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 選題的意義及目的11-12
• 1.2 HRB400 級鋼簡介12-15
• 1.2.1 HRB400 鋼的生產(chǎn)工藝12-13
• 1.2.2 HRB400 級鋼筋的性能特點13-14
• 1.2.3 HRB400 級鋼筋的效益14-15
• 1.3 HRB400 級鋼筋國內(nèi)外應用、研究現(xiàn)狀及前景15-16
• 1.3.1 HRB400 級鋼筋國內(nèi)外應用現(xiàn)狀15
• 1.3.2 HRB400 級鋼筋的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.3 HRB400 級鋼筋的發(fā)展前景16
• 1.4 脈沖電流對金屬材料的作用16-18
• 1.4.1 脈沖電流引起的電作用16
• 1.4.2 脈沖電流引起的熱作用16-17
• 1.4.3 脈沖電流引起的力作用17-18
• 1.4.4 脈沖電流引起的其他作用18
• 1.5 脈沖電流在金屬材料中的應用18-23
• 1.5.1 脈沖電流對液態(tài)金屬凝固過程的作用19-20
• 1.5.2 脈沖電流對固態(tài)金屬的影響20-21
• 1.5.3 脈沖電流對非晶晶化過程的作用21-22
• 1.5.4 脈沖電流促進裂紋愈合和止裂的作用22-23
• 1.5.5 脈沖電流對金屬疲勞行為的修復作用23
• 1.6 研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實驗方法25-31
• 2.1 實驗材料25
• 2.2 HRB400 鋼的熱處理25
• 2.3 試樣的制備25-27
• 2.3.1 脈沖電流處理試樣制備25-26
• 2.3.2 拉伸試樣制備26
• 2.3.3 透射試樣的制備26-27
• 2.4 脈沖電流處理27-28
• 2.4.1 脈沖電流淬火27
• 2.4.2 脈沖電流回火27-28
• 2.5 微觀組織觀察28-29
• 2.6 力學性能測試29-30
• 2.6.1 硬度測試29
• 2.6.2 拉伸性能測試29-30
• 2.7 實驗技術路線30-31
• 第3章 脈沖電流淬火處理 HRB400 鋼的參數(shù)優(yōu)化31-49
• 3.1 引言31-32
• 3.2 脈沖電流淬火處理對 HRB400 鋼組織性能的影響32-41
• 3.2.1 HRB400 鋼在脈沖電流不同處理時間下的淬火組織性能32-35
• 3.2.2 HRB400 鋼在不同脈沖電流處理下的淬火組織性能35-38
• 3.2.3 HRB400 鋼在脈沖電流不同處理次數(shù)下的淬火組織性能38-41
• 3.3 HRB400 鋼脈沖電流淬火和傳統(tǒng)淬火后的組織性能比較41-45
• 3.3.1 HRB400 鋼脈沖電流淬火和傳統(tǒng)淬火后的組織41-43
• 3.3.2 HRB400 鋼脈沖電流淬火和傳統(tǒng)淬火后的力學性能43-45
• 3.4 脈沖電流對 HRB400 鋼的強化機制分析45-47
• 3.5 本章小結47-49
• 第4章 脈沖電流回火處理對 HRB400 鋼組織性能的影響49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 HRB400 鋼的脈沖電流回火處理49-50
• 4.3 脈沖電流回火對不同狀態(tài) HRB400 鋼組織性能的影響50-56
• 4.3.1 脈沖電流回火對脈沖態(tài) HRB400 鋼組織性能的影響50-53
• 4.3.2 脈沖電流回火對淬火態(tài) HRB400 鋼組織性能的影響53-56
• 4.4 脈沖電流回火和傳統(tǒng)回火后的組織性能對比56-65
• 4.4.1 脈沖態(tài) HRB400 經(jīng)過不同回火處理后的組織性能比較56-60
• 4.4.2 淬火態(tài) HRB400 經(jīng)過不同回火處理后的組織性能比較60-64
• 4.4.3 不同狀態(tài) HRB400 經(jīng)過不同回火后的強塑積比較64-65
• 4.5 本章小結65-67
• 第5章 結論67-69
• 參考文獻69-74
• 作者簡介及科研成果74-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：540325