本文關(guān)鍵詞：電脈沖處理對H13鋼焊接接頭組織性能的影響

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【摘要】：隨著時代的發(fā)展、科技的進步和工業(yè)水平的提高，機械制造業(yè)的發(fā)展越來越倚重于模具制造業(yè)，模具的制造水平已經(jīng)成為一個國家工業(yè)水平的主要衡量標準和重要的制約因素。在主流模具產(chǎn)品中，熱作模具占據(jù)了其半壁江山。熱作模具的工況條件復雜，除了高溫高壓外，其在服役過程中始終承受著較大的沖擊負荷，此外還承受著彎曲、扭轉(zhuǎn)等復雜的應力，極易產(chǎn)生諸如斷裂、變形、磨損、疲勞等失效的發(fā)生。在過去，模具的失效往往不可恢復，一旦失效，只能作廢，而更換新模具將面臨制造成本高、周期長等問題，也給使用企業(yè)帶來不小的損失。 焊接作為一種傳統(tǒng)的熱加工工藝，被人們形象地成為“鋼鐵的縫紉”，隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，利用各種焊接方法修補受損模具的表面逐漸引起了人們的注意。利用焊接技術(shù)對熱作模具進行焊接修補，成本低、周期短、操作靈活，配合一定的熱處理或其他表面強化手段可以更好地提高模具材料的性能，進而有效地提高模具的使用壽命。近年來，電脈沖處理技術(shù)作為一種瞬態(tài)高能處理手段逐漸走入人們的視野，有研究發(fā)現(xiàn)，對熱作模具鋼進行電脈沖處理，可以有效地細化材料的組織、促進裂紋等缺陷的愈合、提升材料的力學性能，進而使熱作模具的使用壽命得以提高。 本文以國內(nèi)外廣泛應用的熱作模具鋼H13鋼為研究對象，利用藥芯焊絲鎢極氬弧焊對其進行焊接，對焊態(tài)試樣分別進行調(diào)質(zhì)處理和電脈沖處理，重點分析電脈沖處理前后H13鋼焊接接頭組織和性能的變化；進一步分析脈沖通電時間對于H13鋼焊接接頭組織性能的影響，配合精密電阻檢測、X射線衍射等手段來探討電脈沖處理對于改善H13鋼焊接接頭組織性能的作用機制，這對出現(xiàn)損傷的熱作模具在經(jīng)過焊接修補以后的組織性能優(yōu)化方面具有重大的意義。 實驗結(jié)果表明，調(diào)質(zhì)處理后試樣接頭的組織由粗大的板條狀馬氏體變?yōu)榧毿〉幕鼗瘃R氏體，此過程伴隨著碳化物的析出；調(diào)質(zhì)處理后試樣接頭的硬度變得更加均勻，焊態(tài)時試樣接頭處存在的硬化帶和軟化區(qū)均得以消除；調(diào)質(zhì)處理后接頭的抗拉強度由1473MPa提高至1571MPa，而延伸率出現(xiàn)下降。 電脈沖處理后H13鋼焊接接頭各區(qū)域組織中的馬氏體長度會逐漸縮短、晶粒逐漸細化、取向性逐漸淡化，組織的均勻化程度提高，X射線衍射峰半高寬增大，表明材料內(nèi)部晶�；騺喚Я３叽鐪p小；電脈沖處理后試樣的硬度有所提高，特別是焊縫區(qū)的硬度提高較為明顯；電脈沖處理后H13鋼焊接接頭的抗拉強度由1473MPa提高至1572MPa，而延伸率出現(xiàn)下降。此外，電脈沖處理時間與試樣內(nèi)部組織的細化程度不成正比關(guān)系，隨著脈沖通電時間的增加，，試樣組織內(nèi)部開始逐漸細化，但當時間超過某一臨界值(或范圍)后，隨著脈沖通電時間的增加，這種細化的效果不再明顯。 電脈沖處理對材料內(nèi)部缺陷的消除有一定的作用效果，電脈沖處理后焊態(tài)H13鋼試樣的電阻值均有所下降，說明試樣內(nèi)部的缺陷或刃型位錯等在電脈沖處理的過程中可以得到弱化，甚至消除；改變脈沖通電時間后，隨著脈沖通電時間的增加，電阻值下降的越大，但當時間超過某一臨界值(或范圍)后，隨著脈沖通電時間的增加，電阻值下降的幅度開始減小。 電脈沖處理作為一種新型的、綠色的材料處理技術(shù)是非常具有價值的，大量的研究均證實了電脈沖處理可以使材料的組織細化，使損傷愈合。不過這種細化的機理目前尚未有明確的定論，還需大量的實驗研究，相信每一步的研究最終都會使電脈沖處理技術(shù)在生產(chǎn)實際應用上更具現(xiàn)實意義。
【關(guān)鍵詞】：H13鋼 焊接接頭 電脈沖處理 組織性能
【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】：TG661;TG407
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 選題意義12-13
• 1.2 熱作模具鋼的基本特性13-15
• 1.2.1 強度和硬度13-14
• 1.2.2 耐磨損性和抗氧化性14
• 1.2.3 抗熱疲勞性14-15
• 1.3 國內(nèi)外熱作模具鋼的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 國外熱作模具鋼發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國內(nèi)熱作模具鋼發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 焊接補修技術(shù)在熱作模具鋼中的應用17-19
• 1.4.1 堆焊17-18
• 1.4.2 熱噴焊技術(shù)18-19
• 1.5 H13 鋼的熱處理技術(shù)19-20
• 1.6 電脈沖處理對金屬材料的影響20-23
• 1.6.1 脈沖電流對金屬凝固組織的細化作用20-21
• 1.6.2 脈沖電流對金屬的電致塑性作用21
• 1.6.3 脈沖電流對非晶合金的納米晶化作用21-22
• 1.6.4 脈沖電流對金屬宏觀裂紋止裂和微觀裂紋愈合的影響22
• 1.6.5 脈沖電流對金屬疲勞壽命的影響22-23
• 1.7 論文主要研究內(nèi)容23-24
• 第2章 實驗方法24-33
• 2.1 實驗材料與設備24-25
• 2.1.1 H13 鋼的化學成分24
• 2.1.2 焊接材料24-25
• 2.1.3 實驗設備25
• 2.2 實驗方案25-26
• 2.3 實驗方法26-30
• 2.3.1 H13 鋼的焊接26-27
• 2.3.2 熱處理實驗27-28
• 2.3.3 電脈沖實驗28-29
• 2.3.4 H13 鋼金相試樣制備29-30
• 2.4 分析方法30-33
• 2.4.1 組織成分分析30
• 2.4.2 力學性能分析30-32
• 2.4.3 電阻分析32-33
• 第3章 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭的組織和性能33-50
• 3.1 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭的特點33-36
• 3.1.1 H13 鋼焊接接頭的宏觀形貌33-34
• 3.1.2 H13 鋼焊接接頭的化學成分34-36
• 3.2 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭的微觀組織36-40
• 3.2.1 焊態(tài) H13 鋼焊縫區(qū)的組織形態(tài)37-38
• 3.2.2 焊態(tài) H13 鋼熔合區(qū)的組織形態(tài)38-39
• 3.2.3 焊態(tài) H13 鋼熱影響區(qū)的組織形態(tài)39
• 3.2.4 焊態(tài) H13 鋼母材區(qū)的組織形態(tài)39-40
• 3.3 調(diào)質(zhì)處理對 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭組織的影響40-43
• 3.3.1 調(diào)質(zhì)處理對焊縫區(qū)組織的影響40-41
• 3.3.2 調(diào)質(zhì)處理對熔合區(qū)組織的影響41-42
• 3.3.3 調(diào)質(zhì)處理對熱影響區(qū)組織的影響42
• 3.3.4 調(diào)質(zhì)處理對母材區(qū)組織的影響42-43
• 3.4 調(diào)質(zhì)處理對 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭力學性能的影響43-49
• 3.4.1 調(diào)質(zhì)處理對 H13 鋼焊接接頭硬度的影響43-48
• 3.4.2 調(diào)質(zhì)處理對 H13 鋼焊接接頭拉伸性能的影響48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 電脈沖處理對 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭組織和性能的影響50-67
• 4.1 電脈沖處理后 H13 鋼焊接接頭的宏觀形貌50-51
• 4.2 電脈沖處理后 H13 鋼焊接接頭的微觀組織51-52
• 4.3 脈沖時間對 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭各區(qū)域組織的影響52-57
• 4.3.1 脈沖時間對焊縫區(qū)組織的影響53-54
• 4.3.2 脈沖時間對熔合區(qū)組織的影響54-55
• 4.3.3 脈沖時間對熱影響區(qū)組織的影響55-56
• 4.3.4 脈沖時間對母材組織的影響56-57
• 4.4 電脈沖處理對 H13 鋼 TIG 焊焊接接頭力學性能的影響57-63
• 4.4.1 電脈沖處理對 H13 鋼焊接接頭硬度的影響57-60
• 4.4.2 不同脈沖時間對 H13 鋼焊接接頭硬度的影響60-62
• 4.4.3 電脈沖處理對 H13 鋼焊接接頭拉伸性能的影響62-63
• 4.5 脈沖電流對 H13 鋼焊接接頭的優(yōu)化作用63-66
• 4.5.1 脈沖電流對缺陷的消除作用63-65
• 4.5.2 脈沖電流對晶粒的細化作用65-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第5章 結(jié)論67-68
• 參考文獻68-73
• 致謝73

【參考文獻】

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本文編號：647369