3Cr2W8V鋼是我國熱作模具的傳統(tǒng)用鋼,熱疲勞是其主要失效形式,但對熱疲勞性能測試時的試驗參數(shù)一直沒有明確規(guī)定。本文采用Uddeholm自約束熱疲勞試驗方法,通過改變熱循環(huán)過程中的上限溫度以及加熱速度,對經(jīng)過不同熱處理工藝的3Cr2W8V鋼進行熱疲勞試驗;借助金相顯微鏡、掃描電鏡等分析手段,研究了各試驗參數(shù)對3Cr2W8V鋼熱疲勞性能的影響。試驗結(jié)果表明: 3Cr2W8V鋼在熱循環(huán)過程中,構(gòu)成了加熱時產(chǎn)生壓應變,冷卻時產(chǎn)生拉應變的熱疲勞循環(huán)過程;熱循環(huán)上限溫度是3Cr2W8V鋼熱疲勞裂紋萌生、擴展的主要影響因素:熱循環(huán)上限溫度的升高,縮短了3Cr2W8V鋼熱疲勞裂紋萌生的時間,加速了熱疲勞裂紋沿晶界擴展的速度。當熱循環(huán)上限溫度超過3Cr2W8V鋼的回火溫度時,熱疲勞裂紋擴展速度急劇增大,導致抗熱疲勞性能顯著降低。熱應力分析及熱疲勞裂紋形貌觀察表明:熱循環(huán)上限溫度升高,試樣所受熱應力增大;熱疲勞裂紋首先沿圓柱試樣表面軸向形成,隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加,軸向裂紋粗化、擴展并沿橫向分枝,最終形成網(wǎng)狀裂紋。 熱循環(huán)加熱速度決定熱疲勞破壞的機制。高的熱循環(huán)加熱速度,試樣因熱應力作用而以熱疲勞裂紋過度擴展失效;當加熱速度很低時,試樣表面高溫氧化占主導地位,其失效形式主要是氧化腐蝕失效:當加熱速度介于上述二者之間時,3Cr2W8V鋼受熱應力和氧化腐蝕的共同作用,因熱疲勞裂紋擴展和氧化腐蝕的相互促進而導致失效。在高的熱循環(huán)加熱速度下,上限溫度的升高增大了熱應力與氧化現(xiàn)象,兩者共同促進熱疲勞裂紋的擴展速率,加速了試樣以熱疲勞裂紋的形式失效。 熱循環(huán)加熱速度的快慢影響了3Cr2W8V鋼在加熱過程中熱應力的大小以及熱疲勞裂紋的擴展速率,并對材料熱疲勞性能的測定產(chǎn)生影響;加熱速度的減小使得試樣受到的熱應力減小,熱疲勞裂紋的擴展速率下降,金屬熱變形率增大,氧化程度加重。 3Cr2W8V鋼的最終熱處理組織決定了其熱疲勞性能。在相同的熱循環(huán)試驗參數(shù)下,經(jīng)過高溫淬火+高溫回火后的試樣,具有較高的熱疲勞抗力。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TG142.15
【部分圖文】：

在冷卻水作用下剝落的速度遠遠大于鈍化膜的修復速度，以致使點蝕進一步生成。這些點蝕坑底部的應力集中容易引起裂紋成核鄺‘]。由圖6.1.2中A、B兩點的成分可以看出，熱處理后導致基體局部貧鉻和鎢等合金元素(形成了(Fe，cr)z3C6型碳化物)，而合金元素的貧化是點蝕發(fā)生的一個重要原因。

本文編號：2831975