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40CrNi2Mo钢低温力学性能的研究

作　者: 张世英
导　师: 张伟强
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 低温韧脆转变温度力学性能调质钢
分类号: TG142.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

40CrNi2Mo钢是一种中碳低合金高强度钢,普遍应用于大型机械的零部件及结构件。因钢中含有Cr、Mo、Ni等元素,其淬透性较好,加工时一般需经过退火以降低硬度,常规热处理主要为调质处理。随着工业的发展,越来越多的调质钢应用于低温环境。在低温下钢的性能会发生变化,易产生脆断,给生产和生活带来巨大的损害。可见,研究40CrNi2Mo钢在低温环境下的力学性能对于低温地区露天作业机械显得尤为重要。本文以调质态40CrNi2Mo钢为研究对象,采用低温拉伸试验方法进行性能研究,获得40CrNi2Mo钢主要力学性能(σs、σb、ψ、δ)随温度变化的规律。并采用“系列冲击实验法”测定系列冲击功,绘制出脆性转变温度曲线,按能量法及宏观断口形貌法确定出脆性转变温度。用调质态40Cr、45钢试样做性能的对比试验。研究结果表明:(1)40CrNi2Mo钢屈服强度和抗拉强度随温度的降低而升高,断面收缩率、伸长率随温度的降低而降低,并且它们与温度呈线性关系变化;此外,文章求出了40CrNi2Mo钢屈服强度和抗拉强度随温度变化的表达式。(2)通过做调质态40Cr、45钢性能对比试验,得知:调质钢屈服强度、抗拉强度随着温度的降低而升高,且呈线性关系变化。断后伸长率和断面收缩率随着温度的降低而逐渐下降。这表明:随着温度的降低,调质钢的塑性下降。(3)利用系列冲击试验法测出调质态40CrNi2Mo钢、40Cr和45钢的韧脆转变温度分别为-125℃、-50℃和-40℃。

全文目录

致谢  6-7
摘要  7-8
Abstract  8-12
前言  12-14
1 钢的低温脆性及其影响因素  14-36
  1.1 调质钢与调质处理  14-15
  1.2 钢的低温断裂及研究现状  15-19
  1.3 温度对钢材力学性能的影响  19-22
    1.3.1 屈服强度和抗拉强度  19-20
    1.3.2 弹性模量、伸长率和断面收缩率  20
    1.3.3 冲击韧性  20-22
  1.4 韧脆转变温度的确定  22-24
  1.5 低温脆性的基本理论  24-27
    1.5.1 晶格位错理论  24-25
    1.5.2 经典力学理论  25-26
    1.5.3 能量理论  26
    1.5.4 统计理论  26-27
  1.6 钢结构低温脆性的主要影响因素  27-32
    1.6.1 钢的性能  27-30
    1.6.2 构件尺寸及结构型式  30-32
  1.7 防止和消除钢结构低温脆性的措施  32-35
    1.7.1 材料的选用  32-33
    1.7.2 材料的加工处理  33-34
    1.7.3 结构型式的选择  34
    1.7.4 降低应力集中法  34
    1.7.5 制作加工和安装技术措施  34-35
  1.8 本文内容、目的及意义  35-36
2 试验材料及方法  36-40
  2.1 试验用钢  36
  2.2 热处理工艺  36-37
  2.3 拉伸试验  37-38
  2.4 冲击试验  38-39
  2.5 硬度试验  39
  2.6 组织形貌分析  39-40
3 试验结果及分析  40-63
  3.1 硬度试验  40
  3.2 金相组织  40-42
  3.3 拉伸试验结果及分析  42-52
    3.3.1 拉伸试验曲线  42-44
    3.3.2 强度指标  44-48
    3.3.3 塑性指标  48-52
  3.4 冲击试验结果  52-63
    3.4.1 冲击功  52-53
    3.4.2 宏观断口分析  53-55
    3.4.3 微观断口分析  55-57
    3.4.4 40CrNi2Mo 钢韧脆转变温度  57-58
    3.4.5 45 钢与40Cr 钢韧脆转变温度  58-59
    3.4.6 三种调质钢冲击性能比较  59-63
结论  63-64
参考文献  64-69
作者简历  69-70
学位论文数据集  70-71

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