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胀断连杆用新型中碳非调质钢的研究

作　者: 刘智雄
导　师: 刘荣佩；惠卫军
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: 胀断连杆 中碳非调质钢 C70S6 胀断性能 疲劳性能
分类号: TG142.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


传统连杆的切削加工工艺复杂,加工精确度高,因加工精度误差而影响汽车发动机的稳定性是常见的问题,胀断技术较好地解决了此问题。胀断技术对材料的要求是：在不降低连杆的强度的前提下,限制连杆的韧性,使断口呈现脆性断裂特征。常用的胀断连杆用钢是在碳含量为0.70%的高碳钢的化学成分基础上研制的SAE1070或C70S6。C70S6容易被胀断,并发生脆性断裂,但其疲劳性能较低、切削加工性能较差,有必要对改善胀断连杆用钢的疲劳性能进行研究。本论文首先选用不同产地的C70S6钢,进行旋转弯曲疲劳试验,对比分析高周疲劳性能,并与传统连杆用中碳非调质钢38MnVS进行对比。然后比较研究传统胀断连杆用高碳非调质钢R8和新型中碳含量的非调质钢R9和R10在热锻态下的微观组织、断口形貌、常规力学性能、胀断性能和疲劳性能,获得以下结论：采用旋转弯曲疲劳实验对比研究了两种不同产地的C70S6钢的高周疲劳性能。所有试样的疲劳断裂均起源于表面基体,其疲劳性能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响。相同产地的实验钢在不同状态下的疲劳性能相当。与中碳成分的铁素体-珠光体型非调质钢38MnVS相比,高碳成分的C70S6钢的疲劳性能较低。对传统胀断连杆用高碳钢R8和新设计的中碳微合金非调质钢R9与R10进行了胀断模拟试验。R9和R10的胀断性能明显优于R8。与R8相比,R9和R10中较高的P、Si和V含量能适当脆化原奥氏体晶界,强化和脆化铁素体。R9和R10发生胀断时,主要发生脆性的解理断裂和沿晶断裂,抑制延性断裂的发生,提高了试验钢的胀断性能。传统胀断连杆用高碳钢R8、新设计的中碳微合金非调质钢R9与R10的所有试样的疲劳断裂均起源于的表面基体,其高周疲劳性能主要受微观组织特征的影响。R8的珠光体片层间距较粗,是疲劳性能较低的主要原因；而铁素体的强化和珠光体片层间距的减小是R9和R10具有良好疲劳性能的主要原因,并达到了传统连杆用中碳非调质钢38MnVS的性能水平。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-25
  1.1 连杆概述  8-9
  1.2 连杆用调质钢  9-10
  1.3 非调质钢  10-16
    1.3.1 微合金元素在非调质钢中的作用  11-12
    1.3.2 MNS在非调质钢中的易切削机制  12-13
    1.3.3 非调质钢的发展方向  13-15
    1.3.4 铁素体-珠光体型非调质钢的拉伸性能的微观机制  15-16
    1.3.5 非调质钢的应用  16
  1.4 传统连杆用非调质钢  16-18
  1.5 胀断连杆用非调质钢  18-22
    1.5.1 胀断连杆技术  18-19
    1.5.2 胀断技术的影响因素  19-20
    1.5.3 胀断连杆用非调质钢的研究和应用  20-22
  1.6 研究背景和主要研究内容  22-25
    1.6.1 研究背景  22-24
    1.6.2 主要研究内容  24-25
第二章 实验材料与科学研究方法  25-31
  2.1 实验材料  25
  2.2 科学研究方法  25-31
    2.2.1 微观组织和夹杂物评级  25-26
    2.2.2 常规力学性能  26-27
    2.2.3 胀断模拟实验  27-28
    2.2.4 旋转弯曲疲劳实验  28-29
    2.2.5 疲劳裂纹扩展速率实验  29-31
第三章 C70S6钢的微观组织和性能  31-41
  3.1 前言  31
  3.2 实验材料和实验过程  31-32
  3.3 实验结果和分析  32-39
    3.3.1 微观组织和夹杂物评级  32-34
    3.3.2 常规力学性能  34-35
    3.3.3 高周疲劳性能  35-39
  3.4 讨论  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 胀断连杆用新型中碳非调质钢的胀断性能  41-53
  4.1 前言  41
  4.2 实验材料和实验过程  41-42
  4.3 实验结果和分析  42-49
    4.3.1 微观组织  42-43
    4.3.2 常规力学性能  43-46
    4.3.3 胀断性能  46-49
  4.4 讨论  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章 胀断连杆用新型中碳非调质钢的疲劳性能  53-64
  5.1 前言  53
  5.2 实验材料和实验过程  53
  5.3 实验结果和分析  53-60
    5.3.1 微观组织和夹杂物评级  53-55
    5.3.2 常规力学性能  55-56
    5.3.3 高周疲劳性能  56
    5.3.4 疲劳裂纹扩展速率  56-60
  5.4 讨论  60-62
  5.5 本章小结  62-64
第六章 结论  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录A (攻读学位期间发表论文目录)  69

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 各种钢材：按化学成分区分 > 碳钢
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