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电场作用下Cr12MoV钢超塑性固态焊接

作　者: 岳云
导　师: 张柯柯
学　校: 河南科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Cr12MoV钢 40Cr钢 电场 超塑性压缩 超塑性固态焊接
分类号: TG457.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 36次
引　用: 3次
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内容摘要


基于含大体积分数碳化物钢具有超塑性和施加电场有利于材料的超塑性及固态焊接的试验事实,提出了电致超塑性焊接的新构思,丰富和发展材料的固态焊接理论基础,为难焊材料包括固态焊在内的成型加工过程的开发开辟新的途径。本文主要以Cr12MoV和40Cr钢为研究对象,测定了电场作用下热轧退火态Cr12MoV钢的超塑力学特性,观察分析了电场对其微观组织结构的影响,为电场作用下的超塑焊接提供参考数据;在对热轧态40Cr进行超细化处理的基础上,进行了Cr12MoV/40Cr的电致超塑性固态焊接实验,探讨了电场强度及极性、焊接工艺参数及焊前组织状态对Cr12MoV/40Cr超塑固态焊接质量的影响,通过对焊后接头区显微组织、断口形貌、显微硬度等检测分析,初步探讨了电场作用下超塑焊接头的形成机理。实验结果表明:Cr12MoV钢在初始应变速率(1.5×10-51.5×10-3)s-1,温度（760820）℃,电场强度（15）kV/cm条件下单向压缩,真应力真应变曲线呈现出典型的超塑压缩流变特征,电场使屈服极限有不同程度降低、非稳态塑性变形阶段缩短、稳态流变应力降低。其中以试样接负极电场强度为2kV/cm时影响最大,使稳态流变应力降低7%,应变速率敏感性指数由0.21提高到0.24,超塑变形激活能由241kJ/mol降低到224kJ/mol,改变电场极性影响不明显;在有无电场条件下进行超塑压缩,稳态流变应力均随温度的升高和初始应变速率的减小而降低;与不加电场相比,Cr12MoV钢在800℃、1.5×10-4s-1和施加2kV/cm电场作用下超塑压缩变形后,铁素体晶粒略有长大、仍基本保持等轴状且等轴性提高,压缩变形过程中未出现新相;Cr12MoV钢与经盐浴循环淬火超细化预处理的40Cr钢,在预压应力62.2MPa、保温20min、焊接温度（760800）℃、初始应变速率为(0.75×10-43×10-4s-1、电场强度为（04）kV/cm、焊接时间（010）min条件下超塑焊接,与不加电场相比,加电场时Cr12MoV侧胀大率略大;电场可明显缩短焊接时间、提高焊接接头抗拉强度,其中以试样接负极电场强度为2kV/cm时影响最大,焊接接头抗拉强度达690MPa,达到40Cr母材的95%以上;焊接过程中接头区存在明显的原子扩散,并在40Cr侧形成贫碳层、Cr12MoV侧形成增碳层,且随焊接时间的延长和温度的升高,贫碳层和增碳层宽度增加;电场焊接可明显促进接头区的原子扩散,使接头两侧扩散层均变宽,焊后接头拉伸断口中冶金结合区比例增大;与热轧态相比,经盐浴循环淬火超细化预处理后的40Cr钢,更容易实现与Cr12MoV钢的高质量超塑固态焊接。

全文目录


摘要  2-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 超塑性  8-9
  1.2 超塑性固态焊接  9-11
  1.3 电塑性  11-14
    1.3.1 电致超塑性的原理、特点  12
    1.3.2 电致超塑性研究现状及应用  12-14
  1.4 研究目的、可行性及意义  14-16
第2章 实验条件及方法  16-24
  2.1 实验原理、技术路线  16-17
  2.2 实验材料  17-19
  2.3 实验设备及试样  19-20
    2.3.1 实验设备  19
    2.3.2 试样形状及尺寸  19-20
  2.4 电场作用下超塑压缩及固态焊接实验  20-23
    2.4.1 电场强度的计算  20-21
    2.4.2 电场作用下超塑压缩实验  21-22
    2.4.3 电场作用下超塑性固态焊接实验  22-23
  2.5 焊接接头质量检测及金相组织观察  23-24
第3章 电场作用下 Cr12MoV 钢压缩超塑性  24-38
  3.1 电场作用下压缩变形后试样的宏观形貌  24
  3.2 电场作用下超塑压缩力学特性  24-34
    3.2.1 真应力--真应变曲线  24-28
    3.2.2 工艺参数对稳态流变应力的影响  28-31
    3.2.3 应变速率敏感性指数m 和超塑变形激活能Q  31-34
  3.3 电场作用下压缩变形显微组织变化  34-37
  3.4 小结  37-38
第4章 电场作用下 Cr12MoV/40Cr 钢超塑性固态焊接  38-59
  4.1 超塑焊接接头变形特点  38-41
  4.2 超塑焊接接头的力学性能  41-44
    4.2.1 电场强度和极性的影响  41
    4.2.2 电场作用下焊接时间的影响  41-43
    4.2.3 电场作用下焊接温度的影响  43
    4.2.4 电场作用下初始应变速率的影响  43-44
  4.3 接头区显微组织观察分析  44-53
    4.3.1 接头区显微组织观察及成分分析  44-47
    4.3.2 接头拉伸断口观察与分析  47-53
  4.4 超塑性固态焊焊前组织的影响  53-55
  4.5 分析与讨论  55-58
  4.6 小结  58-59
第5章 Cr12MoV 电致超塑焊接机理初探  59-61
第6章 结论  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间的研究成果  67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 各种金属材料和构件的焊接 > 金属材料的焊接 > 钢
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