納米貝氏體鋼隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓加速再納米化的研究.pdf

1、納米貝氏體鋼是一種新型的鋼種,不僅擁有很高強度,還具有很可觀的延伸率,是實現(xiàn)材料輕量化、提高產(chǎn)品安全性的理想材料。目前對納米貝氏體鋼的研究大多集中在材料的優(yōu)化設(shè)計上,對材料的焊接性研究較少。納米貝氏體鋼屬于高碳鋼,焊后極易產(chǎn)生淬硬的馬氏體,為此別人提出焊接接頭再納米化的方法,但是再納米化時間過長,本文的主要研究內(nèi)容是加速焊后再納米化速度。
　　本文首先完成了納米貝氏體鋼的制備和性能分析。高碳鋼經(jīng)熱處理制備出納米貝氏體鋼,并研究了在

2、相同保溫溫度下,不同保溫時間對貝氏體轉(zhuǎn)變量、材料微觀組織和力學(xué)性能的影響。得到納米貝氏體鋼的制備工藝為:高碳鋼加熱到1200℃完全奧氏體化后,快速冷卻到250℃,恒溫保溫5h,制備的納米貝氏體鋼的力學(xué)性能最好,貝氏體轉(zhuǎn)變基本完成。繼而對納米貝氏體鋼進(jìn)行了焊接試驗,納米貝氏體鋼在焊后冷卻到250℃保溫5h后,焊縫區(qū)基本完成再納米化轉(zhuǎn)變。
　　為了獲得納米貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶過程中的參數(shù),進(jìn)行了熱模擬試驗。獲得納米貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶激活

3、能Qd的值,Z參數(shù)表達(dá)式,動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變εc的表達(dá)式和動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)Xd的表達(dá)式。熱模擬試驗為隨后的隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓細(xì)化焊縫區(qū)晶粒的有限元模擬提供材料參數(shù)和動態(tài)再結(jié)晶細(xì)化模型。
　　提出采用隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓增大焊縫高溫區(qū)塑性變形、細(xì)化晶粒、加速貝氏體相變。為了增大焊縫高溫區(qū)金屬的塑性變形,將沖擊頭端面設(shè)計成漸進(jìn)的凹凸不平狀,以增大旋轉(zhuǎn)方向上的剪切力,使焊縫區(qū)金屬在隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓時更容易發(fā)生塑性變形。隨后進(jìn)行了隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)

4、擠壓試驗,驗證了隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓增大焊縫區(qū)塑性變形、細(xì)化焊縫區(qū)晶粒的可行性。
　　運用子程序二次開發(fā)對納米貝氏體鋼隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓細(xì)化焊縫區(qū)晶粒進(jìn)行了有限元模擬。模擬在相同工藝條件下,錘擊位置對焊縫區(qū)晶粒細(xì)化效果的影響,獲得模擬最佳錘擊位置。根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行納米貝氏體鋼隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓試驗驗證,保溫相同時間以后,觀察沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓和未經(jīng)沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓焊縫位置的微觀組織,驗證了經(jīng)隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓后,焊縫區(qū)金屬的貝氏體轉(zhuǎn)變速度明顯提高,貝