高能電脈沖在Q235低碳鋼加工中的應(yīng)用研究.pdf

1、高能電脈沖處理作為一種新型的材料加工技術(shù),越來越受到人們的關(guān)注。與傳統(tǒng)熱處理工藝相比,高能電脈沖能明顯改善金屬材料的機(jī)械性能(抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度),大幅度提高能源利用效率、縮短生產(chǎn)周期,具有優(yōu)異的加工穩(wěn)定性。
　　本文采用清華大學(xué)新材料研究所自行研制的高能電脈沖處理設(shè)備,對冷軋態(tài)的 Q235低碳鋼板進(jìn)行在線軟化退火,通過不同電參數(shù)(脈沖頻率、脈沖電壓)和處理時間的選擇,研究高能電脈沖處理對加工硬化的 Q235低碳鋼再結(jié)晶溫度及

2、其材料組織和機(jī)械性能的影響規(guī)律,并與傳統(tǒng)電阻爐退火處理工藝進(jìn)行比較分析。研究結(jié)果顯示:采用最佳的高能電脈沖處理參數(shù)對冷軋態(tài)的 Q235低碳鋼進(jìn)行在線處理時,發(fā)生完全再結(jié)晶的溫度要比傳統(tǒng)電阻爐退火的再結(jié)晶溫度低150℃左右。在180V/500Hz的電參數(shù)下高能電脈沖處理冷軋態(tài)的Q235低碳鋼21s時,可以實現(xiàn)完全再結(jié)晶(此時測得該鋼板的表面溫度為401℃);而同樣狀態(tài)冷軋鋼樣在550℃的電阻爐中保溫2 h后才能實現(xiàn)完全再結(jié)晶。利用高能電脈

3、沖在線處理冷變形后的Q235低碳鋼板材,能獲得優(yōu)異的綜合機(jī)械性能。顯微組織分析表明:在最佳電參數(shù)處理下,(180V/500Hz高能電脈沖處理21s),Q235板材組織中會出現(xiàn)大量的細(xì)小均勻的等軸晶晶粒,實現(xiàn)了完全再結(jié)晶,在這種晶粒組織下的材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到371 MP a、延伸率為47.6％、硬度達(dá)188HV;而經(jīng)過550℃的傳統(tǒng)電阻爐退火保溫2h后,也形成了完全再結(jié)晶組織,但其晶粒尺寸要比高能電脈沖處理下的再結(jié)晶粗大,其抗拉強(qiáng)度為381

4、M Pa、延伸率為40.8%、硬度為185HV。可見,電脈沖處理后材料的延伸率提高17.5%,而抗拉強(qiáng)度僅降低2.7%。所以電脈沖處理后材料的綜合力學(xué)性能要優(yōu)于傳統(tǒng)電阻爐退火得到的材料性能,并且高能電脈沖處理的時間要比傳統(tǒng)熱處理的時間縮短兩個數(shù)量級,生產(chǎn)效率得到大幅度提高。總結(jié)高能電脈沖在線處理工藝的作用機(jī)制和原理為:高能電脈沖處理時產(chǎn)生熱效應(yīng)和電遷移效應(yīng)(非熱效應(yīng))的耦合作用,使再結(jié)晶驅(qū)動力提高,同時脈沖電流激發(fā)大量點缺陷的運動,加快