1.6％cuhcs40cr電致超塑性焊接工藝及機(jī)理

1、 分類號 密級 UDC 編號 碩 士 學(xué) 位 論 文 1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接工藝及機(jī)理 學(xué) 位 申 請 人： 人： 孫敬 指 導(dǎo) 教 師： 師： 張柯柯 教授 涂益民 教授 學(xué) 科 專 業(yè)： 業(yè)： 材料加

2、工工程 學(xué) 位 類 別： 別： 工 學(xué) 2011 年 5 月 摘 要 論文題目： 論文題目：1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接工藝及機(jī)理 電致超塑性焊接工藝及機(jī)理 專 業(yè)： 業(yè)：材料加工工程 材料加工工程 研 究 生： 生：孫敬 孫敬

3、 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)教師：張柯柯 張柯柯 涂益民 涂益民 摘 要 超高碳鋼（UHCS）經(jīng)熱-機(jī)械處理后可獲得優(yōu)異的力學(xué)性能，但其中大量碳化物的存在導(dǎo)致其焊接性差，嚴(yán)重制約了工程應(yīng)用。本課題基于含大體積分?jǐn)?shù)碳化物的鋼具有超塑性和施加電場有利于材料超塑性及固態(tài)焊接的試驗(yàn)事實(shí)，開展了具有大體積分?jǐn)?shù)碳化物 UHCS 的電致超塑性焊接研究，為

4、此類難焊材料的高質(zhì)量的焊接提供了新的加工技術(shù)。 本文以球化退火態(tài) 1.6%C-UHCS 和整體鹽浴循環(huán)淬火態(tài) 40Cr 為研究對象，在主要研究電場對 1.6%C-UHCS 超塑性壓縮力學(xué)特性和微觀組織影響的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了 1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接工藝，采用對比的研究方法，對電致超塑性焊接工藝、接頭組織與性能等進(jìn)行分析檢測，并初步提出了電致超塑性焊接接頭的形成機(jī)制模型。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：電致超塑性壓縮時(shí)，1.6%C-U

5、HCS 穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低，應(yīng)變速率敏感性指數(shù) m 值升高，超塑變形激活能 Q 值減??；晶粒等軸性提高，碳化物大小不均性增強(qiáng)，晶內(nèi)可動位錯(cuò)增加，晶界圓弧化，即電場可提高 1.6%C-UHCS 超塑性變形能力，加快超塑性壓縮變形過程中的物質(zhì)遷移。在電場強(qiáng)度(1~5)kV/cm，溫度(760~780)℃，焊接時(shí)間(10-20)min，初始應(yīng)變速率(7.5× 10-5~3× 10-4)s-1 條件下可實(shí)現(xiàn) 1.6%C-UHC

6、S/40Cr 的電致超塑性焊接，電場為主要影響因素。在電場強(qiáng)度 3kV/cm，焊接溫度 780℃，初始應(yīng)變速率 1.5× 10-4s-1，焊接時(shí)間 20min 時(shí)，1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接接頭抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)到經(jīng)相同熱力循環(huán) 40Cr 母材的 83%，焊合率顯著提高。焊接試樣變形較小，主要表現(xiàn)為接頭區(qū)的徑向脹大。在 1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接過程中 1.6%C-UHCS 的電致超塑性起

7、主要作用。1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接接頭可劃分為―界面區(qū)‖、―過渡區(qū)‖和―母材區(qū)‖三個(gè)區(qū)域。1.6%C-UHCS/40Cr 電致超塑性焊接接頭原界面處形成了幾十至 300nm 的界面區(qū)，其由不連續(xù)的、大小約為20nm-150nm 的球狀或短棒狀 M7C3 相和分布在 M7C3 之間的、不連續(xù)的、納米尺度的 Fe-Cr σ 相，以及少量較大的 M7C3 相及部分動態(tài)再結(jié)晶微區(qū)組成；在顆粒相之間存在由鐵素體連接(α/α)