預(yù)置中間夾層的1.6％cuhcs40cr超塑性焊接

1、 分類號(hào) 密級(jí) UDC 編號(hào) 碩 士 學(xué) 位 論 文 預(yù)置中間夾層的 1.6%C-UHCS/40Cr 超塑性焊接 學(xué) 位 申 請(qǐng) 人： 人： 衡中皓 指 導(dǎo) 教 師： 師： 涂益民 教授 張柯柯 教授 學(xué) 科 專

2、業(yè)： 業(yè)： 材料加工工程 學(xué) 位 類 別： 別： 工學(xué) 2012 年 5 月 摘 要 論文題目： 論文題目：預(yù)置中間夾層的 1.6%C-UHCS/40Cr 超塑性焊接 專 業(yè)： 業(yè)：材料加工工程 研 究 生： 生：衡中皓

3、 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)教師：涂益民教授 張柯柯教授 摘 要 超高碳鋼（UHCS）是一種新型高性能鋼鐵材料，鋼中大量碳化物的存在導(dǎo)致其焊接性差，嚴(yán)重制約了其工程應(yīng)用。本課題基于含大體積分?jǐn)?shù)碳化物鋼具有超塑性和采用中間夾層有利于異材固態(tài)焊接的試驗(yàn)事實(shí)，進(jìn)行了具有大體積分?jǐn)?shù)碳化物鋼 UHCS 預(yù)置中間夾層的超塑性焊接研究，為此類難焊材料的高質(zhì)量焊接提供一種更為簡(jiǎn)便的固態(tài)焊方法。 本文以球

4、化退火態(tài)的 1.6%C-UHCS 和整體鹽浴循環(huán)淬火態(tài)的 40Cr 為研究對(duì)象，通過對(duì)中間夾層方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了預(yù)置中間夾層的 1.6%C-UHCS/40Cr 超塑性焊接及電致超塑性焊接工藝試驗(yàn)，探討中間層處理狀態(tài)、焊接工藝參數(shù)及電場(chǎng)對(duì) 1.6%C-UHCS/40r 超塑性焊接接頭質(zhì)量的影響，對(duì)接頭組織性能進(jìn)行分析檢測(cè)，分析研究了中間夾層和電場(chǎng)在超塑性焊接中的作用，初步提出了預(yù)置中間夾層的超塑性焊接接頭形成機(jī)制模型。 試驗(yàn)結(jié)果表明

5、：預(yù)置軋制態(tài)工業(yè)純鐵中間層，當(dāng)焊接溫度為 750℃，焊接時(shí)間為 10min 時(shí)，1.6%-UHCS/40Cr 超塑焊接頭強(qiáng)度比不加中間夾層的提高了35%，達(dá)到經(jīng)相同熱力循環(huán)下 40Cr 母材的強(qiáng)度水平。施加合適的電場(chǎng)能增強(qiáng)接頭區(qū)的超塑效應(yīng)，利于夾層與兩側(cè)母材的焊合，同時(shí)電場(chǎng)能促進(jìn)擴(kuò)散，改善接頭區(qū)夾層組織，提高接頭質(zhì)量；在電場(chǎng)強(qiáng)度+3kV/cm，溫度 750℃下，經(jīng) 10min 壓接，接頭抗拉強(qiáng)度最高可達(dá) 728MPa，比不加電場(chǎng)的接頭強(qiáng)

6、度有所提高。預(yù)置工業(yè)純鐵中間夾層的 1.6%C-UHCS/40Cr 超塑性焊接接頭可分為“夾層區(qū)”、“界面區(qū)”、“過渡區(qū)”、“母材區(qū)”四個(gè)特征區(qū)域。分別在 40Cr 和 UHCS 的最佳超塑性變形溫度下焊接，接頭區(qū)的塑變和擴(kuò)散機(jī)制存在差異，接頭區(qū)的組織特征和接頭的斷裂機(jī)制也不盡相同。750℃下焊接，獲得均勻夾層區(qū)接頭組織；780℃下焊接，形成了非均勻的夾層區(qū)組織，近 40Cr 側(cè)夾層的粗大鐵素體組織成為整個(gè)接頭的薄弱環(huán)節(jié)。1.6%C-U