陶朋[1]2004年在《新型铸造高Cr热作模具钢的焊补》文中认为国家“863”项目——近终形铸造热作模具钢，采用新型铸造高Cr热作模具钢，通过近终形（Near net shape）高新铸造技术制造模具,制造工艺为：近终形精铸毛坯——热处理——精加工——强韧化热处理——抛光，以便取代落后的模具制造工艺：合金钢坯——改锻——热处理——粗加工——热处理——精加工。具有模具寿命高、工艺简化、加工量小、材料利用率高、制造周期短、废弃模具易于再生利用、成本低、节省资源等优点。这项技术代表着热作模具制造领域里最新的发展方向，将促进相关行业的技术进步，有力地推动我国模具、汽车、机械制造等支柱产业的发展。由于目前铸造热作模具实际使用的很少，对其进行焊接修复的研究也很少。但焊接修复技术是铸造热作模具的推广应用所急需,因此对新型铸造高Cr热作模具钢的焊接材料及工艺进行了研究将对新型铸造高Cr热作模具钢的产业化与大范围应用起到十分重要的推动作用。本论文以市售的H13焊丝和用母材加工得到的同质焊丝对新型铸造高Cr热作模具钢进行焊补，通过化学成分分析、微观组织观察、硬度测定、热稳定性试验和热疲劳试验对比研究了H13焊接接头、同质焊接接头和新型铸造高Cr热作模具钢母材的显微组织、宏观硬度、热稳定性及热疲劳裂纹形成特点。H13焊接接头的化学成分、微观组织（回火屈氏体）与硬度（HRC46.7）和母材的化学成分、微观组织（低碳马氏体+下贝氏体+残余奥氏体＋少量碳化物）与硬度（HRC39～41）有较大差异。同质焊接接头与母材的化学成分基本一致，经热处理后的微观组织为低碳马氏体+下贝氏体+残余奥氏体，和母材的微观组织一致，硬度接近（HRC39.3）。H13焊接接头的热稳定性不如母材，在620℃保温16小时后，焊缝硬度低于母材。同质焊接接头的热稳定性与母材相近，在620℃保温4小时后直至16小时，焊缝硬度始终略高于母材钢。同质焊接接头的热稳定性优于H13焊接接头的热稳定性。采用自约束热疲劳试验方法，在相同的热处理条件下，对比了H13焊接接头、同质焊接接头和新型铸造高Cr热作模具钢母材热疲劳抗力，观察分析了热疲劳裂纹形貌及长度，并选择典型试样进行扫描电镜分析。同质焊接接头和母材的抗热疲劳裂纹萌生能力基本一致，均大大优于H13焊接接头。同质焊接接头的抗热疲劳裂纹扩展能力优于H13焊接接头，逊于母材。将热疲劳试样沿着裂纹扩展方向弯断形成断口，利用扫描电镜观察断口
盛文德[2]2006年在《新型铸造高铬热作模具钢药芯焊丝氩弧堆焊》文中指出本文针对新型铸造高铬热作模具钢焊补要求,自行研制药芯焊丝,进行了TIG、MIG堆焊。试验表明,TIG、MIG堆焊层的化学成分、组织及硬度均接近母材,能够满足模具钢的焊补要求。运用计算机辅助设计方法进行了新型药芯焊丝配方设计。得到了TIG和MIG堆焊条件下合金元素的过渡系数,并比较了TIG和MIG堆焊合金元素过渡系数的差异,分析总结了TIG堆焊焊接电流和MIG堆焊送丝速度对合金元素过渡系数、堆焊层成分、堆焊层组织及硬度的影响规律,给出了典型药芯焊丝配方及TIG、MIG堆焊工艺参数。
赵卓[3]2006年在《新型铸造热作模具钢MIG焊接接头组织及性能的研究》文中指出本文采用药芯焊丝和MIG焊接方法,主要研究了新型铸造热作模具钢MIG焊接接头组织结构特点、焊接工艺参数对接头组织及硬度的影响、接头的力学性能及裂纹敏感性。设计并优化出合理的焊接工艺参数以达到对失效热作模具实用、快速、高效的修复。研究结果表明,新型铸造热作模具钢焊态焊接接头主要由焊缝区、热影响区和母材区组成,焊缝组织主要为马氏体、贝氏体以及少量的残余奥氏体和碳化物。调质后焊缝组织主要为马氏体、贝氏体、铁素体和少量碳化物。焊接工艺参数(焊接热输入、焊接电流、焊接速度)对焊态接头组织及硬度影响较大,而对调质后接头的组织及硬度影响不大。与母材同质的焊缝金属能够得到与母材相近的力学性能。焊接接头的裂纹倾向比较严重,裂纹多位于焊趾的应力集中处萌生,以沿晶扩展为主,伴随少量的穿晶扩展。预热是改善焊接接头裂纹敏感性的有效措施。
李超婧[4]2009年在《提高新型高Cr热作模具钢焊缝热疲劳性能的研究》文中进行了进一步梳理热作模具在恶劣的工况条件下极易产生热疲劳等失效,对热作模具进行补焊修复可以提高其使用寿命,降低生产成本。本文采用TIG焊方法对新型高Cr热作模具钢进行焊接试验,主要研究低温去应力退火工艺及不同工艺参数和作用时机的脉冲电流处理工艺对补焊试件焊缝热疲劳性能的影响规律和作用机制,并采用Ansys对放电结束瞬间的温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,合理的低温退火处理工艺可改善热作模具钢焊缝区组织;减缓试件热疲劳裂纹的扩展速率和表面龟裂程度;减小热疲劳试件表面硬度降低趋势;降低电阻增长率,从而提高其热疲劳抗力。脉冲电流处理对热疲劳裂纹的扩展、试件表面硬度及电阻有较大影响。利用Ansys对预脉冲处理试件切口尖端附近区域温度场和应力场进行数值模拟,结果表明,切口尖端出现局部高温区(试件熔点1519℃附近)和压应力区。通过热疲劳试验优化的预脉冲处理工艺参数为:触发电压7V,电流作用时间460ms。在500次热疲劳循环后作用以脉冲电流,试件具有更优的热疲劳稳定性。
隋鹤龙[5]2006年在《新型高Cr热作模具钢的组织与性能》文中认为本文采用THERMO-CALC软件优化了新型高Cr热作模具钢(HHD钢)的成分设计,并以该成分为依据研究了碳、铬含量,孕育变质和强韧化热处理工艺对HHD钢组织、力学性能、热疲劳性能等的影响规律与作用机制。研究发现,新型HHD钢为低碳板条马氏体钢,具有优良的淬透性,过冷奥氏体十分稳定,在冷却速度小于0.53℃/s时(冷却30分)才有碳化物析出,而H13钢冷却90秒后就开始有碳化物析出。HHD钢经强韧化热处理后,获得了大量弥散分布在基体上的纳米级MC、M_(23)C_6和Mo_2C型碳化物,这些弥散的纳米级碳化物十分稳定,保证了HHD钢的高温弥散强化效果,大大地提高了HHD钢的高温性能。实验结果表明,新型HHD钢的高温强度、抗热疲劳性、耐磨性、抗氧化性、热塑性(锻造成型性)和热稳定性均优于ASSAB8407(进口H13)钢。研究发现热作模具的使用寿命不仅与强韧性有关,同时还与氧化密切相关,氧化大大地加快了热疲劳裂纹的萌生与扩展和高温下的磨损。新型HHD钢具有高的强韧性与抗氧化性的良好配合,使其使用寿命大大高于H13、3Cr2W8V等商业热作模具钢。生产实验表明,采用HHD钢制造的铜合金放气阀本体压铸模具、铜合金汽车变速箱同步环精密锻造模具、汽车输出法兰第叁工位冲头热镦模具和空调调节阀锻造模具,使用寿命分别是目前企业正在使用的H13、3Cr2W8V等钢加工而成的同类模具的2.3~4.8倍、10倍、1.6倍和3倍,而且新型HHD钢模具成本较低,深受应用者欢迎。可见,本研究开发的新型HHD钢具有广阔的应用前景与显着的经济效益!
赵俊达[6]2010年在《热作模具钢焊缝组织性能及裂纹愈合研究》文中研究说明热作模具作为金属热加工的成型工具,因其特殊的使用性能而得到广泛应用。本文以高铬热作模具钢为研究对象,研究了热处理对其TIG焊焊接接头组织与力学性能的影响;采用电脉冲处理带预制切口的热疲劳试件,分析研究了脉冲电流愈合并消除疲劳裂纹的基本规律及作用机理。对焊接接头组织性能研究结果表明,高铬热作模具钢TIG焊焊接接头焊缝区的组织是马氏体和铁素体混合组织,焊后对试件采用淬火加二次回火处理,热处理后焊缝区的主要组织是回火马氏体,在晶界附近有碳化物析出,回火马氏体板条形态与淬火形态相近,但板条尺寸变短,晶粒细化效果显着;焊接接头中熔合区的硬度最高,其次是焊缝区,硬度最低的是热影响区;热处理后焊接接头抗拉强度提高了14%,达到800 MPa。采用脉冲电流进行裂纹愈合研究结果表明,对TIG焊焊后的高铬热作模具钢进行热疲劳循环,热疲劳后试件切口尖端周围产生大量疲劳裂纹;经过电脉冲处理后切口尖端的微裂纹宽度变窄,长度变短,裂纹边缘有明显的愈合迹象;各试件的电阻值随着热疲劳循环次数的增加而增大,在电脉冲处理后电阻值明显降低,降低幅度最高达到了4.3%;电脉冲处理可使焊接接头抗拉强度显着提高,与热处理相比抗拉强度提高15%,达到了923.5 MPa。
毛东花[7]2013年在《H13钢焊接接头组织与性能研究》文中研究指明当今社会是一个能源竞争激烈的社会，几乎各行各业都会受到能源危机的影响。机械加工制造业更是一个消耗能源巨大的行业，随着工业发展的不断加快，机械加工对于一个国家甚至整个世界都承担着越来越重要的角色。在机械加工过程中，模具钢的生产则是其中生产成本高，能源消耗大的一个典型过程。在模具钢的各种分类中，热作模具钢的工作环境恶劣，在冷热交替循环的状态下服役导致其极易产生裂纹，严重的甚至失效。对于这样高成本，生产工艺复杂的大型模具，如果任其失效废弃，势必造成能源的极大浪费，而且由于模具钢的失效会导致生产成本的增加。所以对于模具钢的失效现象，现在越来越多的学者和钢铁从业者在积极探索补救办法及改善其性能的措施。运用焊接技术对因产生裂纹而致失效的热作模具钢进行局部修补是现在被广泛采用的技术，这也完全符合人们对于节省能源和生产成本的诉求。但是焊接修复不能只起到修复连接失效材料的作用，对焊后的状态及模具钢的组织性能的变化及影响更应该进行深入探讨，以期找出更加合理的方法使模具钢的焊后组织及使用性能满足工业需求。本文利用TIG焊焊接方法对H13钢进行焊接，并对焊态试件尤其是焊接接头部分的组织及力学性能进行详尽的研究和阐述。运用热处理工艺和电脉冲工艺对焊后H13钢焊接接头进行处理，详细探讨几种处理方法对焊接接头组织的影响，探讨H13钢焊接接头组织性能产生变化的规律，分析得出H13钢补焊之后能够获得良好使用性能的方法，这对实际工业生产也具有重要意义。补焊之后的焊态H13钢焊接接头显微组织成分主要是马氏体，还有部分碳化物。在焊缝区域，粗大的马氏体周围附着碳化物颗粒，在填充焊层还存在部分回火马氏体，这主要是由于多层焊的特点造成的。相对于焊接接头，母材区受热作用影响并不大，组织成分主要是回火马氏体和合金碳化物及部分索氏体。针对焊态H13钢进行热处理，淬火实验的试件主要组织为粗大的板条状马氏体，经过调质处理的H13钢经过了回火过程，焊接接头部分转变成回火马氏体，显微组织明显均匀分布，碳化物析出也较少，组织得到细化。母材区域相比于焊态也得到明显细化，由渗碳体颗粒转化成细小的珠光体。本文针对焊后H13钢进行了电脉冲处理，脉冲处理之后的焊接接头显微组织晶粒细化更为明显，电脉冲处理相当于以脉冲形式进行的极短时间的热处理过程，经电脉冲处理之后的焊接接头组织回火马氏体和球状碳化物相对较多，并且从盖面层直到填充层，组织从粗大的马氏体逐渐转变为细小马氏体。母材区马氏体长度减小，马氏体取向性消失，主要是回火马氏体和索氏体，组织也较热处理及焊态试件更为细化。针对各种处理方法的力学性能检测发现，焊态H13钢整个试件的显微硬度变化幅度较大，其熔合区硬度值最小，当受到外部载荷时极易因应力集中而发生断裂。经过热处理和电脉冲处理之后，硬度值相对平均集中，这说明对整个焊接接头而言，其综合力学性能较好。综上，本文认为，对于模拟补焊的H13钢试件，热处理工艺和电脉冲处理能够明显地改变其焊接接头及母材部分的组织结构，并且通过对组织的改变和影响，使H13钢焊接接头获得了更加优良的力学性能，这对于模具钢实际生产应用中的补焊焊后处理具有实际意义和借鉴作用。
张轶君[8]2007年在《电脉冲与退火处理对热作模具钢焊缝热疲劳性能的影响》文中研究指明焊接修复是提高材料使用寿命的重要手段,电脉冲处理和热处理也可改善材料的热疲劳性能。本文采用手工TIG焊对HHD钢进行焊接试验,分析焊缝组织性能并从仿生理论出发对补焊后的HHD钢的焊缝进行热处理和脉冲电流处理。通过光学显微镜、SEM、硬度以及热疲劳试验等,研究了不同热处理和脉冲电流处理参数对焊缝组织性能、热疲劳裂纹扩展速率以及硬度的影响;研究了HHD钢焊缝组织的热疲劳性能的影响因素和热疲劳抗力的机制。研究结果表明,对试件施以退火处理,可使组织细化进而提高其热疲劳抗力。优化的去应力退火温度为540℃,按此温度进行退火处理可提高热疲劳性能;脉冲处理可提高焊缝的热疲劳性能,其中多次电脉冲处理效果优于单次电脉冲处理,优化的多次电脉冲参数为:脉冲作用时间360ms,电流密度90(MA/m~2)。脉冲电流提高热疲劳性能机制主要有:组织细化、推动位错运动使位错数量呈下降趋势。
李博[9]2015年在《电脉冲处理对H13钢焊接接头组织性能的影响》文中认为随着时代的发展、科技的进步和工业水平的提高，机械制造业的发展越来越倚重于模具制造业，模具的制造水平已经成为一个国家工业水平的主要衡量标准和重要的制约因素。在主流模具产品中，热作模具占据了其半壁江山。热作模具的工况条件复杂，除了高温高压外，其在服役过程中始终承受着较大的冲击负荷，此外还承受着弯曲、扭转等复杂的应力，极易产生诸如断裂、变形、磨损、疲劳等失效的发生。在过去，模具的失效往往不可恢复，一旦失效，只能作废，而更换新模具将面临制造成本高、周期长等问题，也给使用企业带来不小的损失。焊接作为一种传统的热加工工艺，被人们形象地成为“钢铁的缝纫”，随着焊接技术的不断发展，利用各种焊接方法修补受损模具的表面逐渐引起了人们的注意。利用焊接技术对热作模具进行焊接修补，成本低、周期短、操作灵活，配合一定的热处理或其他表面强化手段可以更好地提高模具材料的性能，进而有效地提高模具的使用寿命。近年来，电脉冲处理技术作为一种瞬态高能处理手段逐渐走入人们的视野，有研究发现，对热作模具钢进行电脉冲处理，可以有效地细化材料的组织、促进裂纹等缺陷的愈合、提升材料的力学性能，进而使热作模具的使用寿命得以提高。本文以国内外广泛应用的热作模具钢H13钢为研究对象，利用药芯焊丝钨极氩弧焊对其进行焊接，对焊态试样分别进行调质处理和电脉冲处理，重点分析电脉冲处理前后H13钢焊接接头组织和性能的变化；进一步分析脉冲通电时间对于H13钢焊接接头组织性能的影响，配合精密电阻检测、X射线衍射等手段来探讨电脉冲处理对于改善H13钢焊接接头组织性能的作用机制，这对出现损伤的热作模具在经过焊接修补以后的组织性能优化方面具有重大的意义。实验结果表明，调质处理后试样接头的组织由粗大的板条状马氏体变为细小的回火马氏体，此过程伴随着碳化物的析出；调质处理后试样接头的硬度变得更加均匀，焊态时试样接头处存在的硬化带和软化区均得以消除；调质处理后接头的抗拉强度由1473MPa提高至1571MPa，而延伸率出现下降。电脉冲处理后H13钢焊接接头各区域组织中的马氏体长度会逐渐缩短、晶粒逐渐细化、取向性逐渐淡化，组织的均匀化程度提高，X射线衍射峰半高宽增大，表明材料内部晶粒或亚晶粒尺寸减小；电脉冲处理后试样的硬度有所提高，特别是焊缝区的硬度提高较为明显；电脉冲处理后H13钢焊接接头的抗拉强度由1473MPa提高至1572MPa，而延伸率出现下降。此外，电脉冲处理时间与试样内部组织的细化程度不成正比关系，随着脉冲通电时间的增加，试样组织内部开始逐渐细化，但当时间超过某一临界值(或范围)后，随着脉冲通电时间的增加，这种细化的效果不再明显。电脉冲处理对材料内部缺陷的消除有一定的作用效果，电脉冲处理后焊态H13钢试样的电阻值均有所下降，说明试样内部的缺陷或刃型位错等在电脉冲处理的过程中可以得到弱化，甚至消除；改变脉冲通电时间后，随着脉冲通电时间的增加，电阻值下降的越大，但当时间超过某一临界值(或范围)后，随着脉冲通电时间的增加，电阻值下降的幅度开始减小。电脉冲处理作为一种新型的、绿色的材料处理技术是非常具有价值的，大量的研究均证实了电脉冲处理可以使材料的组织细化，使损伤愈合。不过这种细化的机理目前尚未有明确的定论，还需大量的实验研究，相信每一步的研究最终都会使电脉冲处理技术在生产实际应用上更具现实意义。
丁冉[10]2016年在《不同工艺条件下A356铝合金组织和热疲劳性能的研究》文中提出当前,各国政府对汽车制造业提出了轻量化、降低汽车能耗、减少污染、提高燃料经济性的要求。A356铝合金因其质量轻、价格适中、比强度高等优点被广泛用于制造汽车传动装置、发动机、轮毂和车身结构件等以实现节能减排目标。但是,近来发现发动机内部众多铝制零部件,如缸体、缸盖、活塞等,在发动机的启动和停止过程由于受到较高的热应力应变冲击发生热疲劳破坏,严重影响其使用寿命并存在较大的安全隐患。如何提高铝合金的热疲劳性能,拓展其在除汽车行业以外其他高温变温领域的应用,成为迫在眉睫的重要难题。为此,本文以A356铝合金为基体材料,采用复合细化变质、微合金化和T6热处理制备出试验所需5种试样:铸态、复合细化变质态、复合细化变质+T6热处理态、复合细化变质+微合金化态、复合细化变质+微合金化+T6热处理态。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜分析(OM)、力学性能测试等手段,研究不同工艺对A356合金的力学性能、微观组织特征相的形态及分布,分析其变化规律和作用机理。利用自约束型热疲劳实验机研究不同工艺制备的合金在不同温度幅下的热疲劳性能,分析热疲劳裂纹生长行为及机理。在本试验条件下,得出以下主要结论:1、与铸态A356合金相比,复合细化变质、微合金化和T6热处理叁种工艺均能提高A356合金的力学性能。其中,A356合金经复合细化变质+微合金化+T6热处理复合工艺后,力学性能提高最为显着。抗拉强度达345MPa,延伸率达12.3%,布氏硬度为118HB。2、与铸态A356合金相比,复合细化变质、微合金化和T6热处理叁种工艺均能改善A356合金的热疲劳性能。复合细化变质+微合金化+T6热处理态的A356合金的力学性能、成分均匀性及其微观组织均匀性最好,该工艺可以制备热疲劳性能最佳的A356合金。另外,随热疲劳实验中上限温度的升高,合金的热疲劳寿命会显着减少,建议合金应用领域温度不超过400℃。3、5种工艺制备的A356合金裂纹萌生过程相似,即微型凹坑→微观氧化层内产生微坑→微坑长大、数量变多→微裂纹→裂纹源,主要原因是基体与第二相之间的膨胀系数不同,在氧化作用的协同作用下促进裂纹源的形成。扩展初期,裂纹生长方式以沿晶为主;扩展后期,裂纹生长方式以沿晶与穿晶混合为主。裂纹扩展方式可以用塑性钝化模型来解释。4、5种工艺制备的A356合金的热疲劳裂纹生长速率呈先增大后减小的趋势,扩展速率取决于裂纹前端应力场的应力强度因子。在裂纹扩展期间,没有脱离基体的第二相颗粒如Al2Cu相以及形成二次裂纹、裂纹分叉均能起到降低扩展速率的作用。5、受Si相形貌和分布影响,裂纹扩展主要有两种方式:“穿过”机制和"绕过”机制。在冷热循环初期,氧化腐蚀生成的氧化膜能够保护基体。随冷热循环次数的增加,氧化膜不断遭到破坏,氧化腐蚀产生的附加应力和循环交变应力相互迭加,加快裂纹生长。
参考文献：
[1]. 新型铸造高Cr热作模具钢的焊补[D]. 陶朋. 吉林大学. 2004
[2]. 新型铸造高铬热作模具钢药芯焊丝氩弧堆焊[D]. 盛文德. 吉林大学. 2006
[3]. 新型铸造热作模具钢MIG焊接接头组织及性能的研究[D]. 赵卓. 吉林大学. 2006
[4]. 提高新型高Cr热作模具钢焊缝热疲劳性能的研究[D]. 李超婧. 吉林大学. 2009
[5]. 新型高Cr热作模具钢的组织与性能[D]. 隋鹤龙. 吉林大学. 2006
[6]. 热作模具钢焊缝组织性能及裂纹愈合研究[D]. 赵俊达. 吉林大学. 2010
[7]. H13钢焊接接头组织与性能研究[D]. 毛东花. 吉林大学. 2013
[8]. 电脉冲与退火处理对热作模具钢焊缝热疲劳性能的影响[D]. 张轶君. 吉林大学. 2007
[9]. 电脉冲处理对H13钢焊接接头组织性能的影响[D]. 李博. 吉林大学. 2015
[10]. 不同工艺条件下A356铝合金组织和热疲劳性能的研究[D]. 丁冉. 江苏大学. 2016
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