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《吉林大学》 2013年
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H13钢焊接接头组织与性能研究

毛东花  
【摘要】: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。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG407

【参考文献】
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