脉冲电流处理对热作模具钢组织及性能的影响

【摘要】： 本论文以热作模具钢为研究对象,研究了瞬态高能量脉冲电流处理对热作模具钢组织和性能的影响。研究发现脉冲电流处理后在热作模具钢热疲劳试样的切口前端形成热影响区,该区内的组织明显细化且硬度提高。脉冲电流处理提高了热作模具钢的抗拉强度,但也使其延伸率有所降低。冲击实验的结果表明,适当的脉冲电流处理可以提高热作模具钢的冲击韧性。热磨损实验证明,脉冲电流处理提高了热作模具钢的高温抗氧化性、抗热磨损性能。脉冲电流处理延缓了热疲劳裂纹的萌生,降低了热疲劳裂纹的扩展速率,提高了热作模具钢的抗热疲劳性能,并通过细晶强化、位错强化、弥散强化、应力转换强化四种机制解释了其作用机理。在对带有预制宏观裂纹的热作模具钢试样进行脉冲电流处理时,发现脉冲电流处理使预制裂纹尖端曲率半径增大、钝化,起到了裂纹止裂的目的。本文采用有限元分析的方法模拟研究了带有预制切口的热作模具钢试件在脉冲电流处理时的温度场、应力场。模拟计算表明在脉冲电流放电时,预制切口前端升温迅速且温升较大,在切口前端形成了很大的压应力场。模拟计算结果和实际实验有很好的对应关系,这对脉冲电流技术的实际工程应用中的参数优化具有重要的指导意义。