高能電脈沖在Q235低碳鋼加工中的應用研究.pdf

1、高能電脈沖處理作為一種新型的材料加工技術,越來越受到人們的關注。與傳統熱處理工藝相比,高能電脈沖能明顯改善金屬材料的機械性能(抗拉強度、延伸率、硬度),大幅度提高能源利用效率、縮短生產周期,具有優(yōu)異的加工穩(wěn)定性。
　　本文采用清華大學新材料研究所自行研制的高能電脈沖處理設備,對冷軋態(tài)的 Q235低碳鋼板進行在線軟化退火,通過不同電參數(脈沖頻率、脈沖電壓)和處理時間的選擇,研究高能電脈沖處理對加工硬化的 Q235低碳鋼再結晶溫度及

2、其材料組織和機械性能的影響規(guī)律,并與傳統電阻爐退火處理工藝進行比較分析。研究結果顯示:采用最佳的高能電脈沖處理參數對冷軋態(tài)的 Q235低碳鋼進行在線處理時,發(fā)生完全再結晶的溫度要比傳統電阻爐退火的再結晶溫度低150℃左右。在180V/500Hz的電參數下高能電脈沖處理冷軋態(tài)的Q235低碳鋼21s時,可以實現完全再結晶(此時測得該鋼板的表面溫度為401℃);而同樣狀態(tài)冷軋鋼樣在550℃的電阻爐中保溫2 h后才能實現完全再結晶。利用高能電脈

3、沖在線處理冷變形后的Q235低碳鋼板材,能獲得優(yōu)異的綜合機械性能。顯微組織分析表明:在最佳電參數處理下,(180V/500Hz高能電脈沖處理21s),Q235板材組織中會出現大量的細小均勻的等軸晶晶粒,實現了完全再結晶,在這種晶粒組織下的材料抗拉強度達到371 MP a、延伸率為47.6％、硬度達188HV;而經過550℃的傳統電阻爐退火保溫2h后,也形成了完全再結晶組織,但其晶粒尺寸要比高能電脈沖處理下的再結晶粗大,其抗拉強度為381

4、M Pa、延伸率為40.8%、硬度為185HV。可見,電脈沖處理后材料的延伸率提高17.5%,而抗拉強度僅降低2.7%。所以電脈沖處理后材料的綜合力學性能要優(yōu)于傳統電阻爐退火得到的材料性能,并且高能電脈沖處理的時間要比傳統熱處理的時間縮短兩個數量級,生產效率得到大幅度提高。總結高能電脈沖在線處理工藝的作用機制和原理為:高能電脈沖處理時產生熱效應和電遷移效應(非熱效應)的耦合作用,使再結晶驅動力提高,同時脈沖電流激發(fā)大量點缺陷的運動,加快