Cr12MoV-40Cr電致超塑性焊接工藝優(yōu)化及接頭組織與性能研究.pdf

1、電致超塑性焊接是結(jié)合超塑性焊接與電塑性于一體的特種連接方法。本論文以提高超塑性焊接質(zhì)量為目標(biāo)，研究了具有大體積分?jǐn)?shù)碳化物的鋼的電致超塑性焊接，豐富和發(fā)展材料的固態(tài)焊接工藝?yán)碚?，為此類具有大體積分?jǐn)?shù)碳化物的鋼等難焊材料高質(zhì)量連接提供新的途徑。
　　本文以具有大體積分?jǐn)?shù)碳化物的鋼 Cr12MoV和經(jīng)鹽浴循環(huán)淬火超細(xì)化處理的40Cr鋼為對(duì)象，研究了二者電致超塑性焊接的可行性。即首先研究了熱軋退火態(tài) Cr12MoV鋼在電致超塑性壓縮力學(xué)特

2、性，分析了該鋼的電致超塑性壓縮工藝參數(shù)對(duì)碳化物演變行為和精細(xì)組織的影響規(guī)律，基于Cr12MoV/40Cr鋼電致超塑性焊接正交實(shí)驗(yàn)及工藝參數(shù)優(yōu)化研究，探討了電場(chǎng)強(qiáng)度及主要焊接工藝參數(shù)對(duì)Cr12MoV/40Cr超塑性焊接接頭區(qū)組織與性能的影響，在此基礎(chǔ)上提出了Cr12MoV/40Cr鋼電致超塑性焊接接頭形成機(jī)制模型。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在800℃、初始應(yīng)變速率1.5×10-4s-1、電場(chǎng)強(qiáng)度為-2kV/cm條件下壓縮，Cr12MoV與

3、40Cr鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)出典型的超塑性特征，穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力比常規(guī)超塑性壓縮有不同程度降低；Cr12MoV鋼電致超塑性壓縮與常規(guī)超塑性壓縮相比，施加-2kV/cm的電場(chǎng)可以使應(yīng)變速率敏感性指數(shù)由0.21提高到0.24，應(yīng)變激活能由241kJ/mol降低到224kJ/mol，即在壓縮變形條件下電場(chǎng)可提高 Cr12MoV鋼和經(jīng)循環(huán)淬火處理40Cr鋼的超塑性效應(yīng)。Cr12MoV/40Cr電致超塑性焊接正交試驗(yàn)及優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果表明，最優(yōu)焊接工藝參

4、數(shù)為：焊接溫度為800℃、電場(chǎng)強(qiáng)度為+3kV/cm、焊接時(shí)間為10min、初始應(yīng)變速率為1.5×10-4s-1，對(duì)應(yīng)焊接接頭強(qiáng)度（667MPa）達(dá)到40Cr母材相同熱循環(huán)狀態(tài)下強(qiáng)度的95％，比常規(guī)超塑性焊接提高了8%，此時(shí)接頭兩側(cè)徑向變形量均小于5%且 Cr12MoV側(cè)變形量較小。Cr12MoV的電致超塑性效應(yīng)在Cr12MoV/40Cr電致超塑性焊接接頭形成過(guò)程中占重要作用。
　　Cr12MoV/40Cr電致超塑性焊接接頭可分為界

5、面區(qū)、過(guò)渡區(qū)和母材區(qū)。界面區(qū)由不連續(xù)分布、尺寸小于100nm的 Fe-Cr納米顆粒相，局部動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，以及顆粒相間呈隨機(jī)分布的鐵素體與鐵素體(α/α)、鐵素體與碳化物(K/α)和碳化物(K/K)連接區(qū)域組成。過(guò)渡區(qū)Cr12MoV側(cè)晶粒呈等軸狀，晶內(nèi)位錯(cuò)較少、位錯(cuò)多出現(xiàn)在晶界和碳化物周圍，晶界呈寬化現(xiàn)象，表現(xiàn)出明顯的超塑性變形特征；40Cr側(cè)為粗大的鐵素體晶粒，為不均勻分布的貧碳區(qū)。電場(chǎng)促進(jìn)了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)了界面區(qū)晶界滑移和晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)的超塑