脉冲电流处理对45钢组织和力学性能的影响

《脉冲电流处理对45钢组织和力学性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TG142单位代码：10183研究生学号：2009431006密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）脉冲电流处理对45钢组织和力学性能的影响Effectofpulsecurrentonthemicrostructureandmechanicalpropertiesof45steel作者姓名：马俊专业：材料加工工程研究方向：金属材料强韧化指导教师：赵宇光教授培养单位：材料科学与工程学院2018年10月脉冲电流处理对４５钢组织和性能的影响Ｅｆｆｅｃｔｏｆｕｌｓｅｃｕｒｒｅｎｔｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

2、ｏｆ４５ｓｔｅｅｌ作者姓名：马俊专业名称：材料加工工程指导教师：赵宇光教授学位类别：工学硕士论文答辩日期／月日：〇？＞／＆年／－授予学位日期：年月日答辩委员会主席论文评阅人：，未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、、、发行出租改编等有碍作者著作权的商业使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承￥担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明？．所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所

3、取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：＂日期：年月如日脉冲电流处理对45钢组织和性能的影响摘要钢铁材料因其塑性、韧性、强度以及经济性的特点成为现代社会最重要的基础生产资料，是国家生存和发展的物质基础。钢铁材料现在的地位迄今为止还没有其他材料可以取代。九成以上的钢材被用作结构材料,强度和韧性是钢铁类材料最主要的需求,提高钢材强韧性一直是该领域发展的主要方向。从钢铁材料强韧化机制出发可知，微

4、观组织的精细化及硬相与软相的合理调控，是发展新一代钢铁材料的重要途径。脉冲电流处理方法为材料提供瞬态高能量的非平衡条件，较快的加热速度（104-105K/s）有利于钢铁材料组织的细化甚至超细化。优化工艺流程，脉冲电流处理方法可以实现构建材料软硬相间的微观结构和宏观结构。若可以通过脉冲电流处理实现普通中碳钢的强韧化，将为发展新一代钢铁材料寻找到一种节能高效的工艺新方法，极大降低能源消耗和简化工艺流程，具有极其重要的现实意义。本文通过对常用45钢采用不同脉冲电流处理新工艺方法，探讨脉冲电流处理方法对45钢的强韧化效果和机理。优化工艺流程，强化脉冲电流优势，进一步发掘脉冲电流对45钢的强化作用。与

5、传统热处理相对照，研究马氏体、铁素体、原奥氏体晶粒等微观组织的细化效果及相应的力学性能变化，结合理论分析研究脉冲电流强韧化的作用机制。本文主要得出以下结论：45钢铁素体/珠光体初始组织经过脉冲电流奥氏体化淬火处理后，与传统淬火相比，原奥氏体晶粒从37μm细化到15μm，马氏体细化，板条宽度细化到150nm，抗拉强度从初始态的637MPa显著提高到1987MPa。这是由于纳米级碳过饱和固溶体的马氏体具有较高的强度，马氏体的高强度是由固溶强化、时效强化、组织结构强化机制综合作用的结果。对45钢进行循环多次（N=3）脉冲电流奥氏体化淬火处理，原奥氏体晶粒平均尺寸达到3μm，晶粒得到超细化。快速冷却

6、后得到小于100nm的马氏体组织，使45钢获得超高强度，抗拉强度达到2600MPa，断裂延伸率为9.8%，强塑积达到25GPa%。这是由于脉冲电流可以有效的降低形核势垒，同时快速加热使体系的过冷度增大，导致了形核率显著增加。即在初始相对较大的奥氏体晶粒的界面及晶粒内部等诸多地方同时形核，生成较小的奥氏体，快速冷却后即转变成细小的马氏体，使初始相对较大I的晶粒就被分解成一些较小的晶粒。再次重复此过程，前一次得到的较小晶粒会被重新细化，多次重复即可得到超细化晶粒。当然这种细化不会永久进行下去，随着晶粒变得越小，晶界面积变得越大，界面能或者整个体系的自由能就会越高，当提供的能量不足以使整个体系的自

7、由能升高所需时能量，晶粒细化就会停止甚至长大。而且，晶粒长大是一个自发的过程，当加热温度过高或保温时间过长，晶粒反而会变大。脉冲电流处理后在马氏体组织间分布有微米级的铁素体，在晶界处弥散分布碳化物颗粒，这种多相、亚稳、多尺度混合组织协调作用使钢的强度和塑韧性都得到提高。引入压力作用使45钢在脉冲电流处理温升达到AC3附近时发生高温形变，变形量为37.5%，原奥氏体晶粒平均尺寸达到5μm，马氏体板条宽度只有7n