【摘 要】
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本文以应用最为广泛的低碳钢内部裂纹为研究对象,系统地研究了循环相变热处理和恒温热处理愈合工艺及参数对裂纹形貌、基体组织、裂纹愈合过程、裂纹愈合机理以及力学性能的影响。可以为在役重要金属构件的修复提供工艺上的指导和参考,具有一定的理论意义以及较高的应用价值和社会效益。首先,进行恒温热处理愈合试验,研究了愈合时间、愈合温度、裂纹宽度及基体塑性变形量对裂纹愈合及基体组织的影响规律。在此基础上,提出了循环
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本文以应用最为广泛的低碳钢内部裂纹为研究对象,系统地研究了循环相变热处理和恒温热处理愈合工艺及参数对裂纹形貌、基体组织、裂纹愈合过程、裂纹愈合机理以及力学性能的影响。可以为在役重要金属构件的修复提供工艺上的指导和参考,具有一定的理论意义以及较高的应用价值和社会效益。首先,进行恒温热处理愈合试验,研究了愈合时间、愈合温度、裂纹宽度及基体塑性变形量对裂纹愈合及基体组织的影响规律。在此基础上,提出了循环相变热处理愈合工艺,研究了循环次数工艺参数对裂纹愈合及基体组织的影响。最后,对比研究了两种愈合工艺方法的裂纹愈合形貌演变过程、愈合机理及试样力学性能恢复情况。研究结果表明:裂纹的愈合程度随着愈合时间、愈合温度、基体塑性变形量及循环次数的增加而增大。恒温热处理存在着粗化基体晶粒的缺点。但是循环相变热处理不仅对基体晶粒有细化作用而且裂纹的愈合程度更高,这些更有利于金属材料力学性能的恢复。此外,循环相变热处理愈合工艺比恒温热处理愈合工艺具有更高的愈合速度。无论是循环相变热处理还是恒温热处理,裂纹的愈合过程都可以分为三个阶段。另外,依据扩散微孔以及裂纹形貌的演化可以看出,冶金学愈合机理均为原子扩散和再结晶。原子扩散贯穿整个裂纹愈合过程,而再结晶仅在裂纹愈合第一阶段出现。原子扩散为再结晶提供物质基础,而再结晶促进了原子的进一步扩散。裂纹愈合区的显微硬度及试样的抗拉强度随着愈合面积的增加而增加。当愈合面积相似时,继续增加愈合时间及温度,会造成晶粒粗化,从而导致裂纹愈合区显微硬度及抗拉强度的下降。恒温热处理愈合工艺会引起基体显微硬度的下降,而循环相变热处理愈合工艺对基体的显微硬度几乎没有影响。另外,即使循环相变热处理及恒温热处理的裂纹愈合面积相似,试样在恒温热处理愈合时的抗拉强度也低于循环相变热处理愈合时,即愈合效果比循环相变热处理愈合工艺差。
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