H13钢焊接接头热疲劳性能的研究

【摘要】热作模具钢在冷热交换循环的状态下工作容易产生裂纹，严重时会导致模具失效。由于热作模具钢的成本高，生产工艺复杂，所以一旦因为部分失效而被废置则势必会造成巨大的浪费，因此，利用焊接技术对热作模具进行补焊修复具有广泛的应用前景。模具补焊时热循环和应力循环的作用会使补焊区的组织性能不均，导致模具的热疲劳性能降低，因此提高补焊接头的热疲劳性能对于热作模具钢的修复有着重要的意义。本文以H13钢为研究对象，采用钨极惰性气体焊的焊接方法对H13钢进行焊接；将H13钢焊接接头试样分别进行调质热处理和电脉冲处理，分析了H13钢焊接接头经过调质处理处理和电脉冲处理后的组织形貌特征。对H13钢、H13钢TIG焊焊接接头、热处理后H13焊接接头以及电脉冲后的H13焊接接头进行热疲劳试验，得到了热处理及电脉冲处理对H13钢TIG焊焊接接头热疲劳裂纹萌生及扩展的影响规律，分析了热处理及电脉冲处理提高H13钢焊接接头热疲劳性能的机理，提出了提高其热疲劳性能的措施。研究结果表明：焊态H13钢焊接接头焊缝显微组织主要是马氏体和碳化物以及少量回火索氏体，经过调质处理的H13钢焊接接头焊缝显微组织以回火马氏体为主，经电脉冲处理之后的焊接接头焊缝组织为回火马氏体和细小的球状碳化物。用TIG焊方法补焊的H13钢焊缝抗热疲劳性能低于H13钢母材的抗热疲劳性能，裂纹扩展较快；通过调质处理的试件裂纹数量和深度少于焊态试件；通过电脉冲处理后的试样直到热疲劳循环次数达到2000次时才出现了明显的裂纹扩展。在裂纹的生长阶段，随着热疲劳次数增加，H13钢焊接接头试件的电阻值总体呈现上升趋势，这表明随着热疲劳次数的增加，试件内部缺陷数目也随之增加。电脉冲处理和调质处理均可以明显提高H13钢焊缝的抗热疲劳性能，但是调质处理的抗热疲劳性能的效果不如电脉冲处理。调质处理通过细化组织提高热疲劳性能，电脉冲处理通过细化组织，减少缺陷提高热疲劳性能。
【作者】李艳；
【导师】徐德生；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】H13钢；焊接接头；热疲劳；热处理；电脉冲；

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