激光冲击处理对奥氏体不锈钢薄板焊接接头表面残余应力的影响

利用激光冲击对AISI202奥氏体不锈钢薄板焊接接头进行了表面强化处理,采用X射线衍射法测定其激光冲击处理后的表面残余应力,分析了单次冲击和搭接冲击两种工艺下焊接接头表面残余应力场分布。结果表明,经搭接激光冲击处理后,AISI202焊接接头显微硬度提高了约50%,纵向残余压应力σx达到395 MPa,横向残余压应力σy达到456 MPa,显著增强表面残余压应力,并使得残余压应力趋向均匀。     

深冷处理对AZ31B镁合金焊接接头疲劳性能的影响

研究了深冷处理对镁合金焊接接头疲劳性能影响。采用TIG焊接AZ31B镁合金,在-160℃、保温12 h深冷工艺下对镁合金焊接接头进行深冷处理。测试未深冷组和深冷组镁合金焊接接头疲劳性能,用最小二乘法拟合实验数据得到S-N曲线,计算2×106循环次数下,未深冷接头疲劳性能为36.42 MPa,深冷接头疲劳性能为41.26 MPa,深冷处理后接头疲劳强度提高13.29%。用盲孔法分别测试未深冷和深冷后垂直焊缝不同位置的残余应力。结果表明:深冷处理后焊接残余应力下降;深冷处理后焊缝晶粒比未深冷焊缝晶粒明显细化。未深冷接头疲劳断口为解理断裂,深冷后接头疲劳断口为韧性断裂,说明深冷处理可提高焊接接头韧性。深冷处理可以提高镁合金焊接接头疲劳性能。     

喷丸改善Q235B对接焊接头残余应力场的有限元分析

以Q235B钢板对接焊接头残余应力场为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立焊接接头喷丸模型,研究喷丸改善焊接接头残余应力情况。首先通过焊接模型得到Q235B对接焊接头的温度场和残余应力场,然后将提取的焊接残余应力结果作为初始条件导入到喷丸模型中,对比喷丸处理前后焊接接头的残余应力。结果表明:有限元焊接模型能较准确地模拟Q235B钢板的焊接过程,焊后残余拉应力集中在焊缝及其周边,焊件过渡区表面无论横向还是纵向均存在较大的残余拉应力。通过适当的喷丸表面处理,焊件过渡区表层的残余拉应力变为压应力,随着弹丸速度和弹丸直径的增加,过渡区表面残余压应力、最大残余应力、最大残余应力深度和残余压应力层深均有所增加。在喷丸覆盖率为100%情况下,增加弹丸直径能在焊件过渡区产生更利于疲劳性能的残余应力场,而增加速度对残余应力场的改善则不如增加直径明显。     

喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场的数值模拟

目的 建立随机喷丸模型,模拟喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场.方法 首先,建立Q235B焊接接头模型,通过间接耦合法计算焊接残余应力.然后,将残余应力作为初始条件导入焊接接头喷丸模型,研究弹丸直径d、弹丸速度v、弹丸入射角θ和弹丸质量流量rm对焊接接头残余应力场的影响规律.最后,分析喷丸后焊接接头残余应力场的改善情况.结果 焊后焊缝横向残余应力 σx和纵向残余应力 σz分别可达227、196 MPa,调整喷丸参数可以消除残余拉应力并引入残余压应力.本仿真范围内,d=1 mm、θ=60°、v=60 m/s、rm=9 kg/min为最优喷丸参数,此时对于σx和σz,表面残余压应力分别可达–246、–275 MPa,最大残余压应力分别为–306、–310 MPa,最大残余压应力深度分别为0.24、0.27 mm,残余压应力层深度分别为0.78、0.66 mm.结论 无论是σx,还是σz,增大d和θ,最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增大;增大v,最大残余压应力、最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增加.因此,喷丸强化能够明显改善Q235B焊接接头残余应力场.     

激光冲击处理后X80焊接接头表面质量对腐蚀性能的影响

利用激光冲击波对X80管线钢焊接接头进行强化处理,用金相显微镜、光学轮廓仪分析激光冲击处理前后金相组织与表面粗糙度,并用应力测试仪测试了激光冲击处理前后残余应力和残余奥氏体的变化,分析了激光冲击波改善焊接接头表面质量的机理.结果表明,激光冲击处理后焊接接头表面晶粒细化,表面粗糙度有所提高;激光冲击处理形成了残余压应力,残余奥氏体向马氏体转化;激光冲击处理后表面粗糙度和残余奥氏体对慢拉伸性能的影响起主要作用,内积功下降3.8%;激光冲击处理后应力腐蚀敏感指数I_SCC由50.94%下降至45.10%,残余压应力和晶粒细化是提高其抗应力腐蚀的主要机制.     

深冷处理对W6Mo5Cr4V2高速钢残余应力的影响

测试了W6Mo5Cr4V2高速钢试件不同工艺热处理后的残余应力,研究了深冷处理对残余应力的影响。结果表明,深冷处理后的高速钢试样表面残余应力由拉应力变为压应力,有利于提高工件使用寿命。随着深冷时间、冷却速度的增加和深冷温度的降低,残余应力会分别呈现出逐渐减小、先增加后减小和减小的趋势。在深冷因素中,保温时间对高速钢试件表面残余应力的影响最大,然后依次是冷却速度和深冷温度。     

高能喷丸对TC4焊接接头组织性能的影响

采用高能喷丸对TC4焊接接头进行表面纳米化处理,利用光学显微镜观察了焊接接头各区域的横截面微观组织,对各区域表层晶粒尺寸进行了X射线衍射分析、采用洛氏硬度计测量了表层各区域的硬度,利用应力仪测试其不同区域的残余应力,并对其进行了表征。结果表明,高能喷丸处理后在TC4焊接接头表面获得一定厚度的塑性变形层,经过高能喷丸处理,在强烈塑性变形作用下接头各区域表层晶粒尺寸均细化到纳米尺度。焊接接头三个区域的表面层硬度一致,且高于高能喷丸处理前试样的硬度;残余应力测试表明,经高能喷丸处理后焊接接头表层各区域均为残余压应力,高能喷丸实现了焊接接头表层组织和性能的均一化。     

基于正交试验的逆焊接工艺优化

采用焊接工艺的压力容器结构广泛地应用于石油化工行业中,而较大的焊接残余应力是影响焊接结构寿命的主要因素。逆焊接消除残余应力的工艺方法是通过引入与焊接过程相反的温度场,产生塑性变形达到消除残余应力的目的并产生延缓失效的压应力层。采用正交试验设计方法,以逆焊接消除残余应力工艺后的综合应力为评价指标,针对2.25CrMo采用逆焊接工艺操作参数优化设计,利用有限元软件ABAQUS对逆焊接工艺进行模拟,获得了2.25CrMo的逆焊接处理的应力分布状况。分析表明,对逆焊接工艺影响最大的是热处理温度,其次是冷却时间和冷却范围。研究结果为优化逆焊接操作工艺和大规模推广提供了依据。     

腐蚀环境下超声冲击焊接接头残余应力变化规律

采用X射线衍射法(iXRD)对6005A铝合金型材焊接接头的焊接残余应力进行无损检测,研究超声冲击处理对铝合金焊接接头残余应力分布情况的影响以及超声冲击对铝合金焊接接头在海洋大气腐蚀环境中残余应力的变化规律的影响。结果表明,超声冲击处理使得残余拉应力转变为压应力,且应力分布更加均匀;超声冲击处理后,随腐蚀时间的延长,焊接接头各微区可长期保持残余压应力,并有逐渐减小的趋势。     

多体列车车轴淬火温度场模拟和残余应力研究

建立了35CrMo车轴淬火工艺的温度场模拟有限元模型,分析了其在盐水淬火、PAG溶液淬火、油淬、空冷方式下的表层和内部温度场分布规律;然后采用X射线衍射法对35CrMo车轴表层和内部进行了残余应力测试。测试结果表明:仿真数据和实测数据吻合较好,且表面残余应力结果符合欧洲标准,验证了仿真模型的正确性。     

冷处理对42CrMo钢硬度和耐磨性的影响

在42CrMo钢常规处理的基础上增加了冷处理,研究浅冷处理和深冷处理对42CrMo钢硬度和耐磨性的影响。结果表明,经浅冷处理和深冷处理后,42CrMo钢中残留奥氏体向马氏体发生转变,且碳化物析出增多,致使钢的硬度和耐磨性均有提升,且深冷处理后硬度和耐磨性提升幅度高于浅冷处理。     

磁场深冷处理对42CrMo钢耐磨性的影响

基于深冷处理提供的温度场和永磁体提供的匀强磁场,对42CrMo合金钢进行磁场深冷处理,并与常规工艺和深冷处理工艺进行了对比分析。结果表明:磁冷工艺在深冷处理工艺的基础上进一步提高了42CrMo钢的耐磨性,磁冷工艺处理材料的耐磨性较常规工艺和深冷工艺分别提高约26.7%和22.2%。这是由于深冷处理使得残留奥氏体进一步转化为马氏体;深冷处理也使得过饱和马氏体析出大量碳生成碳化物;深冷处理中磁场的存在对α-Fe晶格的作用使过饱和马氏体析出碳的方向得到优化,回火屈氏体在磁场方向致密聚集,耐磨性提高。     

感应淬火对42CrMo钢曲轴连杆轴颈组织性能的影响

采用OM、SEM、X射线应力分析、力学性能测试等手段,分析了感应淬火处理对42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面组织和残余应力的影响,探讨了不同淬火功率对淬硬层形貌、显微组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMo钢曲轴连杆轴颈截面由淬硬层、过渡层和基体3部分组成,淬硬层组织为均匀细小的马氏体,过渡层组织为马氏体和回火索氏体的混合组织,基体组织为回火索氏体。经感应淬火处理,42CrMo钢曲轴连杆轴颈表面残余应力由拉应力变为压应力,随着感应淬火功率的增加,淬硬层深度增加,组织不断细化,当感应淬火功率为2500 W,组织最为均匀细小,表面硬度达到了751.3 HV0.1,耐磨性大幅提升;但是淬火功率过高会导致组织粗化,当感应淬火功率为2600 W时,组织有所粗化,硬度也有所降低。     

Influence of shallow and deep cryogenic treatment on the residual state of stress of 4140 steel

The present research work studies the effect of cryogenic treatment on the residual stress state in 4140 steel. Two kinds of cryogenic treatment, namely shallow (SCT, −80 °C × 5 h) and deep cryogenic treatment (DCT, −196 °C × 24 h) were carried out between quenching and tempering in conventional heat treatment process. The results evidenced an increase in the compressive residual stress in steel are subjected to cryogenic treatment before tempering. X-ray diffractometry revealed that residual stresses are relieved during tempering, according to the redistribution of carbon in martensite and the precipitation of transition carbides. While conventional heat treatment (CHT) and shallow cryogenic treatment (SCT) promote a tensile state of residual stress, DCT shows a compressive residual stress.     

基于神经网络的喷丸25CrMo合金疲劳寿命及残余应力松弛行为预测研究

首先,本文采用BP神经网络建立了喷丸25CrMo车轴钢疲劳寿命预测模型。然后,在此基础上采用遗传算法（GA）对BP神经网络的预测精度进行了优化。此外,还采用了径向基神经网络（RBF）进行建模分析,并与以上两种模型的预测结果进行对比,结果表明：遗传算法优化的BP神经网络（GA-BP）相比于BP和RBF神经网络具有更高的预测精度,其中训练集和测试集的平均预测精度分别为91.5%和85.4%。然后,基于GA-BP神经网络模型的连接权值矩阵和Garson方程进行了灵敏度分析,从而进一步量化了输入影响因素对喷丸25CrMo车轴钢疲劳寿命的相对影响比重;最后,还采用GA-BP神经网络预测了喷丸25CrMo车轴钢表面残余压应力的松弛行为,结果表明：测试集的平均预测误差仅为3.4%,表明了该神经网络预测性能良好。综上所述,本文采用神经网络建模分析了喷丸25CrMo车轴钢的疲劳性能和残余压应力松弛行为,显著降低了传统疲劳试验所需的成本,并且还保证了较高的准确性。     

超声滚挤压轴承套圈的表层性能预测模型建立及工艺参数优化

采用超声滚挤压技术对轴承套圈进行表面强化,为了提高其表层性能,实现对工艺参数的优化控制,以轴承套圈材料42CrMo钢为研究对象,通过超声滚挤压正交试验,建立了轴承套圈表层性能与加工参数(主轴转速、进给速度、振幅和静压力)之间的径向基(RBF)神经网络预测模型,并采用方差分析法和田口算法分析了工艺参数对表层性能(表面粗糙...     

渗碳钢的深冷强化

采用透射电镜研究了深冷处理对ＳＡＥ４８２０渗碳钢ＴＥＭ组织的影响。用Ｘ射线衍射法对表层残留奥氏体和残余应力作了定量分析。结果表明,深冷处理可促使残留奥氏体向马氏体转变,淬火马氏体回火后析出高度弥散的超微细碳化物,降低残余压应力。     

航空铝合金板材搅拌摩擦连接有限元分析

根据搅拌摩擦连接特点,充分考虑搅拌摩擦连接过程中搅拌针各部位与连接板材之间的摩擦生热及在连接过程中连接板材摩擦系数随温度变化规律,建立了适合搅拌摩擦连接自身特点的动态热元模型,并利用此模型进行了航空铝合金板材搅拌摩擦连接过程的有限元分析模拟.通过模拟结果和试验结果对比验证了所建立的动态热源模型和有限元分析过程是合理的.模拟结果显示搅拌摩擦连接残余拉应力主要集中在连接区,且在连接区中间位置出现最大残余拉应力区,连接区两端及其它部位出现残余压应力.     

Modelling of temperature field and residual stress of vacuum brazing for stainless steel plate-fin structure

This paper presented a finite element (FE) modeling of the temperature field and residual stress of the vacuum brazing for a counterflow stainless steel plate-fin structure. A sequential coupling calculation procedure was developed by using commercial program ABAQUS. The brazing temperature field and brazed residual stress distribution regularities have been successfully achieved. The results show that the brazed joint suffers high tensile residual stress and the fillets become the weakest zone. In the plate, the longitudinal stress is large and would have to play the main role on strength while the transverse and shear stress are very small. The residual stresses in fin are complex and their distribution in the parallel fin is much different from that of vertical fin. These results provide the theoretical knowledge for the optimization of process and the control of brazed residual stresses for stainless steel plate-fin structure.     

30CrMo钢Q-P-T及深冷处理后的组织与性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等研究了不同深冷处理工艺对经Q-P-T工艺处理后30CrMo钢组织和力学性能的影响。结果表明,30CrMo钢最佳的Q-P-T+深冷工艺为:260℃淬火温度,400℃碳配分温度、60 s碳配分时间、-100℃深冷温度、1 h深冷保温时间和一次深冷。经最优的Q-P-T+深冷工艺处理后,30CrMo钢的碳化物的平均尺寸较小,残留奥氏体含量明显增加,残留奥氏体的体积分数约为7.9%,显微硬度约为482 HV,抗拉强度约为1629 MPa,强塑积约为20525 MPa·%,伸长率约为12.6%,其综合力学性能得到了较大幅度提高。