專利名稱：：一種消除鋼中殘余應(yīng)力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼中殘余應(yīng)力的消除技術(shù)，具體為一種消除鋼中殘余應(yīng)力的脈沖電流處理方法。技術(shù)背景-殘余應(yīng)力對(duì)材料的機(jī)械性能有十分重要的影響，會(huì)降低材料的疲勞強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕性能、尺寸穩(wěn)定性及使用*等。現(xiàn)有的最重要的消除殘余應(yīng)力的方法有退火、加靜載以及機(jī)械振動(dòng)的方法。雖然這些方法在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但它們各自都存在明顯的不足，如退火會(huì)影響材料的組織結(jié)構(gòu)等。尋找新的更有效的消除殘余應(yīng)力的方法一直是工業(yè)界和研究人員所關(guān)注的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖電流消除鋼中殘余應(yīng)力的方法，其可以在有效消除鋼中殘余應(yīng)力的同時(shí)，基本不影響鋼中的組織結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明提供了一種消除鋼中殘余應(yīng)力的脈沖電流處理方法，對(duì)具有殘余應(yīng)力的鋼(比如淬火)進(jìn)行脈沖電流處理，鋼中殘余應(yīng)力經(jīng)過脈沖電流處理后，殘余應(yīng)力減小或者消除。脈沖電流的放電周期lps100(^s，最大峰值電流密度103~105A/mm2，單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間1^is10000ps，脈沖電流處理的時(shí)間為單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間。脈沖電流的較佳參數(shù)為脈沖電流的放電周期100200)LIS，最大峰值電流密度2xl03~6.5xl03A/cm2，單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間500~800(is。采用此較佳參數(shù)范圍時(shí)，鋼中殘余應(yīng)力發(fā)生弛豫，弛豫量隨著電流密度的增大而增加乃至完全消除。本發(fā)明的原理是在脈沖電箭遞過材料的極短時(shí)間內(nèi)，材料中的位錯(cuò)激活能大幅度降低，大幅度降低位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)阻力。在材料本身的殘余應(yīng)力和脈沖電流導(dǎo)致的熱壓應(yīng)力的共同作用使材料發(fā)生微觀或局部的塑性變形，使儲(chǔ)存在材料中的齊性應(yīng)變能釋放出來，從而導(dǎo)致殘余應(yīng)力的消除。由于鋼中殘余應(yīng)力消除的實(shí)質(zhì)就是保存在材料中的彈性應(yīng)變能通過微觀或局部塑性變形逐漸釋放的過程，這一過程必定位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。即通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)可使與殘余應(yīng)力相關(guān)的彈性形變，部分或全部轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃巍Ｒ虼?，本發(fā)明具有普適性，可以應(yīng)用于各種鋼材的殘余應(yīng)力消除。本發(fā)明的有益效果是1、采用本發(fā)明脈沖處理后的材料在保持所需微結(jié)構(gòu)的同時(shí)，部分乃至完全消除了材料中的殘余應(yīng)力，脈沖電流處理的時(shí)間短。2、本發(fā)明方法操作簡單方便，周期短，效率高，成本低。圖1為常規(guī)的脈沖電流處理過程的裝置示意圖。圖中，l樣品；2熱電偶；3銅電極；4電流探測線圈；5電容器組；6放電開關(guān)。圖2為脈沖電流處理所用脈沖電流的波形圖。圖3為脈沖電流處理后XRD圖譜。圖4為脈沖電流處理后試樣中殘余應(yīng)力沿層深的分布。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。實(shí)施例1所用鋼材為40Cr鋼，鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)為C0.38，Mn0.69，Si0.33，Cr0.93。圖1為脈沖電流處理過程的裝置(放電回路)示意圖(il:燥置是為已知的技術(shù))。它由脈沖電流發(fā)生器和示波器組成，脈沖電流發(fā)生器包括電流探測線圈4、電容器組5、放電開關(guān)6以及控制電路、觸發(fā)電路、充電電路等，控制電路分別用于控制充電電路和觸發(fā)電路的啟閉；工作時(shí)，控制電路發(fā)出指令給充電電路，為電容器組5充電完成后，控制電路再發(fā)出指令給觸發(fā)電路f鼓文電開關(guān)閉合，由電容器組5放電產(chǎn)生脈沖電流，X寸樣品l進(jìn)行處理，電流探測線圈4外接示波器，脈沖電流的波形和基本參數(shù)由TDS3012型示波器測定。將樣品1兩端夾持在銅電極3之間，再將兩個(gè)銅電極3分別與脈沖電流發(fā)生器輸出端的正負(fù)電極相連，熱電偶2用于測量樣品1的纟鵬。圖2顯示了處理試樣(試樣D)所用脈沖電流的波形示意圖，其中脈沖電流的放電周期t^l00ps，最大峰值電流密度j^63xl()SA/mm2，單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間約800jis。表1為我們實(shí)例中各組試樣所采用的最大電流密度。表1為不同脈沖電流處理所采用的最大電流密度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖3顯示了脈沖電流燒結(jié)前后試樣A、B和D的X射線衍射圖譜(XRD)的對(duì)比，可以看出，經(jīng)過脈沖電流燒結(jié)后，沒有發(fā)生相成分的變化。圖4為不同脈沖電流處理后試樣中殘余應(yīng)力沿層深的分布，可知隨著電流密度的增加殘余應(yīng)力降低，當(dāng)電流密度達(dá)到一定值后消除。權(quán)利要求1、一種消除鋼中殘余應(yīng)力的方法，其特征在于對(duì)具有殘余應(yīng)力的鋼進(jìn)行脈沖電流處理，脈沖電流的工藝參數(shù)如下放電周期10～1000μs，最大峰值電流密度103～105A/cm2，單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間10～10000μs，脈沖電流處理的時(shí)間為單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間。2、按照權(quán)利要求1所述的消除鋼中殘余應(yīng)力的方法，其特征在于脈沖電流優(yōu)選的工藝參數(shù)如下脈沖電流的放電周期100~200|LIS，最大峰值電流密度2x103~6.5x103A/cm2，單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間500800jlis。全文摘要本發(fā)明涉及鋼中殘余應(yīng)力的消除技術(shù)，具體為一種消除鋼中殘余應(yīng)力的脈沖電流處理方法，其可以在有效消除鋼中殘余應(yīng)力的同時(shí)，基本不影響鋼中的組織結(jié)構(gòu)。對(duì)具有殘余應(yīng)力的鋼(比如淬火)進(jìn)行脈沖電流處理，脈沖電流的工藝參數(shù)如下放電周期10μs～1000μs，最大峰值電流密度10³～10⁵A/cm²，單個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間10～10000μs。本發(fā)明的特點(diǎn)在于脈沖處理后的材料在保持所需微結(jié)構(gòu)的同時(shí)部分乃至完全消除了材料中的殘余應(yīng)力；并且脈沖電流處理的時(shí)間短，效率高，而且操作方便。文檔編號(hào)C21D10/00GK101353723SQ20071001226公開日2009年1月28日申請(qǐng)日期2007年7月25日優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日發(fā)明者王寶全,王景鵬,郭敬東申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所