本文關(guān)鍵詞：一種螺栓用鋼高溫力學(xué)性能研究

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【摘要】：上海凱士比泵有限公司引進(jìn)生產(chǎn)的德國(guó)CHTC和HG系列高壓給水泵上使用的德國(guó)1.6772牌號(hào)鋼材完全依賴進(jìn)口,不僅成本高,而且供貨進(jìn)度時(shí)常不能保證。對(duì)此,李培耀等人根據(jù)合金材料成分與性能之間的關(guān)系,以及高壓給水泵對(duì)螺栓力學(xué)性能的要求,設(shè)計(jì)制定了一種高強(qiáng)度高韌性螺栓用鋼的合金成分、冶煉工藝與力學(xué)性能[1],并按照我國(guó)金屬材料的命名規(guī)則將該材料命名為20CrNi4Mo。研究表明[2],該材料的常規(guī)力學(xué)性能均達(dá)到或超過德國(guó)1.6772牌號(hào)鋼材,可以滿足高壓給水泵對(duì)螺栓材料常規(guī)力學(xué)性能的要求。由于高壓給水泵的實(shí)際工況溫度為230℃,這就要求螺栓用鋼還應(yīng)具備優(yōu)良的持久性能、抗高溫蠕變與抗高溫松弛等高溫力學(xué)性能。為此本文依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)20CrNi4Mo鋼的高溫力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,20CrNi4Mo鋼高溫力學(xué)性能優(yōu)良,能夠滿足高壓給水泵對(duì)螺栓用鋼高溫力學(xué)性能的要求。本文的主要工作及成果如下：(1)20CrNi4Mo鋼的短時(shí)高溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果如下：各試驗(yàn)條件下測(cè)試結(jié)果均超過了20CrNi4Mo鋼的設(shè)計(jì)使用要求。(2)在400℃,應(yīng)力分別為320MPa、380MPa和440MPa的條件下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到蠕變曲線并計(jì)算不同試驗(yàn)條件下的穩(wěn)態(tài)蠕變速率,分別為2.564×10-11s-1,3.564×10-11s-1,6.781×10-11s-1。利用穩(wěn)態(tài)蠕變速率計(jì)算得到400℃條件下的蠕變極限σ1/10000400=707.9MPa。,高于設(shè)計(jì)指標(biāo)σ1/10000400=44MPa。說明20CrNi4Mo鋼具備優(yōu)良的抗蠕變性能,能夠滿足實(shí)際使用要求。(3)在400℃,初始應(yīng)力分別為340MPa和320MPa的條件下進(jìn)行應(yīng)力松弛試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果利用經(jīng)驗(yàn)公式外推得到105小時(shí)后試樣的剩余應(yīng)力,分別為144.7MPa和134.7MPa。同時(shí)計(jì)算了不同試驗(yàn)條件下應(yīng)力松弛第二階段的應(yīng)力松弛速率,分別為4.671×10-11s-1和4.158×10-11s-1。從上述結(jié)果可知試樣的剩余應(yīng)力較大,且應(yīng)力松弛速率較小,說明20CrNi4Mo鋼在400℃條件下的具備優(yōu)良的抗應(yīng)力松弛性能。(4)分別在350℃、400℃及450℃,多種應(yīng)力條件下進(jìn)行持久強(qiáng)度試驗(yàn)。20CrNi4Mo鋼在350℃和400℃條件下的持久強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分別為σ18194350=1000MPa和σ13910400=770MPa,均超過了材料的對(duì)應(yīng)溫度下的持久強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)σ104350=775MPa和σ104400=550MPa,說明20CrNi4Mo鋼能夠滿足高壓給水泵對(duì)螺栓材料持久性能的要求。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)等溫線法及時(shí)間—溫度參數(shù)法中的的L-M參數(shù)法、K-D參數(shù)法和M-S參數(shù)法進(jìn)行了比較分析,分析結(jié)果表明利用L-M參數(shù)法預(yù)測(cè)20CrNi4Mo鋼的持久強(qiáng)度最為合理；用L-M參數(shù)法外推得到20CrNi4Mo鋼在230℃條件下服役105小時(shí)的持久強(qiáng)度為σ105230=186.21MPa,說明工況溫度下20CrNi4Mo鋼具備優(yōu)良的持久性能,并能長(zhǎng)期可靠服役。
【關(guān)鍵詞】：螺栓用鋼 高溫力學(xué)性能 蠕變 持久強(qiáng)度 應(yīng)力松弛
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 課題研究背景和意義12
• 1.2 金屬材料的高溫力學(xué)性能12-22
• 1.2.1 金屬材料的短時(shí)高溫拉伸性能13
• 1.2.2 金屬材料的蠕變13-17
• 1.2.3 金屬材料的持久性能17-19
• 1.2.4 金屬材料的應(yīng)力松弛19-22
• 1.3 持久強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)介22-28
• 1.3.1 等溫線法22-23
• 1.3.2 時(shí)間-溫度參數(shù)法23-25
• 1.3.3 最小約束法25-26
• 1.3.4 狀態(tài)方程法26
• 1.3.5 蠕變曲線描述模型26-28
• 1.3.6 多元回歸法28
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容28-30
• 第二章 試驗(yàn)材料和方法30-34
• 2.1 試驗(yàn)材料30-31
• 2.2 力學(xué)性能測(cè)試31-34
• 2.2.1 短時(shí)高溫拉伸試驗(yàn)31
• 2.2.2 蠕變?cè)囼?yàn)31-32
• 2.2.3 持久強(qiáng)度試驗(yàn)32-33
• 2.2.4 應(yīng)力松弛試驗(yàn)33-34
• 第三章 20CrNi4Mo鋼高溫拉伸、抗蠕變及抗松弛性能研究34-47
• 3.1 20CrNi4Mo鋼的短時(shí)高溫拉伸性能34-35
• 3.2 20CrNi4Mo鋼抗蠕變性能的研究35-40
• 3.2.1 穩(wěn)態(tài)蠕變速率的本構(gòu)方程及其計(jì)算35-37
• 3.2.2 20CrNi4Mo鋼的抗蠕變性能37-39
• 3.2.3 應(yīng)力對(duì) 20CrNi4Mo鋼蠕變行為的影響39
• 3.2.4 蠕變應(yīng)力指數(shù)的確定39-40
• 3.2.5 20CrNi4Mo鋼的蠕變變形機(jī)制40
• 3.3 20CrNi4Mo鋼抗應(yīng)力松弛性能的研究40-43
• 3.3.1 應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果40-41
• 3.3.2 20CrNi4Mo鋼抗應(yīng)力松弛性能的評(píng)價(jià)41-43
• 3.4 20CrNi4Mo鋼蠕變速率與應(yīng)力松弛速率之間的關(guān)系43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 20CrNi4Mo鋼持久性能的研究47-59
• 4.1 持久強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果47-48
• 4.2 使用外推法求持久強(qiáng)度應(yīng)注意的問題48
• 4.3 持久強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理48-55
• 4.3.1 等溫線法48-50
• 4.3.2 時(shí)間一溫度參數(shù)(T.T.P)法50-55
• 4.3.2.1 Larson-Miller(L-M)參數(shù)法50-53
• 4.3.2.2 K-D參數(shù)法53-54
• 4.3.2.3 M-S參數(shù)法54-55
• 4.4 數(shù)據(jù)處理結(jié)果的分析及討論55-58
• 4.4.1 20CrNi4Mo鋼持久強(qiáng)度的預(yù)測(cè)55-56
• 4.4.2 外推結(jié)果可靠性的分析56-57
• 4.4.2.1 等溫線法可靠性的分析56-57
• 4.4.2.2 L-M參數(shù)法可靠性的分析57
• 4.4.3 20CrNi4Mo鋼持久性能的評(píng)價(jià)57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 附錄61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果66-67
• 致謝67-68

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;力學(xué)性能二級(jí)人員取證復(fù)習(xí)參考題(之一)解答[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));1997年12期

2 ;力學(xué)性能二級(jí)人員取證復(fù)習(xí)參考題(之三)解答[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));1998年04期

3 陳金寶;高溫力學(xué)性能二級(jí)人員取證復(fù)習(xí)參考題(持久部分之五)解答[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2000年02期

4 潘葉金;電弧熔鑄的Nb-18Si-5Mo-5Hf-2C復(fù)合材料的力學(xué)性能[J];中國(guó)鉬業(yè);2003年03期

5 張美忠,李賀軍,李克智;三維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能研究現(xiàn)狀[J];材料工程;2004年02期

6 游宇,周新貴;三維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能[J];纖維復(fù)合材料;2004年04期

7 羅文波;唐欣;譚江華;趙榮國(guó);;流變材料長(zhǎng)期力學(xué)性能加速表征的若干進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年07期

8 嚴(yán)振宇;徐強(qiáng);朱時(shí)珍;劉穎;;Sm_2Zr_2O_7-ZrB_2/SiC復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究[J];稀有金屬材料與工程;2011年S1期

9 瞿欣;孫汝n，

本文編號(hào)：886030