QSn.5-0.1带材冷轧过程中微裂纹形成原因分析

摘要

利用金相显微镜来观察QSn6.5-0.1的组织和电子扫描电镜观察其表面缺陷及裂纹形貌;用钻孔法和X-RAY衍射法测量带材各工序的残余应力值;采用正交法研究冷轧几个工艺条件对该带材组织及性能的影响.通过GLEEBLE-1500热模拟试验机得到冷轧QSn6.5-0.1应力—应变曲线;借HP-134工作站和相应软件,用有限元数值分析法,研究残余QSn6.5-0.1冷轧带材是否存在残余应力及其分布情况.通过以上各种实验,查清了引起QSn6.5-0.1冷轧微裂纹产生的原因是:(1)带坯的各种冶金缺陷:如SnO<,2>含量、疏松、反偏析层以及铸锭的组织情况,这些缺陷会成为裂纹源;(2)生产过程中各工序会产生各类残余应力和卷曲应力并累积,当应力困积植达到材料的断裂强度时,就会在裂纹源处产生裂纹.最后,提出避免产生这类微裂纹的有效措施:一是控制铸造工艺,定期对结晶器进行清理(则原来的半年清洗一次改为两个月清洗一次),必要时更换结晶器.同时,加强去气、去渣,即最大限度的减少冶金缺陷,从而保证最佳铸质量;二是改善均匀化退火制度(由640℃/7hr改为680℃/7hr),使锭坯成分充分均匀化;三是加强铣面深度,必要时进行二次铣面;四是制定合理的轧制工艺,特别是注意材料的轧制—中间退火工艺制度的制定,最大限度的保证材料在出现裂纹前进行中间退火,并尽量使退火完全,以减少残余应力,同时轧制时要特别加强润滑.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1前言

1.2锡青铜概述

1.3锡青铜QSN6.5-0.1概述

1.4锡青铜带材生产的发展及现状

1.5锡磷青铜铸锭质量控制与改善

1.6残余应力

1.7本研究的目的、意义及技术路线

第二章实验

2.1样品(4.6MM)表面观察

2.2带坯质量的检测

2.3疏松、缩孔再现实验

2.4均匀化实验

2.5冷轧模拟实验

2.6残余应力的测试

2.7有限元数值模拟

第三章实验结果及分析

3.1实验结果

3.1.1正常表面与非正常表面观察结果

3.1.2裂纹处能谱分析

3.1.3表面偏析层

3.1.4带坯宏观组织特点

3.1.5带坯显微组织特点

3.1.6疏松实验结果

3.1.7均匀化制度对带坯组织与性能的影响

3.1.8冷轧正交实验

3.1.9残余应力的测试

3.2裂纹形成原因分析

3.2.1铸造带坯质量的影响

3.2.2各种应力的影响

第四章带材冷轧过程的数值模拟

4.1塑性有限元法简介

4.2有限元基本理论

4.3有限元求解过程中的若干技术问题

4.3.1工作几何构形的描述

4.3.2网格的自动生成与重新生成

4.3.3步长的设定

4.3.4迭代控制与收敛

4.3.5摩擦边界条件

4.4弹塑性有限元数值模拟系统的基本假设

4.5弹塑性有限元模拟条件

4.6弹塑性有限元数值模拟结果

4.6.1数值模拟结果图

4.6.2数值模拟结果分析

第五章结论

致谢

参考文献