專利名稱：：一種消除鋼中殘余應力的方法
技術領域：
：本發明涉及鋼中殘余應力的消除技術，具體為一種消除鋼中殘余應力的脈沖電流處理方法。技術背景-殘余應力對材料的機械性能有十分重要的影響，會降低材料的疲勞強度、抗應力腐蝕性能、尺寸穩定性及使用*等。現有的最重要的消除殘余應力的方法有退火、加靜載以及機械振動的方法。雖然這些方法在現代工業中得到了廣泛的應用，但它們各自都存在明顯的不足，如退火會影響材料的組織結構等。尋找新的更有效的消除殘余應力的方法一直是工業界和研究人員所關注的。
發明內容本發明的目的在于提供一種脈沖電流消除鋼中殘余應力的方法，其可以在有效消除鋼中殘余應力的同時，基本不影響鋼中的組織結構。本發明的技術方案是本發明提供了一種消除鋼中殘余應力的脈沖電流處理方法，對具有殘余應力的鋼(比如淬火)進行脈沖電流處理，鋼中殘余應力經過脈沖電流處理后，殘余應力減小或者消除。脈沖電流的放電周期lps100(^s，最大峰值電流密度103~105A/mm2，單個脈沖的持續時間1^is10000ps，脈沖電流處理的時間為單個脈沖的持續時間。脈沖電流的較佳參數為脈沖電流的放電周期100200)LIS，最大峰值電流密度2xl03~6.5xl03A/cm2，單個脈沖的持續時間500~800(is。采用此較佳參數范圍時，鋼中殘余應力發生弛豫，弛豫量隨著電流密度的增大而增加乃至完全消除。本發明的原理是在脈沖電箭遞過材料的極短時間內，材料中的位錯激活能大幅度降低，大幅度降低位錯的運動阻力。在材料本身的殘余應力和脈沖電流導致的熱壓應力的共同作用使材料發生微觀或局部的塑性變形，使儲存在材料中的齊性應變能釋放出來，從而導致殘余應力的消除。由于鋼中殘余應力消除的實質就是保存在材料中的彈性應變能通過微觀或局部塑性變形逐漸釋放的過程，這一過程必定位錯的運動有關。即通過位錯運動可使與殘余應力相關的彈性形變，部分或全部轉變為塑性變形。因此，本發明具有普適性，可以應用于各種鋼材的殘余應力消除。本發明的有益效果是1、采用本發明脈沖處理后的材料在保持所需微結構的同時，部分乃至完全消除了材料中的殘余應力，脈沖電流處理的時間短。2、本發明方法操作簡單方便，周期短，效率高，成本低。圖1為常規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。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力沿層深的分布。具體實施例方式下面通過實施例詳述本發明。實施例1所用鋼材為40Cr鋼，鋼的化學成分(質量分數，％)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)。它由脈沖電流發生器和示波器組成，脈沖電流發生器包括電流探測線圈4、電容器組5、放電開關6以及控制電路、觸發電路、充電電路等，控制電路分別用于控制充電電路和觸發電路的啟閉；工作時，控制電路發出指令給充電電路，為電容器組5充電完成后，控制電路再發出指令給觸發電路f鼓文電開關閉合，由電容器組5放電產生脈沖電流，X寸樣品l進行處理，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，再將兩個銅電極3分別與脈沖電流發生器輸出端的正負電極相連，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，單個脈沖的持續時間約800jis。表1為我們實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前后試樣A、B和D的X射線衍射圖譜(XRD)的對比，可以看出，經過脈沖電流燒結后，沒有發生相成分的變化。圖4為不同脈沖電流處理后試樣中殘余應力沿層深的分布，可知隨著電流密度的增加殘余應力降低，當電流密度達到一定值后消除。權利要求1、一種消除鋼中殘余應力的方法，其特征在于對具有殘余應力的鋼進行脈沖電流處理，脈沖電流的工藝參數如下放電周期10～1000μs，最大峰值電流密度103～105A/cm2，單個脈沖的持續時間10～10000μs，脈沖電流處理的時間為單個脈沖的持續時間。2、按照權利要求1所述的消除鋼中殘余應力的方法，其特征在于脈沖電流優選的工藝參數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，單個脈沖的持續時間500800jlis。全文摘要本發明涉及鋼中殘余應力的消除技術，具體為一種消除鋼中殘余應力的脈沖電流處理方法，其可以在有效消除鋼中殘余應力的同時，基本不影響鋼中的組織結構。對具有殘余應力的鋼(比如淬火)進行脈沖電流處理，脈沖電流的工藝參數如下放電周期10μs～1000μs，最大峰值電流密度10<sup>3</sup>～10<sup>5</sup>A/cm<sup>2</sup>，單個脈沖的持續時間10～10000μs。本發明的特點在于脈沖處理后的材料在保持所需微結構的同時部分乃至完全消除了材料中的殘余應力；并且脈沖電流處理的時間短，效率高，而且操作方便。文檔編號C21D10/00GK101353723SQ20071001226公開日2009年1月28日申請日期2007年7月25日優先權日2007年7月25日發明者王寶全,王景鵬,郭敬東申請人:中國科學院金屬研究所