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1、沈阳工业大学硕士学位论文合金钢脆性网络的加工和破碎实验研究AlloySteelBrittleNetworkProcessingandResearchingontheBrokenExperiment王洋材料科学与工程学院作者：单位：指导教师：李德元教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月1日学位授予单位：沈阳工业大学摘要近年来，许多国家为了提高炮弹的破片率而提出改变弹体材料性能的方案，其中预置破片和机械刻槽这两种方法是比较常用的，但这两种方法的成本比较高且预制破片极大消耗各国的战略储备，所以必须要改进现有的弹壳加
2、工工艺。本课题提出利用激光淬火、等离子淬火、钨极氩弧淬火等加工方法，在弹壳表面加工出不同密度的脆性带网络，在爆炸时会在加工处优先断裂，形成质量均匀、形状规则的可控破片，代替原有的加工方法，并将试件做整体淬火作为对比。在实验中，将40Cr、50SiMnVB、58SiMn三种材料加工成片状试件，分别用上述方法加工出不同密度的脆性带网络，对其进行冲击破碎实验，结果表明：脆性带的密度对试件断裂影响不大，但是否加工脆性带对冲击结果影响显著。综合来看，三横三纵型脆性带由于破片率较高且需要破碎的能量较小，所以破碎效果最好；材料因素对试件的断裂有一定影响，但仍不
3、如是否加工了脆性带的影响显著。用ANSYS有限元分析软件得出的结论为：脆性带的偏移量和密度对弹壳破碎难易程度影响很小，与实验结果基本相符。通过扫描电镜和能谱仪对脆性带的脆化机理进行分析，结果表明：用3种加工方法加工出的脆性带在材料表层一定深度范围内生成了脆化组织，且没有成分流失和聚集，还伴随有少量微裂纹产生。同时还用显微硬度计对脆性带的硬度进行测量，结果表明：脆性带的硬度与基体相比得到明显提高。综合以上分析方法和实验结果得出最优的加工方案：采用激光方法加工脆性带，加工速度20mm/s，功率500W，脆性带类型为三横三纵型。关键词：弹壳材料，等离子
4、表面淬火，激光表面淬火，冲击性能，脆性组织IAbstractInrecentyears,manycountriesinordertoimprovetherateofshellfragmentsandproposedtochangethepropertiesofshellsmaterialofprogram,whichpre-fragmentationandmechanicalgrooveofthesetwomethodsismorecommon,butthecostofthesetwomethodsisrelativelyhighandprefa
5、bricatedfragmentsenormousdepletionnationalstrategicreserve,itisnecessarytoimprovethecurrentshellsprocessing.Thissubjectproposeduseoflaserquenching,plasmaquenchingandTIGquenchingmethods,processingdifferentdensitiesbrittlebeltwithnetworkonprojectileshellssurface,shellswillcrack
6、preferentiallyintheexplosion,thusitwillachievecontrollablefragmentswithuniformqualityandregularshape,insteadoftheoriginalprocessingmethods,anddothewholespecimenquenchingcomparison.Intheexperiment,40Cr,50SiMnVB,58SiMnthreematerialsprocessedintoasheettestpiece,usingtheabovemeth
7、odsrespectivelyprocessingdifferentdensityofbrittlebeltwithnetwork,carriesontheimpactcrushingexperiment,resultsshowthat:littleeffectondensityofbrittlebeltforspecimenfracture，butwhetherprocessingbrittlebelteffectonimpactresultssignificantly.Onthewhole,Threeverticalandthreehoriz
8、ontaltypebrittlebeltbecauseofhighrateofbrokenfragmentsandneedsmaller
