高Nb管线钢焊接HAZ组织性能及NbC溶解析出的影响

发布时间：2018-04-11 14:34

  本文选题：高Nb钢 + 强韧性　； 参考：《燕山大学》2016年博士论文

【摘要】：高Nb管线钢中,高Nb含量的添加对焊接HAZ的组织性能和组织中碳氮化物析出的稳定性有很大影响,但目前的研究中,缺少有关高Nb管线钢焊接HAZ强度和韧性的对比分析及母材成分对性能的影响分析。并且Nb的添加对焊接HAZ中碳氮化物的稳定性和奥氏体晶粒长大的作用尚不明确。本文以高Nb管线钢为研究对象,采用Gleeble-3500型热模拟试验机及近代分析方法等研究了高Nb管线钢在焊接过程中焊接工艺、母材成分和组织对性能的影响规律、其强韧化机制以及奥氏体形成及晶粒长大动力学。从而为高Nb管线钢焊接热影响区的性能控制和安全性评价提供试验数据和理论参考。高Nb管线钢焊接热影响区的脆化区为焊接粗晶区和焊接临界区,并且焊接热循环选取20℃/s的冷却速度可以使焊接HAZ获得较好的韧性。高Nb管线钢焊接HAZ中的软化区为焊接细晶区。高Nb管线钢的焊接HAZ通过细晶、固溶、位错和沉淀等机制实现强化,其中细晶强化在强化机制中占主导作用。碳当量是影响高Nb管线钢焊接HAZ韧性和强度的最主要因素,相同峰值温度下,高Nb钢焊接HAZ的韧性随碳当量的增加而降低,而强度随碳当量的增加而线性增大。在高于0.436 wt.%范围内通过合金设计降低碳当量有利于同时获得优良的韧性和强度。但当碳当量相差较小时,微合金元素和母材组织对焊接HAZ的性能也存在很大影响。高Nb管线钢中,富Nb型析出会降低富Ti型析出的热稳定性及其完全溶解温度,并在加热温度低于1200℃时完全溶解。部分富Ti型析出在1350℃时仍未完全溶解。在冷却温度低于1200℃时析出粗化,但粗化的析出粒子尺寸仍小于100 nm。析出物的演变导致奥氏体晶粒在热循环的加热和冷却过程中均持续长大,并且在温度高于1200℃的加热和冷却过程中长大速率较大,在温度低于1200℃的加热和冷却过程中长大速率较小,但其最终晶粒尺寸仍小于80?m。高Nb钢在925℃热变形后,Nb碳化物在奥氏体中迅速析出,并随固溶Nb含量的增加,Nb碳化物的析出速率增大,形核率因子n增大。析出Nb含量随固溶Nb和C含量的增大而增多。并且Nb碳化物的析出降低显微硬度。600℃时,Nb的碳化物在针状铁素体中的析出率低于在奥氏体中的析出率,并且析出Nb含量小于最大析出量。固溶Nb和C对形核率因子n有很大影响。而在600℃保温时,针状铁素体中Nb的碳化物具有较高的析出硬化潜能,析出Nb含量和显微硬度随Nb和C含量的增加以及保温时间的延长而增大。但是由于针状铁素体的回火,当保温时间大于300 s时,显微硬度降低。
[Abstract]:In high NB pipeline steel, the addition of high NB content has great influence on the microstructure and properties of welded HAZ and the stability of carbonitride precipitation in the microstructure.The comparative analysis of strength and toughness of welded HAZ of high NB pipeline steel and the effect of base metal composition on properties are lacking.The effect of NB addition on the stability of carbon and nitride and austenite grain growth in welded HAZ is unclear.In this paper, the influence of welding process, base metal composition and microstructure on properties of high NB pipeline steel during welding process was studied by Gleeble-3500 thermal simulation test machine and modern analysis method.The mechanism of strengthening and toughening and the kinetics of austenite formation and grain growth.Thus, the experimental data and theoretical reference are provided for the performance control and safety evaluation of HAZ of high NB pipeline steel.The embrittlement zone of welding heat affected zone of high NB pipeline steel is coarse-grained zone and critical zone of welding, and the cooling rate of 20 鈩，

本文编号：1736393