氮强化高锰奥氏体钢搅拌摩擦焊接头组织及低温拉伸性能

发布时间：2020-12-06 15:07

　　本文以氮强化高锰奥氏体钢为研究对象,采用搅拌摩擦焊技术得到无缺陷的焊接接头。并且,采用各种先进的材料分析和测试方法,对氮强化高锰奥氏体钢搅拌摩擦焊接头组织及低温拉伸性能进行系统研究。通过对氮强化高锰奥氏体钢搅拌摩擦焊接头进行焊后热处理,改善其低温拉伸性能。此外,对焊接接头热影响区晶粒异常长大机制进行了深入分析。通过对焊接接头组织及性能的研究发现:采用搅拌摩擦焊技术得到的氮强化高锰奥氏体钢焊接接头没有发生氮元素损失,平均氮含量与母材相近。接头组织呈梯度分布,除焊核区带状组织区域存在少量σ相外,其余部分均由单一的奥氏体相组成。并且,焊核区由于发生明显动态再结晶,组织以细小等轴晶粒为主。因此,接头焊核区硬度明显高于母材。通过对接头进行低温拉伸发现,接头断裂位置位于母材区,没有出现明显的屈服现象,表现为沿晶脆性断裂,抗拉强度为862MPa。为了改善氮强化高锰奥氏体钢焊接接头的低温力学性能,对其进行焊后热处理表明:水韧处理基本消除了接头中的组织梯度和硬度差异。对水韧态接头进行低温拉伸,断口位于接头热影响区,依旧表现为低温沿晶脆性断裂,屈服现象不明显,且抗拉强度有所降低,为794MPa。对焊接接头... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

搅拌摩擦焊接工艺原理示意图

本试验所用材料为无镍 Fe-Mn-Cr-N 系氮强化高锰奥氏体不锈钢，其化学成分如表 2-1 所示。采用热轧工艺将试验钢轧制为厚 3mm 的钢板，并对其进行 1100℃保温90min 的水韧处理，以便得到均匀的奥氏体组织，阻止第二相的析出。热处理后对试验钢进行搅拌摩擦焊接。表 2-1 Fe-34Mn 钢化学成分(wt.%)元素 Mn Cr Mo N Fe含量 34.23 7.45 0.72 0.41 Balance2.2 试验方法2.2.1 试验设备本试验采用北京赛福斯特公司生产的研究型 FSW-3LM-2010 搅拌摩擦焊机对试验钢进行焊接。因钨铼合金具有高熔点、高强度、高硬度等优良特性，搅拌头材质则选取钨铼合金。图 2-1 为搅拌摩擦焊机及搅拌头，表 2-2 为搅拌头具体尺寸。(a) (b)

搅拌摩擦焊接，其中搅拌头倾角为 2°，在焊接过程中，为行为，整个过程都使用氩气对接头进行保护。热处理工艺钢搅拌摩擦焊接头进行焊后热处理。水韧处理(post-weld wat为 1100℃，保温时间 90min 后水冷。退火处理温度为 550℃。对焊接接头进行自然时效处理(natural aging)，将搅拌摩置在干燥的环境中，在室温条件下时效一年。热循环测温所采用的测温设备为 QMB-DAQ-2416 数据采集器，频率设很高的分辨率和精准度，能够准确的测得热电偶温度。搅拌摩擦焊接前，使用点焊机在距离焊缝中心 9mm、10mm丝，用胶带使电偶丝固定并使其与测温仪器连接。测温点如

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本文编号：2901580