焊接热循环对Fe-Cr-Ni-Mo系高强钢组织与力学性能的影响
发布时间：2020-12-30 11:23
深海工程装备逐渐成为海工装备的主流发展方向,用于制造深海海工装备关键部件的高强度海工钢必须具备良好的低温强韧性和焊接性。中国科学院金属研究所自主研发了 一种Fe-Cr-Ni-Mo系合金钢,在-50℃下测试得到的Charpy-V型冲击功达89J,室温抗拉强度达1224MPa,具备在海工结构中的应用条件。焊接是海工结构主要制造方法之一,因此有必要分析该材料的焊接性,为其在海工结构中的应用提供依据。本文围绕该新型高强钢的焊接性展开了以下研究,并得出如下结论:（1）测试并建立了高强钢的物性数据库,获得了 MAG焊（Metal Active Gas Arc Welding）的热源模型和温度场,结合MAG焊焊接接头硬度分布和微观组织特征,将焊接热影响区HAZ（heat-affected zones）划分为完全淬火粗晶区（CGHAZ）,完全淬火细晶区（FGHAZ）和未完全淬火区（ICHAZ）,确定了各HAZ的特征热循环曲线,曲线峰值温度Tp分别为1320℃、1020℃、830℃（7600℃）。（2）对HAZ各微区组织和性能的演变规律进行了研究。与母材相比,HAZ各微区的抗拉强度和硬度提高,冲击功下降...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．丨实验用钢显微组织（ａ）ＯＭ像（ｂ）ＳＥＭ像??
按照ＡＳＴＭＥ２３－０３《金属材料缺口试样标准冲击试验方法》的规定，将尺寸??为１?ＩｍｍＸ丨ｌｍｍＸ９０ｍｍ的热模拟样品加工成标准Ｃｈａｒｐｙ－Ｖ型缺口冲击试样，??尺寸如图２．２（ａ）所示，缺口位置开在热模拟样品均温区中部。在ＳＡＮＳ－ＺＢＣ２４５２－??Ｃ冲击试验机上进行不同温度下的冲击实验，每个温度下测试３个平行试样。将??尺寸为ｌｌｍｍＸ３ｍｍＸ９０ｍｍ的热模拟样品加工成如图２．２（ｂ）所示的非标准拉伸??试样，以确保断裂能够发生在样品的均温区中部，获得样品的抗拉强度。采用岛??津ＡＧ－Ｘ２５０ｋＮ拉伸试验机进行拉伸实验。硬度试验在ＬＥＣＯ?ＡＭＨ４３全自动显??微硬度测试仪上进行，维氏硬度试验载荷为１００ｇ，保压时间为１５ｓ。??ｌａ，｜＾??ｇ７＇５－ａｉ?ｉ〇Ｈ??Ｉ?｜??ｒ?ｊｒ?ｔ￣?—??＾?５５１Ｓ：！?■．?ｃｕ｜??（ｂ）?＿??，２６．５?，?｜?／?Ｅｎｌａｒｇｅｄ?ＨＡＺ??。厂?Ｉ?｜?门??１????Ｌ??＋卜丨，?ＯＪ??—?８０??＾?３??ｒ－１?＊＊１?—？—＾—??图２．２力学性能测试样品尺寸图（ａ）?Ｃｈａｒｐｙ－Ｖ型冲击功样品（ｂ）拉伸样品??Ｆｉｇ．２．２?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｆｏｒ?ｍｅｃｈａｎｉｃａ
采用ＴＡ１４００焊接机器人进行高强钢的单道自动ＭＡＧ焊接，焊丝牌号ＣＨＷ－９５Ｃ。??焊接前，将镍铬－镍硅热电偶点焊在试板上、下表面的不同位置上，具体位置??如图３．２所示。将热电偶另一端连接在ＡＤＡＭ测温模块上，实时记录待测点在??焊接过程中的温度变化情况。焊接结束后，采用体积分数４％硝酸酒精溶液腐蚀??焊缝截面，在Ｚｅｉｓｓ?Ａｘｉｏ?Ｓｃｏｐｅ?Ａ１光学显微镜下观察并拍摄焊接接头横截面宏观??形貌及ＨＡＺ各微区组织。采用ＬＥＣＯ?ＡＭＨ?４３全自动显微维氏硬度试验机测试??焊接接头截面硬度，加载载荷为ｌ〇〇ｇ，保压时间为１５ｓ．。??通过ＳＹＳＷＥＬＤ软件可以模拟高强钢ＭＡＧ焊接过程，建立并校核焊接热??源模型。焊接试板三维模型建立和网格的划分采用Ｖｉｓｕａｌ?Ｍｅｓｈ软件。通过模拟??高强钢ＭＡＧ焊过程中的温度场变化，将其与实测焊缝截面形貌进行对比，分析??通过模拟得到的焊接温度场与实测温度场是否吻合、焊接热源参数选取的是否合??理
【参考文献】：
期刊论文
[1]高钢级管线钢示波冲击试验研究[J]. 蔺卫平,仝珂,任继承,梁明华,张庶鑫. 热加工工艺. 2018(04)
[2]中国海洋战略的概念内涵与战略设计[J]. 成志杰. 亚太安全与海洋研究. 2017(06)
[3]700 MPa级高强度磁轭钢冲击功波动的原因分析[J]. 宋畅,王俊霖,陈吉清,陆在学,徐进桥. 武钢技术. 2017(05)
[4]热轧高强钢低温冲击功波动的原因分析[J]. 孙杨,张云祥,严彬,杨海林,彭其春. 热加工工艺. 2017(13)
[5]海洋石油平台用钢的现状与发展趋势(三)[J]. 杜伟,李鹤林. 石油管材与仪器. 2016(05)
[6]X80钢焊接热影响区脆化软化现象热模拟试验研究[J]. 赵波,李国鹏,王旭,付彦宏,刘涛,张红,李涛. 焊管. 2016(03)
[7]采用TMCP技术的低碳低合金高强钢生产的研究现状及进展[J]. 李大赵,索志光,崔天燮,孟传峰. 钢铁研究学报. 2016(01)
[8]船舶及海洋工程用结构钢标准的主要变化[J]. 黄晓艳,李从云,贺乐安,项海林,曹海强,李鹏. 云南冶金. 2015(06)
[9]超高强度船体结构钢的开发现状与趋势[J]. 雷玄威,黄继华,陈树海,赵兴科. 材料科学与工艺. 2015(04)
[10]海洋平台用钢的研发生产现状与发展趋势[J]. 刘振宇,唐帅,陈俊,叶其斌,王国栋. 鞍钢技术. 2015(01)
博士论文
[1]铁素体球墨铸铁低温冲击性能影响因素及断裂行为研究[D]. 张新宁.沈阳工业大学 2015
[2]800MPa高强钢GMAW接头组织性能及精细结构研究[D]. 蒋庆磊.山东大学 2011
硕士论文
[1]高强钢焊接过程及焊后热处理的数值模拟研究[D]. 张博.武汉理工大学 2011
本文编号：2947558
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．丨实验用钢显微组织（ａ）ＯＭ像（ｂ）ＳＥＭ像??
按照ＡＳＴＭＥ２３－０３《金属材料缺口试样标准冲击试验方法》的规定，将尺寸??为１?ＩｍｍＸ丨ｌｍｍＸ９０ｍｍ的热模拟样品加工成标准Ｃｈａｒｐｙ－Ｖ型缺口冲击试样，??尺寸如图２．２（ａ）所示，缺口位置开在热模拟样品均温区中部。在ＳＡＮＳ－ＺＢＣ２４５２－??Ｃ冲击试验机上进行不同温度下的冲击实验，每个温度下测试３个平行试样。将??尺寸为ｌｌｍｍＸ３ｍｍＸ９０ｍｍ的热模拟样品加工成如图２．２（ｂ）所示的非标准拉伸??试样，以确保断裂能够发生在样品的均温区中部，获得样品的抗拉强度。采用岛??津ＡＧ－Ｘ２５０ｋＮ拉伸试验机进行拉伸实验。硬度试验在ＬＥＣＯ?ＡＭＨ４３全自动显??微硬度测试仪上进行，维氏硬度试验载荷为１００ｇ，保压时间为１５ｓ。??ｌａ，｜＾??ｇ７＇５－ａｉ?ｉ〇Ｈ??Ｉ?｜??ｒ?ｊｒ?ｔ￣?—??＾?５５１Ｓ：！?■．?ｃｕ｜??（ｂ）?＿??，２６．５?，?｜?／?Ｅｎｌａｒｇｅｄ?ＨＡＺ??。厂?Ｉ?｜?门??１????Ｌ??＋卜丨，?ＯＪ??—?８０??＾?３??ｒ－１?＊＊１?—？—＾—??图２．２力学性能测试样品尺寸图（ａ）?Ｃｈａｒｐｙ－Ｖ型冲击功样品（ｂ）拉伸样品??Ｆｉｇ．２．２?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｆｏｒ?ｍｅｃｈａｎｉｃａ
采用ＴＡ１４００焊接机器人进行高强钢的单道自动ＭＡＧ焊接，焊丝牌号ＣＨＷ－９５Ｃ。??焊接前，将镍铬－镍硅热电偶点焊在试板上、下表面的不同位置上，具体位置??如图３．２所示。将热电偶另一端连接在ＡＤＡＭ测温模块上，实时记录待测点在??焊接过程中的温度变化情况。焊接结束后，采用体积分数４％硝酸酒精溶液腐蚀??焊缝截面，在Ｚｅｉｓｓ?Ａｘｉｏ?Ｓｃｏｐｅ?Ａ１光学显微镜下观察并拍摄焊接接头横截面宏观??形貌及ＨＡＺ各微区组织。采用ＬＥＣＯ?ＡＭＨ?４３全自动显微维氏硬度试验机测试??焊接接头截面硬度，加载载荷为ｌ〇〇ｇ，保压时间为１５ｓ．。??通过ＳＹＳＷＥＬＤ软件可以模拟高强钢ＭＡＧ焊接过程，建立并校核焊接热??源模型。焊接试板三维模型建立和网格的划分采用Ｖｉｓｕａｌ?Ｍｅｓｈ软件。通过模拟??高强钢ＭＡＧ焊过程中的温度场变化，将其与实测焊缝截面形貌进行对比，分析??通过模拟得到的焊接温度场与实测温度场是否吻合、焊接热源参数选取的是否合??理
【参考文献】：
期刊论文
[1]高钢级管线钢示波冲击试验研究[J]. 蔺卫平,仝珂,任继承,梁明华,张庶鑫. 热加工工艺. 2018(04)
[2]中国海洋战略的概念内涵与战略设计[J]. 成志杰. 亚太安全与海洋研究. 2017(06)
[3]700 MPa级高强度磁轭钢冲击功波动的原因分析[J]. 宋畅,王俊霖,陈吉清,陆在学,徐进桥. 武钢技术. 2017(05)
[4]热轧高强钢低温冲击功波动的原因分析[J]. 孙杨,张云祥,严彬,杨海林,彭其春. 热加工工艺. 2017(13)
[5]海洋石油平台用钢的现状与发展趋势(三)[J]. 杜伟,李鹤林. 石油管材与仪器. 2016(05)
[6]X80钢焊接热影响区脆化软化现象热模拟试验研究[J]. 赵波,李国鹏,王旭,付彦宏,刘涛,张红,李涛. 焊管. 2016(03)
[7]采用TMCP技术的低碳低合金高强钢生产的研究现状及进展[J]. 李大赵,索志光,崔天燮,孟传峰. 钢铁研究学报. 2016(01)
[8]船舶及海洋工程用结构钢标准的主要变化[J]. 黄晓艳,李从云,贺乐安,项海林,曹海强,李鹏. 云南冶金. 2015(06)
[9]超高强度船体结构钢的开发现状与趋势[J]. 雷玄威,黄继华,陈树海,赵兴科. 材料科学与工艺. 2015(04)
[10]海洋平台用钢的研发生产现状与发展趋势[J]. 刘振宇,唐帅,陈俊,叶其斌,王国栋. 鞍钢技术. 2015(01)
博士论文
[1]铁素体球墨铸铁低温冲击性能影响因素及断裂行为研究[D]. 张新宁.沈阳工业大学 2015
[2]800MPa高强钢GMAW接头组织性能及精细结构研究[D]. 蒋庆磊.山东大学 2011
硕士论文
[1]高强钢焊接过程及焊后热处理的数值模拟研究[D]. 张博.武汉理工大学 2011
本文编号：2947558
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