焊接热循环下Q420E钢中铌的非平衡偏聚及动力学模型

发布时间：2021-01-09 12:25

　　通过焊接热模拟模拟Q420E含铌钢焊接热影响区粗晶区（CGHAZ）。焊接热循环为1320°C经10s冷却至950°C随后淬火至室温。采用光学显微镜（OM）和透射电子显微镜（TEM）观察显微结构,均由贝氏体铁素体和马奥组元构成。采用三维原子探针（APT）测定铌在原奥氏体晶界（PAGB）、铁素体/马氏体界面（FMAI）和铁素体/铁素体界面（FFI）浓度分布。通过计算,铌和空位结合形成铌空位复合体的结合能为0.675eV,由此推断铌在焊接热循环过程中发生非平衡晶界偏聚。铌在PAGB处最大浓度为0.109 at.%,富集因子为3.12;在FMAI处最大浓度为0.201 at.%,富集因子为3.50;在FFI处最大浓度为0.047 at.%,富集因子为1.7。在PAGB处铌的界面过量（Interfacial excess）Г^Nb为0.27×10¹99 atoms/m²,偏聚能为22.91 kJ/mol。根据APT数据和非平衡晶界偏聚动力学模型,假设热力学最大偏聚浓度与实际最大浓度相等情况下,计算Q420E钢在焊接热循环过程中最大偏... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 晶界偏聚理论
        1.2.1 平衡晶界偏聚
        1.2.2 非平衡晶界偏聚
    1.3 连续冷却非平衡晶界偏聚动力学
        1.3.1 等效时间法
        1.3.2 连续冷却过程非平衡晶界偏聚浓度计算
    1.4 三维原子探针（APT）简介
        1.4.1 APT机理
        1.4.2 APT用途和应用
    1.5 Q420E钢简介
    1.6 本文主要研究内容
第二章 实验内容
    2.1 实验材料及处理
        2.1.2 实验材料
        2.1.3 焊接热模拟实验
    2.2 显微组织分析
    2.3 不同界面处元素分布测定
        2.3.1 EBSD实验
        2.3.2 FIB实验与APT实验
第三章 焊接热循环中铌非平衡晶界偏聚行为
    3.0 引言
    3.1 热模拟试样显微组织
    3.2 各界面碳和铌元素分布
        3.2.1 原奥氏体晶界（PAGB）
        3.2.2 铁素体/马奥组元界面（FMAI）
        3.2.3 铁素体/铁素体界面（FFI）
    3.3 PAGB处铌偏聚能计算
    3.4 各界面处其他元素分布
    3.5 本章小结
第四章 焊接热循环过程非平衡晶界偏聚动力学模型
    4.1 引言
    4.2 铌非平衡晶界偏聚参数确定
        4.2.1 铌-空位结合能
        4.2.2 溶质空位复合体参数确定
    4.3 铌非平衡晶界偏聚动力学模型
        4.3.1 模型假设
        4.3.2 铌非平衡晶界偏聚动力学
    4.4 模型应用及描述
        4.4.1 不同冷速下焊接热模拟实验和SHCCT曲线
        4.4.2 模型应用
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织性能的影响[J]. 徐明沁,苏航,杨才福,柴锋,袁晓敏.  热加工工艺. 2012(09)
[2]Nb含量和热输入量对X80管线钢焊接粗晶区的影响[J]. 缪成亮,刘振伟,郭晖,尚成嘉,付彦宏,王晓香.  材料热处理学报. 2012(01)
[3]试论我国钢的微合金化发展方向[J]. 东涛,付俊岩.  中国冶金. 2002(05)



本文编号：2966648