合金元素对高强度钢焊接热影响区微观组织和韧性的影响
发布时间：2021-01-15 20:27
焊接是低合金高强度钢实现其应用价值最重要的手段之一,焊接热影响区的晶粒粗化和韧性下降是低合金高强度钢大线能量焊接中的主要问题。热影响粗晶区原奥氏体晶粒尺寸、针状铁素体含量和M-A组元的数量、形态以及分布等是影响组织韧性的主要因素。本论文使用高温共聚焦激光显微镜原位观察了模拟焊接热循环过程中粗晶区奥氏体晶粒长大和针状铁素体的形成过程,研究了焊接热循环过程中合金元素Cu、Cr、Ni对模拟热影响粗晶区组织和韧性的影响机理。主要研究结果如下:（1）热影响粗晶区奥氏体晶粒在焊接热循环的加热、等温以及冷却过程中,奥氏体晶粒通过晶界移动的方式进行生长。在冷却过程中,奥氏体晶粒在温度低于1150℃后停止生长。钢中析出的弥散分布的第二相粒子能有效抑制奥氏体晶粒长大。（2）冷却过程中针状铁素体在粗大晶粒内的夹杂物上多维形核,也在先形成的铁素体板条表面激发形核。先形成的针状铁素体板条把原奥氏体晶粒有效分割成许多细小区域,在较低温度晶界形核成束状生长的贝氏体板条被限制在这些细小的区域内,得到细小的针状铁素体和贝氏体混合组织。混合组织的有效晶粒尺寸远小于原奥氏体晶粒尺寸。（3）在Cu合金化低合金高强度钢中,当添...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单道焊中CGHAZ区域示意图
针状铁素体（左）和贝氏体（右）形成机理示意图
长条形铁素体针可以在夹杂物的一侧生长；在较大夹杂物周围（>1μm）的铁素体通常成星状形核，夹杂物位于铁素体的核心位置，铁素体板条在夹杂物核心表面的垂直方向上向外生长（如图1.3所示）[18,27]。近年来，在利用钢中的夹杂物和析出物来形成晶内铁素体方面进行了很多研究。关于晶内铁素体的形核机制目前尚无统一的认识。一般认为有两种主要的形核机制：一种是夹杂物周围奥氏体中化学成分的变化促进形核；另一种是夹杂物/析出物与铁素体晶核共格，从而降低形核势垒促进形核。另外的形核机制还有：由于夹杂物与奥氏体的热收缩不一致引起的应变能，以及溶质原子或杂质元素偏聚在夹杂物表面促进形核等。图1.3 针状铁素体形核和长大模型[18]1.2.4.1 夹杂物周围局部区域化学成分的变化钢中夹杂物周围局部区域的化学成分不均匀，使得奥氏体向铁素体相变的驱动力的增加，可以促进针状铁素体形核。当夹杂物MnS和MnOAl2O3形成以后，在夹杂物周围的锰被耗尽，出现Mn原子贫乏区
【参考文献】：
期刊论文
[1]Grain refinement in the coarse-grained region of the heat-affected zone in low-carbon high-strength microalloyed steels[J]. Ran Wei1), Cheng-jia Shang2), and Kai-ming Wu1) 1) International Research Institute for Steel Technology, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China 2) School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(06)
[2]低合金高强度钢焊缝金属中针状铁素体的微观组织[J]. 魏然,吴开明. 焊接学报. 2010(07)
[3]氧化物冶金技术的最新进展及其实践[J]. 刘中柱,桑原守. 炼钢. 2007(03)
[4]低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体长大动力学[J]. 吴开明. 金属学报. 2006(06)
[5]低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性[J]. 吴开明,张莉芹,贺信莱,尚成嘉,杨善武,王学敏. 金属学报. 2006(01)
[6]铜对高强度低合金钢焊缝金属韧性的影响[J]. 李少兵,张俊旭,朱丙坤. 焊接. 2005(11)
[7]Nucleation and three-dimensional morphology of intragranular ferrite in a vanadium microalloyed steel[J]. Kaiming Wu and Xinlai He Materials Science and Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. Lab of Three-dimensional Analysis and Characterization of Materials Microstructure; Hubei Province Key Laboratory for Refractory and Ceramics-Ministry-Province Jointly-constructed Cultivation Base for State Key Laboratory, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China. Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2005(04)
[8]INTRAGRANULAR FERRITE FORMED IN ASSOCIATION WITH INCLUSIONS IN A VANADIUM MICROALLOYED STEEL[J]. M. Enomoto. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2004(06)
[9]大线能量焊接用钢热影响区组织和性能的研究进展[J]. 习天辉,陈晓,袁泽喜. 特殊钢. 2003(05)
[10]Ti、B微量元素对焊缝金属韧性的作用[J]. 王核源,张舒庆. 机械. 2002(01)
本文编号：2979462
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单道焊中CGHAZ区域示意图
针状铁素体（左）和贝氏体（右）形成机理示意图
长条形铁素体针可以在夹杂物的一侧生长；在较大夹杂物周围（>1μm）的铁素体通常成星状形核，夹杂物位于铁素体的核心位置，铁素体板条在夹杂物核心表面的垂直方向上向外生长（如图1.3所示）[18,27]。近年来，在利用钢中的夹杂物和析出物来形成晶内铁素体方面进行了很多研究。关于晶内铁素体的形核机制目前尚无统一的认识。一般认为有两种主要的形核机制：一种是夹杂物周围奥氏体中化学成分的变化促进形核；另一种是夹杂物/析出物与铁素体晶核共格，从而降低形核势垒促进形核。另外的形核机制还有：由于夹杂物与奥氏体的热收缩不一致引起的应变能，以及溶质原子或杂质元素偏聚在夹杂物表面促进形核等。图1.3 针状铁素体形核和长大模型[18]1.2.4.1 夹杂物周围局部区域化学成分的变化钢中夹杂物周围局部区域的化学成分不均匀，使得奥氏体向铁素体相变的驱动力的增加，可以促进针状铁素体形核。当夹杂物MnS和MnOAl2O3形成以后，在夹杂物周围的锰被耗尽，出现Mn原子贫乏区
【参考文献】：
期刊论文
[1]Grain refinement in the coarse-grained region of the heat-affected zone in low-carbon high-strength microalloyed steels[J]. Ran Wei1), Cheng-jia Shang2), and Kai-ming Wu1) 1) International Research Institute for Steel Technology, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China 2) School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(06)
[2]低合金高强度钢焊缝金属中针状铁素体的微观组织[J]. 魏然,吴开明. 焊接学报. 2010(07)
[3]氧化物冶金技术的最新进展及其实践[J]. 刘中柱,桑原守. 炼钢. 2007(03)
[4]低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体长大动力学[J]. 吴开明. 金属学报. 2006(06)
[5]低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性[J]. 吴开明,张莉芹,贺信莱,尚成嘉,杨善武,王学敏. 金属学报. 2006(01)
[6]铜对高强度低合金钢焊缝金属韧性的影响[J]. 李少兵,张俊旭,朱丙坤. 焊接. 2005(11)
[7]Nucleation and three-dimensional morphology of intragranular ferrite in a vanadium microalloyed steel[J]. Kaiming Wu and Xinlai He Materials Science and Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. Lab of Three-dimensional Analysis and Characterization of Materials Microstructure; Hubei Province Key Laboratory for Refractory and Ceramics-Ministry-Province Jointly-constructed Cultivation Base for State Key Laboratory, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China. Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2005(04)
[8]INTRAGRANULAR FERRITE FORMED IN ASSOCIATION WITH INCLUSIONS IN A VANADIUM MICROALLOYED STEEL[J]. M. Enomoto. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2004(06)
[9]大线能量焊接用钢热影响区组织和性能的研究进展[J]. 习天辉,陈晓,袁泽喜. 特殊钢. 2003(05)
[10]Ti、B微量元素对焊缝金属韧性的作用[J]. 王核源,张舒庆. 机械. 2002(01)
本文编号：2979462
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