高强度管线钢焊接热影响区组织和性能的热模拟研究

发布时间：2017-04-12 21:53

  本文关键词：高强度管线钢焊接热影响区组织和性能的热模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文在焊接热模拟的基础上,通过显微硬度、夏比冲击,借助于光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段研究了X90和X100管线钢焊接热影响区的组织和性能。试验结果表明:(1)X90和X100管线钢热影响区原始奥氏体晶粒的粗化温度同组织中第二相粒子对晶界的钉扎作用和高温溶解有关。当加热温度低于1250℃时,组织含有大量的第二相粒子钉扎原始奥氏体晶界阻碍晶粒的长大,晶粒长大缓慢,X90和X100管线钢原始奥氏体晶粒平均尺寸分别为29.5μm和26.9μm;当温度达到1300℃时,由于部分第二相粒子溶解、聚集长大减少了对原始奥氏体晶界的钉扎,晶粒开始有所粗化,平均尺寸分别为49.5μm和48.3μm;当温度达到1350℃时,组织中第二相粒子基本溶解,原始奥氏体晶粒急剧长大,平均尺寸分别达到77.9μm和69.7μm。(2)在高强度管线钢的焊接热模拟实验中,随着冷却速度的增加,X90和X100管线钢的硬度总体上呈逐渐增大的趋势,这主要与对应试样的组织有关。对于X90管线钢,当冷却速度在0.5~15℃/s范围内,组织主要由准多边形铁素体过渡到粒状贝氏体,且粒状贝氏体含量逐渐增加,块状的M-A岛逐渐向薄片状转变,尺寸也逐渐减小。当冷却速度逐渐增大到30℃/s时,组织主要为致密均匀的板条贝氏体,点状的M-A组元均匀的分布在铁素体基体内。在冷却速度达到50℃/s时,组织中出现了马氏体。而X100管线钢,冷却速度在0.5~30℃/s范围内,组织主要为粒状贝氏体和板条贝氏体,且随冷速的增大,板条贝氏体比例逐渐增大。M-A组元由大块状逐渐转变为条状或短棒状。当冷却速度达到50℃/s时,组织中出现了板条马氏体。(3)经过焊接热模拟试验后,不同热输入下X90和X100管线钢的组织和性能变化规律基本相似:在较大的焊接热输入下(35~110KJ/cm),X90和X100管线钢的组织主要为粒状贝氏体和少量针状铁素体,冲击断口主要为脆性断裂,韧性较差;随着热输入的减小(10~25KJ/cm),组织主要为板条贝氏体及少量马氏体,冲击断口主要为塑性断裂,表现出较好的韧性。
【关键词】：高强度管线钢 焊接热影响区 焊接热模拟 组织 力学性能
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 管线钢国内外研究现状12-16
• 1.2.1 管线钢的发展过程及趋势12-14
• 1.2.2 国外管线钢研究现状14-15
• 1.2.3 国内管线钢研究现状15-16
• 1.3 焊接热影响区组织性能特点16-19
• 1.3.1 HAZ组织分布特征16-17
• 1.3.2 粗晶区局部脆化17-19
• 1.3.3 焊接热影响区软化19
• 1.4 合金元素在管线钢中的应用19-22
• 1.4.1 固溶元素20-21
• 1.4.2 微合金元素21-22
• 1.5 热模拟技术在焊接中的应用22-23
• 1.6 本文研究的内容及目的23-25
• 第二章 试验材料及方法25-30
• 2.1 试验材料25
• 2.2 试验方法25-30
• 2.2.1 焊接热模拟试验25-27
• 2.2.2 夏比冲击试验27-28
• 2.2.3 显微硬度试验28
• 2.2.4 金相组织分析试验28-30
• 第三章 峰值温度对粗晶区晶粒尺寸的影响30-36
• 3.1 前言30
• 3.2 不同峰值温度下原始奥氏体晶粒尺寸长大规律30-33
• 3.3 分析和讨论33-35
• 3.3.1 加热温度对原始奥氏体晶粒长大的影响33-34
• 3.3.2 第二相粒子对奥氏体粗化行为的影响34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 高强度管线钢的CCT曲线及连续冷却转变36-47
• 4.1 前言36
• 4.2 冷却速度对显微组织的影响36-39
• 4.3 连续冷却相变动力学曲线39-42
• 4.3.1 临界点的确定40-41
• 4.3.2 CCT曲线的建立41-42
• 4.4 不同冷却速度下焊接热影响区的硬度42-45
• 4.5 合金元素对管线钢相变规律的影响45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 热输入对管线钢焊接热影响区组织和性能的影响47-56
• 5.1 前言47
• 5.2 管线钢焊接热影响区显微组织分析47-50
• 5.3 管线钢焊接热影响区的性能50-54
• 5.3.1 不同热输入下焊接热影响区的冲击韧性50-51
• 5.3.2 不同热输入下焊接热模拟试样冲击断口分析51-54
• 5.4 管线钢焊接热影响区韧性影响因素54-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 结论56-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文64

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本文编号：302090