3Cr13/DC01激光焊接焊缝组织和性能分析

发布时间：2024-12-18 01:10

　　CO2激光焊由于具有良好可控性、功率高、光束质量高和使用寿命长的优点受到人们广泛的采用。本文选用2mm厚的DCO1冷轧钢板,打孔后和4mm直径的3Cr13圆柱进行窄间隙配合,用2.5KW功率、0.8mm/s焊接速度、光斑直径为0.5mm的CO2激光进行焊接。焊接后组织显示,显微组织在各个形成区都各不相同,通过观察发现,熔合区的组织主要为柱状晶,且形态为狭长状。进一步观察发现,柱状晶是沿着熔合区到焊缝中心的方向上生长的,在3Cr13/DC01焊缝中心区的组织为微小的等轴晶。XRD物相分析结果显示焊缝区域主要由铬锰硅构成,焊缝区还有一定量的CrMn3,CrMn3具有较高的硬度以及良好的耐磨性能,提高材料的综合性能。力学性能试验包括硬度试验、破坏断口试验,硬度结果显示焊缝处的显微硬度介于母材显微硬度之间,这是因为3Cr13母材组织为马氏体,而焊缝组织为珠光体+马氏体,珠光体具有良好的韧性,珠光体的存在使得硬度降低,但是韧性相应的增加。焊缝区的硬度显示的不均匀,这是由于马氏体的分布不均匀造成的;破坏试验的扫描断口分析结果显示焊缝区的断裂机制主要呈现解理断口特征,母材则呈现韧窝断口特征。采用ANS...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 激光焊接技术
        1.2.1 激光焊接原理
        1.2.2 激光器的分类
    1.3 3Cr13和DC01钢板激光焊接的研究现状
        1.3.1 异种金属焊接存在的问题
        1.3.2 国内外研究现状
    1.4 数值模拟在焊接中应用的研究现状与理论基础
        1.4.1 焊接数值模拟温度场的研究进展与理论基础
        1.4.2 焊接应力应变场数值模拟的研究进展与理论基础
    1.5 ANSYS有限元模拟软件的介绍
    1.6 课题主要研究内容及意义
    1.7 本章小结
第2章 实验材料和方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
    2.3 实验方法与接头组织性能分析
        2.3.1 焊前准备
        2.3.2 焊前过程
        2.3.3 焊缝外表面形态分析
        2.3.4 焊缝轮廓形貌及组织分析
        2.3.5 扫描电子显微镜组织分析
        2.3.6 成分和物相分析
        2.3.7 硬度分析
        2.3.8 拉伸性能及端口分析
        2.3.9 有限元数值模拟方法分析温度场及应力场
    2.4 本章小结
第3章 3Cr13/DCO1焊缝显微组织及力学性能分析
    3.1 3Cr13马氏体不锈钢激光焊接焊缝组织分析
        3.1.1 3Cr13母材组织分析
        3.1.2 DCO1钢母材组织分析
        3.1.3 焊缝区组织分析
    3.2 物相分析
    3.3 3Cr13/DC01焊缝力学性能分析
        3.3.1 3Cr13/DC01焊缝显微硬度分析
        3.3.2 焊接接头的剪切强度分析
        3.3.3 焊接接头的断口分析
    3.4 本章小结
第4章 3Cr13/DC01激光焊接温度场模拟及分析
    4.1 温度场的计算
        4.1.1 模型的建立
        4.1.2 建立热源模型
        4.1.3 边界条件的加载
        4.1.4 温度场分布情况及计算结果
    4.2 焊接应力计算
        4.2.1 激光焊接应力分析模型的建立
        4.2.2 初始条件和边界约束条件
        4.2.3 焊接过程中应力场的计算与分析
        4.2.4 受载荷冲击下的应力场的分布与结果计算
    4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
附录1 温度场命令
附录2 应力场命令
攻读硕士学位期间发表的学位论文目录
致谢



本文编号：4016811