B-HARD360高强耐磨钢焊接性研究

发布时间：2017-09-17 00:19

  本文关键词：B-HARD360高强耐磨钢焊接性研究

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【摘要】：高强耐磨钢是一种新型的低碳低合金高强钢,通过独特的热处理工艺和合金成分设计具有强度高、塑性好,良好的成形性及耐磨性能等特点,已广泛应用于矿山机械、挖掘机械、铲土运输机械等领域。这种钢在焊接过程中易出现冷裂纹、接头软化等问题,这严重制约了高强耐磨钢的推广。本文主要针对液压挖掘机铲斗用B-HARD360高强耐磨钢展开研究,在GMAW不预热条件下对B-HARD360钢进行焊接以及对可与其相互替换的同等级的SHT1080钢与Q460进行异种钢对接,并对焊接接头的力学性能、显微组织以及裂纹萌生位置进行研究,分析焊接参数、接头组织、接头裂纹及力学性能之间的关系。采用低强匹配的原则通过铁研试验研究不同热输入对B-HARD360高强耐磨钢焊接接头冷裂纹敏感性的影响,并对不同热输入下焊接接头熔合比进行计算；随着热输入的增加,断面裂纹率出现先减小后增大的趋势,在热输入较小和热输入较大时,裂纹率都很高达到20%左右；而接头的熔合比随着热输入的变化基本稳定在35%左右。结果表明,热输入对该钢冷裂纹敏感性有着很大的影响,合适的热输入可以减小甚至消除裂纹的产生,焊接热输入的优选范围为12～19kJ/cm。研究了焊接热输入对B-HARD360高强耐磨钢焊接接头组织和力学性能的影响,焊缝组织为针状铁素体、先共析铁素和侧板条铁素体,熔合线和粗晶区主要为马氏体和贝氏体组织；随着热输入由10.4kJ/cm提高到30.2kJ/cm,焊缝中针状铁素体量由80%下降到20%左右,先共析铁素体形态由长条状变为粗大的块状,熔合线和粗晶区中马氏体急剧减少,出现了大量的贝氏体；随着热输入的增加,接头硬度下降,回火区软化程度加重,软化区宽度变大,接头强度和冲击韧性也随之降低。采用直Y坡口试验和CTS试验研究了热输入对SHT1080高强耐磨钢和Q460异种钢焊接接头裂纹敏感性的影响,着重对焊接接头裂纹附近组织和硬度进行分析；SHT1080钢侧熔合线和粗晶区组织主要为贝氏体和少量马氏体,随着热输入增大马氏体基本消失,导致硬度显著下降；Q460侧钢粗晶区在各热输入下都获得了马氏体组织,粗晶区硬度变化不大；热输入为9.8kJ/cm时,平均裂纹率达到了43%,这是由于Q460侧粗晶区基本为马氏体组织,硬度高达460HV,极易引起裂纹的扩展。
【关键词】：B-HARD360高强耐磨钢 焊接性 冷裂纹 焊接热输入 异种钢焊接
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 引言12-24
• 1.1 选题意义12-13
• 1.2 高强耐磨钢的研究现状13-19
• 1.2.1 合金成分设计和组织调控13-14
• 1.2.2 国外高强耐磨钢发展和应用现状14-16
• 1.2.3 国内高强耐磨钢发展和应用现状16-19
• 1.3 高强耐磨钢焊接性研究现状19-23
• 1.3.1 高强耐磨钢的焊接工艺对接头组织的影响19-21
• 1.3.2 高强耐磨钢焊接接头强韧性匹配21-22
• 1.3.3 高强耐磨钢的冷裂纹敏感性22-23
• 1.4 本文主要研究内容23-24
• 第二章 B-HARD360高强耐磨钢焊接冷裂纹敏感性研究24-36
• 2.1 前言24
• 2.2 试验材料24-26
• 2.3 碳当量和冷裂纹敏感性指数计算26-27
• 2.3.1 B-HARD360高强耐磨钢的碳当量26-27
• 2.3.2 B-HARD360高强耐磨钢的冷裂纹敏感性指数27
• 2.4 热输入对B-HARD360高强耐磨钢焊接冷裂纹敏感性的影响27-33
• 2.4.1 试验方法27-28
• 2.4.2 试验材料和参数28-30
• 2.4.3 铁研试验结果和分析30-32
• 2.4.4 接头区裂纹产生位置及形态32-33
• 2.5 热输入对对接接头熔合比的影响33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 B-HARD360高强耐磨钢接头组织和力学性能研究36-52
• 3.1 前言36
• 3.2 焊接接头的金相组织分析36-41
• 3.2.1 焊接接头焊缝组织分析36-38
• 3.2.2 焊接接头熔合线组织分析38-39
• 3.2.3 焊接接头粗晶区组织分析39-40
• 3.2.4 焊接接头细晶区组织分析40-41
• 3.3 焊接接头显微硬度分析41-44
• 3.4 焊接接头拉伸试验44-46
• 3.5 焊接接头冲击试验46-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第四章 SHT1080/Q460异种钢焊接接头冷裂纹敏感性研究52-78
• 4.1 前言52
• 4.2 SHT1080高强耐磨钢和Q460钢直Y坡口焊接裂纹试验52-57
• 4.2.1 试验材料和方法52-54
• 4.2.2 直Y坡口焊接裂纹试验结果及分析54-56
• 4.2.3 焊接接头裂纹产生位置及形态56-57
• 4.3 对接接头组织和硬度分析57-70
• 4.3.1 焊接接头焊缝组织分析57-58
• 4.3.2 焊接接头熔合线组织分析58-60
• 4.3.3 焊接接头粗晶区组织分析60-62
• 4.3.4 焊接接头硬度分析62-65
• 4.3.5 E=9.8kJ/cm下对接接头裂纹分析65-70
• 4.4 SHT1080高强耐磨钢和Q460钢CTS裂纹试验70-76
• 4.4.1 试验制备和方法70-71
• 4.4.2 CTS裂纹试验结果和分析71-73
• 4.4.3 搭接接头硬度分析73-75
• 4.4.4 搭接接头显微组织分析75-76
• 4.5 本章小结76-78
• 第五章 结论78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 学位论评阅及答辩情况表85

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本文编号：866155