B-HARD360CFA耐磨钢GMAW接头裂纹及显微组织研究

发布时间：2017-10-06 01:35

  本文关键词：B-HARD360CFA耐磨钢GMAW接头裂纹及显微组织研究

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【摘要】：我国工程机械制造行业正在向“高端、高科技、高附加值”方向发展,这也对工程机械提出了减轻自重,节能减排,提高强度和耐磨性的要求。因此,1200MPa高强度耐磨钢板逐渐应用到挖掘机铲斗当中,这也对高强耐磨钢的焊接技术提出了更高的要求。1200MPa高强耐磨钢淬硬性大,有较强的冷裂纹倾向,焊接中容易出现冷裂纹和脆性断裂等缺陷。本文采用熔化极气体保护焊配合500MPa焊丝焊接挖掘机铲斗用抗拉强度为1200MPa的B-HARD360CFA耐磨钢,焊前不预热,焊后不进行热处理,针对焊接接头裂纹、热影响区显微硬度及淬硬组织和熔合区与焊缝区显微组织进行研究,分析焊接材料、焊接工艺条件对焊接接头组织及冷裂纹倾向的影响,进而降低B-HARD360CFA耐磨钢焊接接头冷裂纹倾向,提高焊接接头质量。通过斜y形坡口对接裂纹试验研究焊丝强度级别、热输入对B-HARD360CFA耐磨钢GMAW接头冷裂纹倾向的影响。在名义强度匹配系数为0.42条件下,不同焊接热输入(9.7-45.2kJ/cm)下,未发现表面裂纹,断面裂纹率均低于20%,表明低强匹配焊丝有效减小了焊接接头冷裂倾向。当热输入控制在11.7-16.5kJ/cm时,断面裂纹率小于10%。采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察焊接裂纹的萌生及扩展,发现裂纹均起源于熔合区,沿着熔合线延伸一段距离后自行终止延伸,并有少量微观裂纹向焊缝区延伸。通过显微硬度测试和金相组织研究热影响区显微硬度与淬火粗晶区(CGHAZ)淬硬组织。试验结果显示,当热输入高于12.3kJ/cm时,热影响区最高硬度值均低于国际焊接学会(IIW)建议的280HV；当热输入小于16.5kJ/cm时,B-HARD360CFA耐磨钢回火软化区长度均小于3mm,低于板厚的25%。当热输入高于19.7kJ/cm时,CGHAZ中出现网状分布的组织,热影响区韧性下降,冷裂倾向升高。通过观察分析焊接接头焊缝区与熔合区显微组织特征,分析焊接热输入,焊缝夹杂物对焊缝区及熔合区组织形态与分布的影响,进而分析显微组织分布与接头冷裂倾向的关系。焊缝区组织是由细小的AF和板条状分布的PF构成,焊接热输入可以有效控制二者的占比以及晶粒尺寸,当热输入大于19.7kJ/cm,焊缝区中PF比例开始大于50%,裂纹率升高。当热输入升高到19.7kJ/cm以上,熔合区出现连续条状组织。当热输入升高至24.9kJ/cm,热影响区中PF相互连接成网状,并与焊缝区中的PF,以及热影响区CGHAZ中的PF相互连接。
【关键词】：高强耐磨钢 低强匹配 焊接冷裂纹 显微硬度 显微组织
【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9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-27
• 1.1 研究目的及意义13-14
• 1.2 课题背景及1200MPa高强耐磨钢的应用现状14-16
• 1.3 1200MPa高强耐磨钢的焊接研究现状16-24
• 1.3.1 高强耐磨钢焊接工艺的进展16-21
• 1.3.2 高强耐磨钢焊接中的主要问题21-24
• 1.4 本课题研究内容与特色24-27
• 1.4.1 本课题主要研究内容24
• 1.4.2 本课题研究特色24-27
• 第2章 试验材料及研究方法27-37
• 2.1 试验材料27-29
• 2.1.1 试验母材27-28
• 2.1.2 焊接材料28-29
• 2.2 焊接工艺及参数29-30
• 2.3 试验及研究方法30-36
• 2.3.1 斜y形坡口对接裂纹试验30-32
• 2.3.2 显微组织及硬度研究32-33
• 2.3.3 力学性能试验33-35
• 2.3.4 扫描电镜(SEM)分析35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 B-HARD360CFA耐磨钢接头裂纹敏感性研究37-49
• 3.1 B-HARD360CFA钢斜y形坡口对接裂纹试验参数及试验结果37-40
• 3.2 B-HARD360CFA钢焊接冷裂纹宏观和微观形貌分析40-44
• 3.2.1 焊接冷裂纹宏观形貌分析40-41
• 3.2.2 焊接冷裂纹微观形貌分析41-44
• 3.3 B-HARD360CFA钢焊接接头冷裂纹的影响因素44-48
• 3.3.1 低强匹配对焊接冷裂纹的影响44-46
• 3.3.2 工艺条件及参数对焊接冷裂纹的影响46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 B-HARD360CFA钢热影响区淬硬性及显微组织分析49-61
• 4.1 B-HARD360CFA钢热影响区显微硬度49-54
• 4.1.1 低强匹配热影响区显微硬度特征49-52
• 4.1.2 焊接热输入对热影响区硬度的影响52-54
• 4.2 B-HARD360CFA钢热影响区淬硬组织54-59
• 4.2.1 低强匹配热影响区显微组织特征54-57
• 4.2.2 焊接热输入对热影响区淬硬组织的影响57-59
• 4.3 热影响区最高硬度与焊接冷裂纹的关系59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 B-HARD360CFA钢焊缝及熔合区显微组织分析61-71
• 5.1 低强匹配焊缝区显微组织特征61-65
• 5.1.1 焊接热输入对焊缝区显微组织的影响61-63
• 5.1.2 针状铁素体与焊接冷裂纹关系分析63-65
• 5.2 低强匹配熔合区显微组织特征65-69
• 5.2.1 焊接热输入对熔合区显微组织的影响65-67
• 5.2.2 熔合区组织分布与焊接冷裂纹关系分析67-69
• 5.3 本章小结69-71
• 第6章 结论71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80-81
• 学位论文评阅及答辩请况表81

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本文编号：979977