高氮钢电子束焊接工艺及组织性能研究

发布时间：2017-10-13 23:38

  本文关键词：高氮钢电子束焊接工艺及组织性能研究

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【摘要】：随着高氮钢在工程材料领域的应用越来越多,高氮钢的焊接性能方面存在的问题日益突出。本文针对高氮钢传统焊接方法获得的接头氮逸出严重、气孔、裂纹等焊接缺陷多,强度低等问题,创新使用了电子束焊接的方法对高氮钢板进行电子束焊接,采用合理的电子束焊接工艺,获得了缺陷少、强度高的焊接接头。在焊接工艺试验中,针对薄板焊接易产生的应力变形问题,设计制作了电子束焊专用工艺装备,保证焊接工件的焊后尺寸。同时,采用不同的电子束焊接工艺参数,分析不同焊接工艺对高氮钢电子束焊接接头成型性能和力学性能的影响规律,根据焊接结果对焊接工艺参数进行优化。对焊后接头进行x射线探伤和机械性能测试,高氮钢电子束焊明显减少了高氮钢传统焊接中常见的缺陷,接头强度达到母材强度的92.7%。通过显微硬度、显微金相、元素含量检测、XRD、SEM等手段,分析焊接接头的力学性能和组织特征,发现高氮钢电子束焊接接头氮逸失较少,焊缝氮含量为0.64%,焊缝接头热影响区很窄,软化区小,焊缝组织为单相奥氏体组织,在焊缝及热影响区均未发现氮化物析出和σ-铁素体析出。在高氮钢同种材料电子束焊接的基础,初步研究了高氮钢和装甲钢异种材料中厚板电子束焊接性能,与高氮钢同种材料焊接相比,异种材料焊接的接头成型性能较差,焊接过程飞溅严重,焊缝区由两种材料混合成分组成为枝晶以及低熔点相和夹杂物,装甲钢侧焊缝相对于母材有所硬化,高氮钢侧焊缝硬度有所软化。
【关键词】：高氮钢 电子束焊接 焊接工艺 氮含量 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11;TG407
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 前言7
• 1.2 高氮钢的研究现状7-11
• 1.2.1 高氮钢的冶炼7-8
• 1.2.2 高氮钢的力学性能8-9
• 1.2.3 高氮钢的耐腐蚀性能9
• 1.2.4 高氮钢的焊接性9-11
• 1.3 高氮钢常用焊接方法11-13
• 1.3.1 激光焊11-12
• 1.3.2 MIG焊12
• 1.3.3 TIG焊12-13
• 1.3.4 其他焊接方法13
• 1.4 电子束焊接技术介绍13-16
• 1.4.1 电子束焊接的原理13-14
• 1.4.2 电子束焊接的特点14-15
• 1.4.3 影响电子束焊接的工艺参数15-16
• 1.5 课题的主要研究内容16-17
• 2 试验材料、设备及方法17-25
• 2.1 试验材料17-18
• 2.2 试验设备18-20
• 2.3 电子束焊机夹具设计20-21
• 2.4 焊接工艺试验过程21-22
• 2.5 试样微观分析与力学性能测试22-24
• 2.5.1 接头微观分析22-23
• 2.5.2 拉伸性能测试23-24
• 2.5.3 X射线探伤24
• 2.5.4 接头显微硬度测试24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 高氮钢电子束焊接工艺试验研究25-35
• 3.1 聚焦电流的影响25-28
• 3.2 焊接速度的影响28-31
• 3.2.1 焊接速度对焊接接头宏观形貌的影响29-30
• 3.2.2 焊接速度对焊接接头拉伸性能的影响30-31
• 3.3 电子束流的影响31-33
• 3.3.1 束流对焊接接头宏观形貌的影响31-33
• 3.3.2 束流对接头拉伸性能的影响33
• 3.4 本章小结33-35
• 4 高氮钢电子束焊接接头组织特征与力学性能分析35-52
• 4.1 焊缝显微硬度试验35-36
• 4.2 焊缝金相组织36-37
• 4.3 焊缝成分与组织关系分析37-45
• 4.3.1 不锈钢焊缝成分与凝固模式关系38-39
• 4.3.2 高氮不锈钢焊缝成分与凝固模式关系39-40
• 4.3.3 高氮钢焊缝元素成分检测分析40-42
• 4.3.4 焊缝相成分分析42-45
• 4.4 焊接接头缺陷分析45-47
• 4.4.1 X射线探伤45-47
• 4.4.2 微观裂纹分析47
• 4.5 拉伸断口分析47-50
• 4.6 本章小结50-52
• 5 高氮钢与装甲钢异种材料电子束焊接研究52-61
• 5.1 高氮钢与装甲钢电子束对焊工艺参数与焊缝成形关系分析52-54
• 5.1.1 电子束束流与焊缝成形关系分析52-53
• 5.1.3 电子束焦点位置与焊缝成形关系分析53-54
• 5.2 母材及焊缝微观组织特征分析54-56
• 5.2.1 装甲钢及其热影响区显微组织54-56
• 5.2.2 高氮钢与装甲钢对焊焊缝区显微组织56
• 5.3 焊接接头显微硬度56-59
• 5.4 本章小结59-61
• 6 结论61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 附录67

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈巍;庞学慧;刘燕林;张宏勇;宗铎;邢俊峰;;高氮不锈钢工艺性能研究[J];兵器材料科学与工程;2009年05期

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本文编号：1027735