V-N系船板钢大线能量焊接过程中第二相析出行为及组织演变研究
发布时间：2021-12-17 21:13
我国海洋面积占陆地面积的三分之一,近年来,随着对海洋研究的不断深入,海洋平台和造船工业的发展变得尤为重要,然而,海洋设备不断大型化、重量化,严重降低了生产效率。焊接工艺在生产中占据了大量工时,因此提高焊接效率对大型海洋设备生产有着重要意义。大线能量焊接条件具有极高的热源密度,可以减少焊接道次,减少多道焊接产生的缺陷和不利影响,提高大型海洋设备的生产效率而越来越受到关注,但由于其焊接能量过大对母材的设计提出了更高的要求。V、Ti作为重要的合金元素可以在钢中以第二相的形式改善钢材组织,提高钢材的性能,近年来,部分研究者不断尝试以Nb、V、Ti作为合金元素改善钢材焊接性能,本文在现有研究基础上通过总结和模拟计算研究了V在焊接热源影响下的析出规律;设计了可承受较高热输入量的V-N系热轧船板钢成分;同时通过合理的V、Ti、N配比利用其第二相粒子的复合析出,实现了大线能量焊接条件下组织的分级调控;利用激光共聚焦显微镜（LSCM）和热模拟实验分别对焊接母材熔化区和焊接热影响区的演变规律进行了研究,得到如下研究结果:（1）V在钢中可形成细小而弥散的第二相粒子促进针状铁素体的形成,改善母材的可焊接性能,...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
裂纹在侧板条组织和晶内针状铁素体中的扩展路径Fig.1.1Thepropagationpathofcracksinthelateralslatstructureandintra-crystalline
辽宁科技大学硕士学位论文3的碳当量；（4）服役环境原因。由于大线能量焊接用钢通常尺寸大导致焊接过程中难度大，易产生缺陷，且其服役环境差，例如海水腐蚀、低温等。图1.1裂纹在侧板条组织和晶内针状铁素体中的扩展路径Fig.1.1Thepropagationpathofcracksinthelateralslatstructureandintra-crystallineacicularferrite在大热输入焊接用钢的生产工艺技术方面，日本始终处于世界领先地位。1990年的国际钢铁大会上，日本的研究人员首次提出了“氧化物冶金”的概念。之后的二十年多年间，基于此概念，日本不断完善大热输入焊接用钢的生产工艺技术。迄今为止，日本在大线能量焊接用钢方面已经实现了从理论到实际生产的跨越，以及对海洋，石油，核电，建筑等领域用钢制取技术的革新。例如：日本的新日铁、JFE、神户制钢等几所有名的大企业已经研发出了能够承受高能量输入焊接的海洋用钢，桥梁用钢，超高层建筑用钢，基于此强力的工业基础，日本的工业生产效率进入飞速提升的阶段。虽然日本的几大钢企技术革新最初始的概念都是“氧化物冶金”技术，但是衍生出来的实际生产技术是各不相同的，如图1.2所示：图1.2氧化物冶金法的分类Fig.1.2Classificationofoxidemetallurgy
辽宁科技大学硕士学位论文7图1.3焊接热传递模型Fig.1.3Weldingheattransfermodel在焊接厚板时，散热主要发生在放射源的散热。在任意时刻，温度随时间和距离的变化为:tretvq4022/（1.2）其中r为与热源相对距离（222zyr）；q为热能量；v为热源移动速度；θ0为初始温度。图1.4厚板热传递模型Fig.1.4Thickplateheattransfermodel基于以上，Portevin和Seferian提出了三维焊接模型，x轴表示焊接方向(x表示距离和时间)，y表示到焊接接头轴的距离，z表示温度。在与轴y的距离固定的情况下，热循环T由模型和y与（xoz）平行的平面的交点来表示。同样，在给定的温度t1下，等温线的形式可以用t1与（xoy）平行的平面的交线来描述。可以发现，薄件与厚件焊接时温度分布的差异巨大，在热源通过的上游等温线网络的密度要大得多，这意味着温度的上升（加热阶段）要比下降（冷却阶段）快得多[12-13]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]第二相粒子对高强船板钢焊接HAZ影响的研究进展[J]. 李孟星,孟祥海,马涛,张宏博,李欣,王哲,李运刚. 热加工工艺. 2018(19)
[2]合金元素对大线能量焊接用钢组织性能的影响[J]. 王超,娄号南,王丙兴,王昭东,王国栋. 钢铁. 2018(06)
[3]大热输入焊接用钢的焊接粗晶热影响区韧性提升方法研究[J]. 邹宗园,许小奎,李银潇,王超. 金属学报. 2017(08)
[4]一种第二相析出-温度-时间曲线计算模型的建立[J]. 杨永,王昭东,李天瑞,贾涛,李小琳,王国栋. 金属学报. 2017(01)
[5]析出相对Nb-V-Ti微合金钢显微组织和性能的影响[J]. 庞启航,唐荻,赵征志,徐梅. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[6]相变诱发塑性钢中Nb-V析出计算模型[J]. 黄耀,赵爱民,赵征志,高绪涛,汪小培. 材料热处理学报. 2013(S2)
[7]汽车大梁钢中第二相粒子析出行为[J]. 黄耀,赵征志,赵爱民,孙薇,赵代银,包阔. 北京科技大学学报. 2013(07)
[8]大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能[J]. 武会宾,梁国俐,唐荻. 焊接学报. 2012(02)
[9]大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金技术的新进展[J]. 刘湃. 世界钢铁. 2012(01)
[10]大线能量焊接用船体结构钢的研究进展[J]. 付魁军,及玉梅,王佳骥,刘芳芳. 鞍钢技术. 2011(06)
硕士论文
[1]V-N-Ti、Nb-V-Ti钢焊接粗晶区组织演变及对韧性的影响[D]. 卢峰.安徽工业大学 2016
[2]Nb对大线能量焊接高强度低合金钢热影响区组织和性能的研究[D]. 陶学理.武汉科技大学 2009
本文编号：3540953
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
裂纹在侧板条组织和晶内针状铁素体中的扩展路径Fig.1.1Thepropagationpathofcracksinthelateralslatstructureandintra-crystalline
辽宁科技大学硕士学位论文3的碳当量；（4）服役环境原因。由于大线能量焊接用钢通常尺寸大导致焊接过程中难度大，易产生缺陷，且其服役环境差，例如海水腐蚀、低温等。图1.1裂纹在侧板条组织和晶内针状铁素体中的扩展路径Fig.1.1Thepropagationpathofcracksinthelateralslatstructureandintra-crystallineacicularferrite在大热输入焊接用钢的生产工艺技术方面，日本始终处于世界领先地位。1990年的国际钢铁大会上，日本的研究人员首次提出了“氧化物冶金”的概念。之后的二十年多年间，基于此概念，日本不断完善大热输入焊接用钢的生产工艺技术。迄今为止，日本在大线能量焊接用钢方面已经实现了从理论到实际生产的跨越，以及对海洋，石油，核电，建筑等领域用钢制取技术的革新。例如：日本的新日铁、JFE、神户制钢等几所有名的大企业已经研发出了能够承受高能量输入焊接的海洋用钢，桥梁用钢，超高层建筑用钢，基于此强力的工业基础，日本的工业生产效率进入飞速提升的阶段。虽然日本的几大钢企技术革新最初始的概念都是“氧化物冶金”技术，但是衍生出来的实际生产技术是各不相同的，如图1.2所示：图1.2氧化物冶金法的分类Fig.1.2Classificationofoxidemetallurgy
辽宁科技大学硕士学位论文7图1.3焊接热传递模型Fig.1.3Weldingheattransfermodel在焊接厚板时，散热主要发生在放射源的散热。在任意时刻，温度随时间和距离的变化为:tretvq4022/（1.2）其中r为与热源相对距离（222zyr）；q为热能量；v为热源移动速度；θ0为初始温度。图1.4厚板热传递模型Fig.1.4Thickplateheattransfermodel基于以上，Portevin和Seferian提出了三维焊接模型，x轴表示焊接方向(x表示距离和时间)，y表示到焊接接头轴的距离，z表示温度。在与轴y的距离固定的情况下，热循环T由模型和y与（xoz）平行的平面的交点来表示。同样，在给定的温度t1下，等温线的形式可以用t1与（xoy）平行的平面的交线来描述。可以发现，薄件与厚件焊接时温度分布的差异巨大，在热源通过的上游等温线网络的密度要大得多，这意味着温度的上升（加热阶段）要比下降（冷却阶段）快得多[12-13]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]第二相粒子对高强船板钢焊接HAZ影响的研究进展[J]. 李孟星,孟祥海,马涛,张宏博,李欣,王哲,李运刚. 热加工工艺. 2018(19)
[2]合金元素对大线能量焊接用钢组织性能的影响[J]. 王超,娄号南,王丙兴,王昭东,王国栋. 钢铁. 2018(06)
[3]大热输入焊接用钢的焊接粗晶热影响区韧性提升方法研究[J]. 邹宗园,许小奎,李银潇,王超. 金属学报. 2017(08)
[4]一种第二相析出-温度-时间曲线计算模型的建立[J]. 杨永,王昭东,李天瑞,贾涛,李小琳,王国栋. 金属学报. 2017(01)
[5]析出相对Nb-V-Ti微合金钢显微组织和性能的影响[J]. 庞启航,唐荻,赵征志,徐梅. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
[6]相变诱发塑性钢中Nb-V析出计算模型[J]. 黄耀,赵爱民,赵征志,高绪涛,汪小培. 材料热处理学报. 2013(S2)
[7]汽车大梁钢中第二相粒子析出行为[J]. 黄耀,赵征志,赵爱民,孙薇,赵代银,包阔. 北京科技大学学报. 2013(07)
[8]大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能[J]. 武会宾,梁国俐,唐荻. 焊接学报. 2012(02)
[9]大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金技术的新进展[J]. 刘湃. 世界钢铁. 2012(01)
[10]大线能量焊接用船体结构钢的研究进展[J]. 付魁军,及玉梅,王佳骥,刘芳芳. 鞍钢技术. 2011(06)
硕士论文
[1]V-N-Ti、Nb-V-Ti钢焊接粗晶区组织演变及对韧性的影响[D]. 卢峰.安徽工业大学 2016
[2]Nb对大线能量焊接高强度低合金钢热影响区组织和性能的研究[D]. 陶学理.武汉科技大学 2009
本文编号：3540953
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