S355J2W耐候钢激光-MAG复合焊接头组织与性能研究

发布时间：2017-05-15 02:09

  本文关键词：S355J2W耐候钢激光-MAG复合焊接头组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：S355J2W耐候钢是通过在普通钢中添加少量Cu、P、Cr、Ni等合金元素使其在腐蚀介质中既具备优异的耐腐蚀性能又具有较高强度的低合金钢，在交通运输业中得到了广泛的应用。任何材料的广泛应用不仅取决于自身的性能，而且取决于连接技术的进展。中、厚板耐候钢通常采用熔化极活性气体保护焊（MAG焊）进行连接，但常规MAG焊存在热输入大、焊接易变形、接头打磨工作量大、工作效率低等缺点，不仅如此，电弧焊接过程会产生大量有害气体和粉尘，严重污染环境和影响操作工人的健康。激光-MAG复合焊具有稳定性高、热输入低、熔深大、间隙适应能力强及工作效率高等优势，有利于解决中、厚板MAG焊接中存在的问题。 本文通过金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、显微硬度测试仪、万能拉伸试验机和应力测试系统对不同厚度（10mm、12mm和16mm）的S355J2W耐候钢板激光-MAG复合焊接头的组织结构、力学性能和焊态接头应力的状态进行了较系统地研究，揭示了焊接工艺因素对接头各区微观组织和力学性能的影响规律，给出了优质焊接接头所对应的焊接工艺区间。 金相分析表明，激光-MAG复合焊焊缝呈现典型上宽下窄的高脚杯状，焊接接头均由母材、不完全重结晶区、细晶区、过热区、焊缝区几部分组成。 利用SEM和TEM进一步研究接头各区域的微观组织。结果表明，焊缝金属主要由柱状、针状、条状和块状铁素体构成，也含有少量的贝氏体和珠光体。激光-MAG焊和MAG焊的焊缝相结构均为-Fe，两种焊接方法所得接头各区域的平均晶粒度相差不大。 显微硬度测试结果显示，母材硬度最低，焊缝和热影响区的硬度均高于母材，硬度最高值出现在熔合线附近。拉伸试验结果表明，所有接头在拉伸试验中均断裂于母材区，表明焊缝强度均高于母材，并分析了接头的断裂行为和断裂机制。接头经180°侧弯后在接头熔合线附近、激光作用区和电弧作用区交界处出现少量细小微裂纹。 应用盲孔法测量接头的焊接残余应力，，结果显示焊态下的接头中残余应力的最大值接近母材的屈服强度，且多层多道焊工艺在一定程度可以改善接头中的残余应力。
【关键词】：耐候钢 激光-MAG复合焊 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG456;TG407
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-19
• 1.2.1 低合金高强钢焊接10-11
• 1.2.2 激光-电弧复合焊接机理及特点11-15
• 1.2.3 激光-电弧复合焊工艺15-16
• 1.2.4 激光-电弧复合焊接头组织及力学性能16-18
• 1.2.5 激光-电弧复合焊在工业中的应用研究18-19
• 1.3 本文主要研究内容19-21
• 第2章 试验材料、方法及设备21-27
• 2.1 试验材料21-23
• 2.2 实验方法及设备23-27
• 2.2.1 激光-电弧复合焊23-24
• 2.2.2 接头微观组织分析24-26
• 2.2.3 接头力学性能测试26-27
• 第3章 激光-MAG 复合焊接工艺研究27-47
• 3.1 工艺参数对激光-MAG 复合焊焊缝成形的影响27-33
• 3.1.1 激光功率的影响27-29
• 3.1.2 焊接电流的影响29-32
• 3.1.3 激光-MAG 复合多层焊焊缝成形32-33
• 3.2 中、厚板对接接头激光-MAG 复合焊工艺33-43
• 3.2.1 16 mm 板激光-MAG 复合焊34-39
• 3.2.2 12 mm 板激光-MAG 复合焊39-41
• 3.2.3 10 mm 板激光-MAG 复合焊41-43
• 3.3 激光-MAG 复合焊与 MAG 焊接头宏观形貌的比较43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第4章 激光-MAG 复合焊焊接接头的微观组织47-61
• 4.1 焊接接头微观组织特点47-56
• 4.1.1 焊缝区48-53
• 4.1.2 过热区53-54
• 4.1.3 细晶区54
• 4.1.4 不完全重结晶区54-55
• 4.1.5 母材区55-56
• 4.2 激光-MAG 复合焊与 MAG 焊接头微观组织的比较56-57
• 4.3 激光-MAG 复合焊、MAG 焊接头晶粒度测试57-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 激光-MAG 复合焊接头的力学性能61-73
• 5.1 焊接接头的硬度61-62
• 5.2 焊接接头的拉伸性能62-68
• 5.2.1 16mm 板焊接接头的拉伸性能62-64
• 5.2.2 12mm 板焊接接头的拉伸性能64-66
• 5.2.3 10mm 板焊接接头的拉伸性能66-68
• 5.3 焊接接头的弯曲性能68-71
• 5.4 激光-MAG 复合焊与 MAG 焊接头力学性能的比较71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 激光-MAG 焊接接头残余应力测试分析73-83
• 6.1 测试对象73
• 6.2 测试原理73-74
• 6.3 测试参考标准74
• 6.4 测试步骤74-77
• 6.5 焊接试件实际测试位置选择77
• 6.6 测试结果及分析77-82
• 6.7 本章小结82-83
• 结论83-85
• 参考文献85-91
• 致谢91

【参考文献】

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