890MPa级TMCP高强钢焊接性研究

发布时间：2017-05-20 11:02

  本文关键词：890MPa级TMCP高强钢焊接性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：根据强度级别较低的TMCP高强钢焊接性特点,本文对国内最新研制的890MPa级TMCP高强钢的焊接性进行了系统的研究。采用热模拟试验,测定了试验钢的SH-CCT曲线,分析了模拟焊接热影响区的组织及性能：采用理论估算方法、热影响区最高硬度方法和斜Y坡口裂纹试验方法,考察了试验钢的抗裂性；最后选用三种不同的热输入,进行了试验钢实际焊接试验,并分析焊接接头的组织与性能。 试验钢CGHAZ显微组织完全获得马氏体的临界冷却速度为16.7℃/s；完全获得贝氏体的临界冷却速度为2.5℃/s；当冷却速度在2.5-16.7℃/s的范围内时,该钢CGHAZ显微组织为板条马氏体+贝氏体的混合组织。当t8/5较大或较小时,试验钢热影响区粗晶区发生局部脆化现象；在t8/5为30-60s条件下,粗晶区显微组织为板条马氏体和贝氏体混合组织,可以获得良好的韧性。试验钢焊接热影响区的软化发生在不完全重结晶区,这主要与部分相变重结晶时形成了硬度较低的显微组织及未相变重结晶组织中位错的消失或多边形化有关。 试验用890MPa级TMCP高强钢具有一定的淬硬倾向,但淬硬程度不大,升高预热温度可降低焊接热影响区的淬硬程度,但对淬硬区宽度影响较小,当预热温度为80℃时可防止该钢冷裂纹的产生。 三种热输入下,试验钢焊缝金属的显微组织均以板条贝氏体组织为主,并含有一定量的板条马氏体组织和粒状贝氏体组织,且马氏体板条、贝氏体板条上和板条间还存在残余奥氏体。随着热输入的增大,贝氏体板条和马氏体板条粗化,板条马氏体减少,粒状贝氏体含量增加。三种热输入下,焊接热影响区可分为粗晶区、细晶区和不完全重结晶区,随着热输入的增大,粗晶区原奥氏体晶粒呈增大的趋势,且显微组织由板条马氏体组织,向板条马氏体和贝氏体混合组织转变。热输入对细晶区和不完全重结晶区的显微组织影响不大,三种热输入下,细晶区显微组织主要为细小的板条马氏体组织,不完全重结晶区显微组织主要为细小板条贝氏体和回火贝氏体混合组织。 随着热输入的增大,焊缝金属和焊接接头的抗拉强度均呈下降的趋势,但均高于母材强度的90%；焊缝金属的冲击韧性随着热输入的增大而降低,而焊接热影响区冲击韧性呈现先增加后降低的趋势：焊接接头不完全重结品区的软化对其强度影响不大,其薄弱环节为熔合线及其附近的焊缝金属。 三种热输入下,焊缝金属和焊接热影响区冲击断口纤维区微观形貌均为韧窝形貌,裂纹扩展区均为准解理形貌,只是韧性较好时准解理面上还存在韧窝型延性脊,而冲击韧性较低时,准解理面尺寸变大,形成尺寸较大的河流花样和扇形花样。
【关键词】：TMCP高强钢 SH-CCT曲线 峰值温度 焊缝金属 焊接接头
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG142.14
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 TMCP高强钢研究现状10-13
• 1.2.1 TMCP高强钢的产生与发展10-11
• 1.2.2 TMCP工艺加工原理11-12
• 1.2.3 TMCP钢的强化机制12-13
• 1.2.4 TMCP高强钢的合金化原理13
• 1.2.5 TMCP高强钢的应用13
• 1.3 TMCP高强钢的焊接工艺性研究现状13-20
• 1.3.1 TMCP高强钢的抗裂性研究14-16
• 1.3.1.1 TMCP高强钢淬硬性的间接评定14-15
• 1.3.1.2 TMCP高强钢焊接接头中的有效扩散氢15-16
• 1.3.1.3 TMCP高强钢焊接接头的应力状态16
• 1.3.2 TMCP高强钢的焊接工艺性16-19
• 1.3.2.1 TMCP高强钢焊接HAZ的晶粒粗化17
• 1.3.2.2 TMCP高强钢焊接HAZ的局部脆化17-18
• 1.3.2.3 TMCP高强钢焊接HAZ的软化18-19
• 1.3.3 TMCP高强钢的焊缝金属强韧化19-20
• 1.4 本课题研究的内容及意义20-21
• 第二章 试验材料与方法21-29
• 2.1 试验材料21-22
• 2.1.1 试验用钢板21-22
• 2.1.2 试验用焊接材料22
• 2.2 试验方法22-29
• 2.2.1 890MPa级TMCP高强钢SH-CCT曲线的测定22
• 2.2.2 890MPa级TMCP高强钢焊接热影响区模拟试验22-23
• 2.2.3 890MPa级TMCP高强钢的抗裂性试验23-24
• 2.2.3.1 焊接热影响区最高硬度试验23
• 2.2.3.2 斜Y型坡口焊接裂纹试验23-24
• 2.2.4 890MPa级TMCP高强钢实际对接试验24-29
• 2.2.4.1 焊接方法及焊接工艺24-25
• 2.2.4.2 试验钢焊接接头的全焊缝棒拉试验25
• 2.2.4.3 试验钢焊接接头板拉伸试验25
• 2.2.4.4 试验钢焊接接头冲击试验25-26
• 2.2.4.5 试验钢焊接接头弯曲试验26-27
• 2.2.4.6 试验钢焊接接头硬度试验27
• 2.2.4.7 试验钢焊接接头各区域显微组织观察27-28
• 2.2.4.8 试验钢焊接接头各区域冲击断口分析28-29
• 第三章 890MPa级TMCP高强钢SH-CCT曲线的测定29-33
• 3.1 试验钢SH-CCT曲线的绘制29-30
• 3.2 不同t_(8/5)条件下热影响区粗晶区显微组织30-31
• 3.3 不同t_(8/5)条件下热影响区粗晶区的硬度31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 模拟试验钢焊接热影响区的组织及性能研究33-43
• 4.1 不同t_(8/5)条件下粗晶区的显微组织及性能分析33-39
• 4.1.1 不同t_(8/5)条件下CGHAZ显微组织分析33-35
• 4.1.2 不同t_(8/5)条件下CGHAZ原奥氏体晶粒尺寸分析35-36
• 4.1.3 不同t_(8/5)条件下CGHAZ冲击韧性及冲击断口分析36-39
• 4.2 不同峰值温度下HAZ显微组织及性能的分析39-41
• 4.2.1 不同峰值温度下热影响区各区域的显微组织分析39-40
• 4.2.2 不同峰值温度下热影响区各区域维氏硬度分析40-41
• 4.2.3 不同峰值温度下热影响区各区域低温韧性分析41
• 4.3 本章小结41-43
• 第五章 试验钢抗裂性及实际焊接试验研究43-61
• 5.1 890MPa级TMCP高强钢抗裂性分析43-45
• 5.1.1 试验钢的冷裂纹敏感系数43
• 5.1.2 试验钢焊接热影响区最高硬度43-45
• 5.1.3 试验钢斜Y坡口裂纹试验45
• 5.2 890MPa级TMCP高强钢实际焊接试验研究45-59
• 5.2.1 热输入对试验钢焊缝金属显微组织的影响45-49
• 5.2.2 热输入对试验钢焊接热影响区显微组织的影响49-50
• 5.2.3 热输入对试验钢焊接接头力学性能的影响50-55
• 5.2.3.1 不同热输入下焊缝金属棒拉试验结果50-51
• 5.2.3.2 不同热输入下焊接接头板拉伸试验结果51-52
• 5.2.3.3 不同热输入下焊接接头硬度试验结果52-53
• 5.2.3.4 不同热输入下焊接接头弯曲试验结果53
• 5.2.3.5 不同热输入下焊接接头冲击试验结果53-55
• 5.2.4 不同热输入条件下试验钢焊接接头冲击断口形貌55-59
• 5.2.4.1 不同热输入下焊缝金属冲击断口形貌分析55-57
• 5.2.4.2 不同热输入下试验钢热影响区冲击断口形貌分析57-59
• 5.3 本章小结59-61
• 第六章 结论61-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-71
• 附录A 攻读学位期间发表的论文71-73
• 附录B 攻读学位期间承担的科研任务73-75

【参考文献】

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