纳米TiC超细晶粒铁素体钢焊接接头的性能

发布时间：2017-08-29 21:36

  本文关键词：纳米TiC超细晶粒铁素体钢焊接接头的性能

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【摘要】：本文通过焊接热模拟技术与实际焊接试验相结合,研究、分析了不同焊接热输入对纳米析出强化型超细晶粒铁素体钢焊接接头组织和性能变化的影响。主要研究结果如下:对试验钢焊接接头性能进行了分析,结果表明:试验钢焊接接头的整体硬度均低于母材,最高软化程度为16.8%;试验钢焊接接头抗拉强度比母材低3%,拉伸试验断裂部位在粗晶区;试验钢热影响区-20℃的冲击吸收功比母材降低了20.8%,焊缝-20℃的冲击吸收功比母材降低了5.6%。采用焊接热模拟技术测定了试验钢的SH-CCT图,获得了冷却速度对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和硬度的影响规律,揭示了不同冷却速度下焊接热影响区的相变过程组织特征。结果表明:SH-CCT图由铁素体相变区、贝氏体相变区、马氏体相变区组成;随着冷却速度的增加,CGHAZ的硬度由320.7HV(50℃/s)逐渐减小为229.0 HV(0.3℃/s)。通过单道次热模拟试验,研究分析了不同峰值温度和不同冷却速度对热影响区组织及性能的影响规律。通过不同峰值温度的热模拟试验知:CGHAZ为热影响区的韧性低谷区,硬度值最高,主要因为CGHAZ的晶粒粗化引起韧性恶化。通过不同冷却速度的热模拟试验知:冷却时间t8/5在10~120 s范围内CGHAZ的组织均为贝氏体,具有板条和粒状两种形态。随着冷却时间的增加,CGHAZ的原奥氏体有效晶粒尺寸增加。-20℃冲击吸收功随着t8/5的先增加先升高后降低,t8/5为20 s时,CGHAZ的韧性最好,其低温冲击吸收功为18.2 J,仍然远小于母材,CGHAZ发生脆化;当冷却时间为20 s时,CGHAZ的硬度值为250.4 HV,冷却时间进一步减小时,粗晶区将发生软化现象。通过多道次焊接热模拟试验,研究分析了二次热循环对一次热循环粗晶区组织性能的影响。当二次热循环的峰值温度为1080℃时,会发生相变重结晶,原粗晶区粗大的组织消失,SCR CGHAZ的组织为细小的块状铁素体,其-20℃的冲击功为35.5 J,远远高于一次热循环时CGHAZ的冲击吸收功。实际焊接试验中,当热输入为8.3 kJ/cm、11.2 kJ/cm、15.5 kJ/cm时,焊接接头的强度、硬度均满足实际工程要求。在实际焊接时焊接热输入处于8.3kJ/cm~15.5 kJ/cm,试验钢焊接接头具有良好的综合性能。
【关键词】：析出强化 超细晶粒钢 焊接热模拟 焊接热影响区 组织和性能
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 超细晶粒钢的概述11-13
• 1.2 超细晶粒钢的特征和存在的焊接问题13-17
• 1.2.1 超细晶粒钢的特征13-15
• 1.2.2 超细晶粒钢存在焊接问题15-17
• 1.3 超细晶粒钢焊接性研究现状17-22
• 1.3.1 焊接热循环及HAZ作用机理研究18
• 1.3.2 焊接工艺的研究18-20
• 1.3.3 焊缝成分的优化20-21
• 1.3.4 焊接工艺对焊接接头力学性能影响的研究21-22
• 1.4 主要研究的内容及意义22-25
• 1.4.1 选题意义22-23
• 1.4.2 研究内容23-25
• 第二章 纳米析出强化超细晶粒钢焊接接头组织和性能分析25-33
• 2.1 试验材料和方案25-27
• 2.1.1 试验材料25-26
• 2.1.2 试验方案26-27
• 2.2 试验钢的原始组织27
• 2.3 试验钢焊接接头组织和性能分析27-32
• 2.3.1 焊接接头硬度分布27-28
• 2.3.2 焊接接头显微微观组织分析28-30
• 2.3.3 焊接接头力学性能分析30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 纳米析出强化超细晶粒钢SH-CCT图33-43
• 3.1 SH-CCT曲线测定的试验材料和方案33-34
• 3.1.1 试验材料与设备33
• 3.1.2 试验方案33-34
• 3.2 试验结果与分析34-42
• 3.2.1 不同冷却条件下粗晶区的组织和性能34-39
• 3.2.2 模拟焊接热影响区粗晶区冷却过程中的相变温度39-40
• 3.2.3 热影响区的连续冷却转变曲线图40-41
• 3.2.4 模拟焊接热影响区不同冷却速度粗晶区的奥氏体尺寸41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 焊接热循环作用下的焊接热影响区特征43-61
• 4.1 试验材料和方案43-46
• 4.1.1 试验材料43
• 4.1.2 试验方案43-46
• 4.2 试验结果与分析46-59
• 4.2.1 单道次热循环作用下的焊接热影响区试验结果与分析46-54
• 4.2.2 二次热循环作用下的焊接热影响区试验结果与分析54-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第五章 纳米析出强化超细晶粒钢实际焊接工艺优化61-70
• 5.1 试验材料和方案61-62
• 5.2 不同热输入对焊接接头性能的影响62-64
• 5.2.1 焊接热输入对焊接接头硬度的影响62-63
• 5.2.2 焊接热输入对焊接接头拉伸性能的影响63-64
• 5.3 不同热输入下试钢实际焊接接头组织分析64-68
• 5.3.1 焊接热输入对试验钢焊缝组织的影响64-65
• 5.3.2 焊接热输入对试验钢热影响区组织的影响65-68
• 5.4 对控制试验钢焊接接头组织和性能的讨论68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 在学研究成果76-77
• 致谢77

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