磁场作用下高强钢焊缝组织性能研究

发布时间：2017-09-08 03:33

  本文关键词：磁场作用下高强钢焊缝组织性能研究

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【摘要】：具有高强度、高韧度的钢铁材料是焊接结构最理想的材料，为了提高钢材强度级别，冶金过程中会提高碳以及其他合金元素的质量分数，而碳当量的增加会带来一系列焊接问题，常见的问题包括焊接接头的韧性降低、强度下降及裂纹倾向加大等，很大程度上制约了高强钢的应用。 本课题主要研究内容了在外加纵向磁场作用下对高强钢Q960进行焊接试验，焊后对试件进行拉伸试验、低温冲击试验、显微硬度试验等力学性能测试，通过电子金相显微镜及扫描电镜对焊接接头的微观组织和断口形貌进行分析，，分析不同磁场参数对焊接接头微观组织和综合力学性能的影响，研究电磁作用对细化晶粒及改善高强钢Q960焊接接头综合使用性能的影响。 Q960外加纵向磁场焊接试验中，最佳磁场参数为磁场频率f=20Hz，磁场电流Ie=2.5A。此时焊接接头的力学性能指标为：抗拉强度达到839MPa，相比没有磁场作用时焊接接头的抗拉强度提升了17.01%；冲击功72J，相比无磁场作用下的接头冲击功提高了24.14%。磁场对焊缝组织的优化作用主要是通过电磁搅拌破碎晶粒、影响夹杂物的数量与尺寸以及影响热输入等这几方面实现的。若磁场参数过大会因为磁滞效应、磁场频率周期太短导致电磁搅拌效果减弱等因素使焊缝组织粗化，细小且以大角度晶界相互交织的针状铁素体所占组织的比例下降。磁场作用下焊缝中的夹杂物数量减少和尺寸变小，但适合作为针状铁素体形核基底的夹杂物数量并未减少。焊缝中夹杂物主要由Mn，Si，Al，Ti，O等元素组成，而Ti系氧化物在Q960焊接接头中的针状铁素体形核过程中发挥重要作用。
【关键词】：低碳高强钢 外加磁场 微观组织 夹杂物
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG407
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 低合金高强钢的焊接性9-11
• 1.2.1 焊接接头的热裂纹9-10
• 1.2.2 焊接接头的冷裂纹10
• 1.2.3 焊缝的强韧匹配10-11
• 1.3 磁场控制的焊接技术简述11-14
• 1.3.1 磁场控制的方式11-13
• 1.3.2 磁控焊接优点13
• 1.3.3 磁控焊接发展趋势13-14
• 1.4 高强钢与磁场焊接技术国内外发展现状14-16
• 1.5 本课题研究的目的、意义及内容16-18
• 第2章 试验方法、设备及材料18-27
• 2.1 试验材料18-19
• 2.2 试验方法及设备19-21
• 2.3 工艺参数的确定21-23
• 2.4 焊接接头性能分析23-27
• 2.4.1 力学性能试验23-25
• 2.4.2 微观组织观察25-27
• 第3章 交流磁场对焊接接头力学性能的影响27-41
• 3.1 交流磁场对焊接接头拉伸性能的影响27-32
• 3.1.1 外加磁场频率对焊接接头拉伸性能的影响27-30
• 3.1.2 外加磁场电流对焊接接头拉伸性能的影响30-32
• 3.2 交流磁场对焊接接头显微硬度的影响32-35
• 3.2.1 外加磁场频率对焊接接头显微硬度的影响32-33
• 3.2.2 外加磁场电流对焊接接头显微硬度的影响33-35
• 3.3 交流磁场对焊接接头冲击性能的影响35-41
• 3.3.1 外加磁场频率对焊接接头冲击性能的影响35-38
• 3.3.2 外加磁场电流对焊接接头冲击性能的影响38-41
• 第4章 交流磁场对焊缝组织的影响及机理分析41-53
• 4.1 外加磁场频率对组织的影响41-43
• 4.2 外加磁场电流对组织的影响43-45
• 4.3 外加磁场对组织的影响机理45-47
• 4.4 磁场对针状铁素体形核基底的影响47-53
• 第5章 结论53-54
• 参考文献54-57
• 在学研究成果57-58
• 致谢58

【参考文献】

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本文编号：811638