钙镁诱导低合金高强度钢针状铁素体强韧化机制研究

发布时间：2017-09-28 09:35

  本文关键词：钙镁诱导低合金高强度钢针状铁素体强韧化机制研究

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【摘要】：低合金高强度钢广泛地应用于压力容器、桥梁、机车车辆等工程构件的生产中。但随着焊接技术的不断更新,为了提高生产效率,低合金高强度钢适应大线能量焊接的能力越来越受到重视。采用高熔点、高温稳定性好的Ca、Mg氧化物粒子,利用其在焊接热影响区(HAZ)中起到的钉扎晶粒晶界及可以作为韧性组织形核核心的作用,得到具有良好强韧性和优良可焊性的大线能量焊接用低合金高强度钢。本文综合运用冶金热力学和冶金物理化学的方法,结合金相显微镜、扫描电镜(SEM)配能谱(EDX)、焊接热模拟技术和力学性能等现代分析测试手段,系统研究Ca、Mg元素对低合金高强度钢焊接HAZ中显微组织、夹杂物形态、成分和分布以及力学性能的影响,揭示Ca、Mg元素诱导低合金高强度钢焊接HAZ针状铁素体(IAF)强韧化机制。本论文对通过真空感应熔炼实验和控轧控冷工艺得到的Ca、Mg元素含量不同的各组实验钢进行焊接热模拟试验,研究表明,在本实验条件下,添加Ca、Mg元素的实验钢焊接HAZ中金相显微组织主要由多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;有效诱导IAF形核的夹杂物明显增多,分布更加均匀;低温冲击韧性有所提高。其中,添加5wt%Mg实验钢的焊接HAZ综合性能最优,其单位面积上有效夹杂物数量最多,为579.10个/mm2;且夹杂物大都以尺寸细小的MgO或含Mg的复合夹杂物形式存在;低温冲击吸收功最高,达到163J,冲击断口主要为韧窝断裂。添加Ca、Mg元素后,焊接HAZ中形成含有Ca、Mg元素的复合夹杂物,使得Ca、Mg元素分别以局部成分变化机制和最小错配度机制为主的方式诱导IAF形核;同时,实验钢焊接HAZ中的Ca、Mg元素及其复合夹杂物主要起到细晶强化和弥散强化的作用。
【关键词】：低合金高强度钢 钙镁元素 焊接热影响区 针状铁素体 夹杂物 强韧化机制
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 低合金高强度钢及其合金元素概述10-12
• 1.2 氧化物冶金技术研究现状概述12-14
• 1.2.1 第一代利用TiN粒子钉扎氧化物冶金技术13
• 1.2.2 第二代利用夹杂物粒子氧化物冶金技术13
• 1.2.3 第三代利用Ca、Mg强氧化剂氧化物冶金技术13-14
• 1.3 IAF在焊接HAZ中的特性及形成机制概述14-20
• 1.3.1 IAF在HSLA钢HAZ中的特性14-16
• 1.3.2 IAF在焊接HAZ中形核长大的影响因素16-17
• 1.3.3 IAF在焊接HAZ中的形成机制17-20
• 1.4 课题研究的内容、意义及技术路线20-22
• 1.4.1 研究内容20
• 1.4.2 研究意义20-21
• 1.4.3 研究技术路线21-22
• 第2章 实验材料和实验方法22-27
• 2.1 实验钢的冶炼22-23
• 2.1.1 冶炼设备22
• 2.1.2 实验材料22-23
• 2.1.3 冶炼工艺23
• 2.2 实验钢的轧制23-24
• 2.2.1 轧制设备23
• 2.2.2 控轧控冷工艺23-24
• 2.3 实验钢焊接热模拟试验24-27
• 2.3.1 焊接热模拟技术介绍24
• 2.3.2 焊接热模拟设备24-25
• 2.3.3 焊接热模拟试样的加工25
• 2.3.4 焊接热模拟实验工艺25-27
• 第3章 实验结果与分析27-60
• 3.1 实验钢焊接HAZ金相组织观察与分析27-30
• 3.1.1 实验钢HAZ金相组织观察27-30
• 3.1.2 小结30
• 3.2 实验钢焊接HAZ夹杂物观察与分析30-43
• 3.2.1 实验钢HAZ夹杂物数量观察与分析30-36
• 3.2.2 实验钢HAZ夹杂物成分分析36-43
• 3.2.3 小结43
• 3.3 实验钢焊接HAZ冲击断口观察与分析43-53
• 3.3.1 实验钢HAZ冲击性能分析43-46
• 3.3.2 实验钢HAZ冲击断口形貌分析46-48
• 3.3.3 实验钢HAZ冲击断口夹杂物成分分析48-52
• 3.3.4 小结52-53
• 3.4 Ca、Mg元素诱导焊接HAZ中IAF强韧化机制分析53-60
• 3.4.1 Ca、Mg元素诱导焊接HAZ中IAF形成观察与分析53-54
• 3.4.2 Ca、Mg元素诱导焊接HAZ中IAF形核机制54-58
• 3.4.3 焊接HAZ中Ca、Mg元素强韧化机制58-59
• 3.4.4 小结59-60
• 第4章 结论60-62
• 参考文献62-66
• 在学研究成果66-67
• 致谢67-68

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