發(fā)布時間：2017-10-31 12:28

  本文關鍵詞：厚板不銹鋼電子束焊接接頭斷裂力學性能研究

  更多相關文章： 電子束焊接 厚板不銹鋼 顯微組織 力學性能 斷裂破壞

【摘要】：奧氏體不銹鋼因為其良好的耐蝕性和耐熱性被廣泛的應用于國防、核電及化工等大型厚板不銹鋼焊接結構中。電子束焊接的能量密度集中、焊接速度快、焊接變形小,可以獲得大深寬比和窄熱影響區(qū)的焊接接頭。所以電子束焊接在厚板及大厚板的連接方面具有很大優(yōu)勢。但是,隨著鋼板厚度的增加,焊接缺陷存在的可能性也相應增加,焊接難度相應提高,導致不銹鋼電子束焊接接頭形成大梯度殘余應力和大梯度組織和力學性能不均勻性等問題。這些問題對厚板不銹鋼焊接結構的斷裂行為存在重要影響。甚至造成施工和使用過程中的斷裂事故。因此研究厚板不銹鋼電子束焊縫的基本力學性能、沖擊韌性和斷裂韌性對于整個厚板構件的結構完整性以及材料的斷裂破壞的影響有重要的意義。本文實驗材料選用50mm厚的304奧氏體不銹鋼,對整個厚板奧氏體不銹鋼電子束焊接接頭在厚度方向上的顯微組織、力學性能、沖擊韌性以及斷裂韌性進行了深入分析。并對顯微組織、力學性能不均勻性對焊接接頭斷裂行為的影響進行了探討。本文的主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)對厚板不銹鋼電子束焊接接頭區(qū)沿厚度方向不同位置的微觀組織進行了細致的分析。結果發(fā)現(xiàn)厚板奧氏體不銹鋼電子束焊接接頭沿厚度方向存在著較大的微觀組織不均勻性。焊縫整體上是由奧氏體和鐵素體構成,沿著焊縫厚度方向,橫截面鐵素體依次為網(wǎng)狀、板條狀/骨架狀、樹枝狀分布于奧氏體晶界處或枝晶間。焊縫平截面最底層焊縫中心有50-80μm的鐵素體條沿焊接方向分布。焊縫的中上層凝固模式為FA模式,下層為AF模式。焊縫熔合線附近的組織由奧氏體以及帶狀分布的δ鐵素體組成。從焊縫邊界向中心方向,焊縫依次由柱狀晶和等軸晶粒組成。焊縫凝固模式為FA模式時,焊縫鐵素體平均含量在8%-10%之間。(2)厚板奧氏體不銹鋼電子束焊接接頭力學性能沿厚度方向存在著很大的不均勻性。焊縫中心的顯微硬度沿焊縫厚度方向呈增加趨勢,焊縫熱影響區(qū)沒有出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象,與母材硬度基本一致。接頭的拉伸強度和延伸率沿焊縫厚度方向呈減小趨勢。拉伸性能反映了接頭相對較大區(qū)域的平均力學性能,硬度的測試捕捉了焊縫局部更細微區(qū)域的性能變化。拉伸試樣全部斷裂在母材處。(3)本文系統(tǒng)測定沿焊縫厚度方向不同位置不同加載方向的沖擊性能和斷裂韌性。研究了組織和力學不均勻性對韌性的影響,并分析沖擊和三點彎曲試樣的斷口形貌,揭示了接頭的斷裂性質(zhì)。得到不同的斷裂韌度關于微觀組織、力學性能以及不同位置的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)焊縫的沖擊韌性和斷裂韌性均大于母材。沿著焊縫厚度方向,焊縫的沖擊韌性逐漸降低,缺口沿焊接方向的最底層沖擊韌性甚至低于母材,熱影響區(qū)和母材區(qū)的沖擊韌性并沒有明顯變化。焊縫的斷裂韌性沿厚度方向無明顯差別,均高于母材和熱影響區(qū)。
【關鍵詞】：電子束焊接 厚板不銹鋼 顯微組織 力學性能 斷裂破壞
【學位授予單位】：上海工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 電子束焊接技術及其研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 電子束焊接原理13-14
• 1.2.2 電子束焊接基本特點14-16
• 1.2.3 奧氏體不銹鋼電子束焊接研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 厚板電子束焊接結構斷裂破壞研究17-23
• 1.3.1 厚板鋼發(fā)展綜述及斷裂現(xiàn)狀17-20
• 1.3.2 厚板電子束焊接接頭的特點20-23
• 1.4 本課題研究內(nèi)容23-25
• 第二章 實驗材料及實驗方法25-34
• 2.1 實驗材料25
• 2.2 電子束焊接接頭制備25
• 2.3 組織特征觀察25-26
• 2.4 力學性能試驗26-27
• 2.4.1 顯微硬度測試26
• 2.4.2 拉伸實驗測試26-27
• 2.5 韌性性能實驗27-33
• 2.5.1 沖擊韌性實驗27-29
• 2.5.2 斷裂韌度實驗29-33
• 2.6 本章小結33-34
• 第三章 厚板不銹鋼電子束焊接接頭的顯微組織與力學性能34-55
• 3.1 焊接接頭顯微組織34-48
• 3.1.1 接頭橫截面宏觀形貌34-35
• 3.1.2 母材顯微組織35
• 3.1.3 焊縫區(qū)顯微組織35-47
• 3.1.4 熔合線附近的顯微組織47-48
• 3.2 焊接接頭的力學性能48-53
• 3.2.1 顯微硬度48-50
• 3.2.2 拉伸試驗及其斷口形貌50-53
• 3.3 本章小結53-55
• 第四章 厚板不銹鋼電子束焊接接頭韌性性能研究55-71
• 4.1 厚板不銹鋼電子束焊接接頭沖擊實驗研究55-62
• 4.1.1 沿厚度方向的沖擊功分析55-58
• 4.1.2 沿厚度方向沖擊斷口分析58-62
• 4.1.3 沖擊試驗結論62
• 4.2 厚板不銹鋼電子束焊接接頭斷裂韌性實驗研究62-70
• 4.2.1 沿厚度方向的斷裂韌性分析63-65
• 4.2.2 沿厚度方向的三點彎曲斷口分析65-69
• 4.2.3 三點彎曲實驗結論69-70
• 4.3 沖擊韌性與斷裂韌性在厚度方向分布不一致的解釋70
• 4.4 本章小結70-71
• 第五章 結論與展望71-74
• 5.1 結論71-72
• 5.2 展望72-74
• 參考文獻74-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果80-81
• 致謝81-82

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