發(fā)布時(shí)間：2018-04-12 16:09

  本文選題：連續(xù)熱壓機(jī) + 馬氏體時(shí)效不銹鋼帶　； 參考：《吉林大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：由于Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時(shí)效不銹鋼具有高的強(qiáng)度和韌性,因此成為制備連續(xù)熱壓機(jī)鋼帶的一種主要材料。該合金時(shí)效處理后的力學(xué)性能、激光焊接接頭性能以及抗氧化性是制備連續(xù)熱壓機(jī)鋼帶過程中必須考核的關(guān)鍵指標(biāo),也是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此,本文對Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時(shí)效不銹鋼的時(shí)效行為、激光焊接工藝和焊后熱處理以及中溫范圍內(nèi)的氧化行為開展研究,優(yōu)化時(shí)效處理和激光焊接工藝以及焊后熱處理工藝參數(shù),同時(shí)根據(jù)激光焊接接頭的硬度與屈服強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)性,提出一種基于焊接接頭硬度測量分析確定拉伸斷裂位置、焊接聯(lián)結(jié)效率以及預(yù)測屈服強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型,為馬氏體時(shí)效不銹鋼的激光焊接研究提供新的思路和方法。對Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時(shí)效不銹鋼進(jìn)行熱轉(zhuǎn)變分析,確定組織轉(zhuǎn)變的臨界溫度,然后進(jìn)行了1050℃和850℃兩個(gè)溫度下的固溶處理,350-580℃范圍內(nèi)的時(shí)效處理,確定熱處理工藝對顯微組織和力學(xué)性能的影響,包括晶粒尺寸、組織演變、硬度變化以及拉伸性能等,為熱處理以及激光焊接接頭的焊后熱處理提供可參考的工藝參數(shù)。采用激光熔焊技術(shù)對馬氏體時(shí)效不銹鋼的激光焊接參數(shù)進(jìn)行初步探索,然后對焊后熱處理對焊接接頭拉伸性能影響進(jìn)行評價(jià),發(fā)現(xiàn)在2 m/min的焊接速度下,當(dāng)激光功率≥2.0 k W時(shí),激光束能夠?qū)?.0 mm厚的馬氏體時(shí)效不銹鋼板焊透,此時(shí)熔焊模式為小孔深熔焊,熔焊功率在2.0-3.0 k W范圍內(nèi),熱影響區(qū)與熔合區(qū)比率較小,焊接效果較好。焊后時(shí)效處理可顯著提高熔合區(qū)和熱影響區(qū)的硬度,460℃時(shí)效處理2h和3h后,焊接接頭總體的硬度均達(dá)到最高水平,480℃時(shí)效處理后,硬度開始下降。時(shí)效處理后,焊接接頭的屈服強(qiáng)度有較大幅度的提高,與焊接態(tài)相比,460℃/2h和460℃/3h時(shí)效處理后屈服強(qiáng)度分別提高了64.8%和67.3%。在420℃、460℃、500℃、540℃和580℃的時(shí)效溫度下,研究了馬氏體時(shí)效不銹鋼激光焊接接頭的焊后時(shí)效熱處理效應(yīng)。測量了不同溫度處理后焊接接頭的硬度分布和拉伸性能。熱影響區(qū)與熔合區(qū)的硬度隨著時(shí)效溫度的變化趨勢與母材區(qū)不同,在420℃以上,這兩區(qū)的硬度都高于母材區(qū)。在所施行的焊后熱處理中,460℃時(shí)效處理后具有最高的拉伸強(qiáng)度。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,使用兩個(gè)表示激光焊接接頭不同區(qū)域硬度比率的參數(shù)建立一幅圖,可用于判斷激光焊接接頭斷裂位置和拉伸屈服強(qiáng)度改善程度。利用焊接接頭硬度分布和采用Tabor提出的金屬材料的硬度-拉伸屈服強(qiáng)度關(guān)系,嘗試提出一種能夠有效預(yù)測經(jīng)焊后熱處理的馬氏體時(shí)效不銹鋼的拉伸斷裂位置、焊接效率和拉伸屈服強(qiáng)度的新方法。以Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu系的馬氏體時(shí)效不銹鋼作為激光焊接母材,焊后在寬闊的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理,以獲得不同的力學(xué)性能。與此同時(shí),利用已有的一種18%Ni馬氏體時(shí)效鋼激光焊接接頭的試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證所提拉伸屈服強(qiáng)度預(yù)測方法的有效性。Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時(shí)效不銹鋼的預(yù)測屈服強(qiáng)度誤差為3.3%,18%Ni馬氏體時(shí)效鋼的預(yù)測屈服強(qiáng)度誤差為2.5%。為了進(jìn)一步證實(shí)上述預(yù)測方法的適用性,在電子束焊接接頭上進(jìn)行了相似嘗試,預(yù)測了不同焊后處理的18%Ni馬氏體時(shí)效鋼電子束焊接接頭的拉伸屈服強(qiáng)度。預(yù)測結(jié)果表明了該方法可用于在工程上預(yù)測不同處理?xiàng)l件下馬氏體時(shí)效不銹鋼激光焊接接頭的屈服強(qiáng)度,也可用于優(yōu)化焊后熱處理工藝參數(shù)。研究Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時(shí)效不銹鋼在450℃-600℃中溫范圍內(nèi)的氧化行為。氧化動(dòng)力學(xué)分析表明,在空氣中100h氧化后表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性,表面氧化層具有保護(hù)性。利用SEM和納米硬度計(jì)表征表面形貌和氧化表面硬度,在450℃表面氧化膜較為光滑且富集Cr元素,在500℃表面出現(xiàn)針狀結(jié)構(gòu)以及一些富O貧Fe和Cr的瘤狀突起,當(dāng)溫度升高至550℃時(shí),表面又轉(zhuǎn)為光滑、致密,但在原奧氏體晶界處出現(xiàn)突起,最終在600℃時(shí),表面呈現(xiàn)Fe2O3顆粒狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度低于550℃,氧化層的硬度高于鋼基底的硬度。
[Abstract]:The effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of maraging stainless steel is studied . The effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of stainless steel is studied . A new method for predicting the tensile fracture position , welding efficiency and tensile yield strength of the maraging stainless steel with different treatment conditions is proposed . The results show that the method can be used to predict the tensile fracture position , the welding efficiency and the tensile yield strength of the maraging stainless steel under different treatment conditions .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.71;TG161;TG456.7

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本文編號(hào)：1740448