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

【摘要】：由于Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時效不銹鋼具有高的強度和韌性,因此成為制備連續(xù)熱壓機鋼帶的一種主要材料。該合金時效處理后的力學性能、激光焊接接頭性能以及抗氧化性是制備連續(xù)熱壓機鋼帶過程中必須考核的關鍵指標,也是實現(xiàn)應用的基礎。因此,本文對Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時效不銹鋼的時效行為、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)化時效處理和激光焊接工藝以及焊后熱處理工藝參數(shù),同時根據(jù)激光焊接接頭的硬度與屈服強度之間的關聯(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)結效率以及預測屈服強度的數(shù)學模型,為馬氏體時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馬氏體時效不銹鋼進行熱轉變分析,確定組織轉變的臨界溫度,然后進行了1050℃和850℃兩個溫度下的固溶處理,350-580℃范圍內(nèi)的時效處理,確定熱處理工藝對顯微組織和力學性能的影響,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)。采用激光熔焊技術對馬氏體時效不銹鋼的激光焊接參數(shù)進行初步探索,然后對焊后熱處理對焊接接頭拉伸性能影響進行評價,發(fā)現(xiàn)在2 m/min的焊接速度下,當激光功率≥2.0 k W時,激光束能夠將3.0 mm厚的馬氏體時效不銹鋼板焊透,此時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。焊后時效處理可顯著提高熔合區(qū)和熱影響區(qū)的硬度,460℃時效處理2h和3h后,焊接接頭總體的硬度均達到最高水平,480℃時效處理后,硬度開始下降。時效處理后,焊接接頭的屈服強度有較大幅度的提高,與焊接態(tài)相比,460℃/2h和460℃/3h時效處理后屈服強度分別提高了64.8%和67.3%。在420℃、460℃、500℃、540℃和580℃的時效溫度下,研究了馬氏體時效不銹鋼激光焊接接頭的焊后時效熱處理效應。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℃時效處理后具有最高的拉伸強度。依據(jù)試驗結果,使用兩個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-拉伸屈服強度關系,嘗試提出一種能夠有效預測經(jīng)焊后熱處理的馬氏體時效不銹鋼的拉伸斷裂位置、焊接效率和拉伸屈服強度的新方法。以Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu系的馬氏體時效不銹鋼作為激光焊接母材,焊后在寬闊的溫度范圍內(nèi)進行時效處理,以獲得不同的力學性能。與此同時,利用已有的一種18%Ni馬氏體時效鋼激光焊接接頭的試驗數(shù)據(jù),驗證所提拉伸屈服強度預測方法的有效性。Fe-Cr-Ni-Mo-Ti-Cu馬氏體時效不銹鋼的預測屈服強度誤差為3.3%,18%Ni馬氏體時效鋼的預測屈服強度誤差為2.5%。為了進一步證實上述預測方法的適用性,在電子束焊接接頭上進行了相似嘗試,預測了不同焊后處理的18%Ni馬氏體時效鋼電子束焊接接頭的拉伸屈服強度。預測結果表明了該方法可用于在工程上預測不同處理條件下馬氏體時效不銹鋼激光焊接接頭的屈服強度,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馬氏體時效不銹鋼在450℃-600℃中溫范圍內(nèi)的氧化行為。氧化動力學分析表明,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性。利用SEM和納米硬度計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)針狀結構以及一些富O貧Fe和Cr的瘤狀突起,當溫度升高至550℃時,表面又轉為光滑、致密,但在原奧氏體晶界處出現(xiàn)突起,最終在600℃時,表面呈現(xiàn)Fe2O3顆粒狀結構。當溫度低于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 .

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.71;TG161;TG456.7

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本文編號：1740448