【摘要】：隨著低合金鋼強度級別的迅速提升,在焊接過程中局部脆化的問題日益突出。如何改善或提高熱影響區(qū)及焊縫的韌性,進而提高其綜合力學性能,已經成為其能否安全運行的核心科學問題。目前,通過改變焊接熱循環(huán)參數來研究裂紋起裂及裂紋擴展的方法受到了越來越多研究者的關注。本文通過采用熱模擬技術,確定了Q960高強鋼粗晶熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉變SH-CCT圖；并研究了一次焊接熱循環(huán)和再熱粗晶區(qū)各個亞區(qū)的組織與性能的變化規(guī)律；通過氣保焊進行實際焊接接頭的對接實驗,研究了不同熱輸入對接頭組織與性能的影響。對熱模擬粗晶區(qū)、臨界粗晶區(qū)和焊縫金屬的脆化機制進行了細致的分析和系統(tǒng)的討論,以期為Q960高強鋼的焊接工藝制定和工程應用提供焊接基礎數據和理論支持。基于此,本文的研究結果如下：(1)通過對Q960高強鋼的模擬焊接粗晶熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉變(SH-CCT)組織與性能的研究表明,在冷卻速度為50℃/s～0.5℃/s的范圍內,隨冷卻速度降低,相轉變開始溫度Ts和相轉變結束溫度Tf均升高,熱模擬粗晶區(qū)的微觀組織呈現出從板條馬氏體組織為主向板條馬氏體和板條貝氏體混合組織轉變再到板條貝氏體和粒狀貝氏體組織的一個轉變。熱模擬粗晶區(qū)的硬度隨冷卻速度的降低而降低。Q960高強鋼粗晶區(qū)轉變量-溫度關系曲線呈反“S”形,轉變量-時間的關系曲線呈“S”形,轉變率與時間呈“幾”形。(2)通過熱模擬技術對不同冷卻時間(t8/5)下的Q960高強鋼焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織與性能的研究表明,在冷卻時間t8/5為10 s-150 s的范圍內,隨著冷卻時間的增加,焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)的CVN值先增加后降低,主要原因是：當冷卻時間為10s時,熱模擬粗晶區(qū)的微觀組織為板條馬氏體+少量的板條貝氏體組織,能夠阻礙裂紋擴展的大取向差的晶界含量比較低,裂紋沿取向一致的板條馬氏體快速擴展,韌性較差；而冷卻時間為20 s時,熱模擬粗晶區(qū)的微觀組織為呈現“交織狀”的板條馬氏體和板條貝氏體的混合組織,“交織狀”組織結構可以細化板條束尺寸,使大取向差的晶界含量增加,進而使裂紋在擴展時受到的阻礙增多,CVN值有所提高。當冷卻時間進一步增加為40s、60s和150s時,此時的微觀組織由粗大的板條貝氏體和粒狀貝氏體組成,使大取向差的晶界含量降低,沖擊韌性嚴重惡化,對這3個冷卻時間下熱模擬粗晶區(qū)的M-A組元與CVN值的研究表明,CVN值與M-A組元(Martensite-Austenite constituent)面積百分數呈正比關系,且塊狀M-A組元(Lmax2, Aspect ratio4)對韌性的損害大于條狀M-A (Aspectratio4)組元,隨塊狀M-A組元(Lmax2, Aspect ratio4)出現幾率的增加,韌性呈下降(3)通過熱模擬技術對Q960鋼再熱粗晶區(qū)各個亞區(qū)組織與性能的研究表明,臨界粗晶區(qū)(ICCGHAZ)塊狀M-A組元(Lmax2, Aspect ratio4)沿晶界呈鏈狀分布是導致該區(qū)域CVN值降低的主要原因。并通過改變熱循環(huán)工藝參數,探索改善臨界粗晶區(qū)韌性的方法,研究表明,隨著峰值溫度的增加,M-A組元面積分數和塊狀M-A組元(Lmax2, Aspect ratio4)含量先增加后降低。峰值溫度為800℃時,M-A組元面積分數最大,塊狀M-A組元(Lmax2, Aspect ratio4)含量最多,CVN值最低。隨著冷卻時間的升高,M-A組元面積分數和塊狀M-A(Lmax2, Aspect ratio4)組元含量逐漸增加,結果CVN值在中等冷卻時間下取得最高值,這主要是由于中等冷卻時間下的臨界粗晶區(qū)晶粒內部由韌性較好的呈現交織狀的板條馬氏體和板條貝氏體組成,大取向差的晶界含量比較高,能夠有效阻礙脆性裂紋的擴展,CVN值有所提高。(4)采用國產GHS100焊絲,對Q960高強鋼進行焊接接頭對接實驗,分析不同焊接熱輸入下焊接接頭的組織及性能變化,結果表明,熱輸入為13kJ·cm-1、15kJ·cm-1和18kJ·cm-1時,焊縫金屬和熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織類型均為板條馬氏體和板條貝氏體。隨著熱輸入的增大,焊縫金屬組織中馬氏體含量降低、貝氏體板條含量增多、有效晶粒尺寸減少,且貝氏體板條及板條塊分布形貌由平行狀向交織狀轉變,交織狀貝氏體板條分割細化原奧氏體晶粒,細化馬氏體板條,貝氏體含量的增加和馬氏體／貝氏體板條的分布形貌的變化是決定焊縫金屬韌性的最終原因。熱輸入從13 kJ·cm-1增至18 kJ·cm-1,粗晶區(qū)原始奧氏體晶粒逐漸粗化,熱輸入增加至18 kJ·cm-1,粗晶區(qū)原始奧氏體晶粒尺寸明顯增大。熱輸入對抗拉強度影響不大；隨著焊接熱輸入的增大,焊縫金屬抗拉強度呈下降趨勢而屈服強度呈現先下降后上升趨勢；焊縫金屬的CVN值隨著熱輸入的增大而增加,而焊接熱影響區(qū)CVN值呈先增加后降低的變化趨勢；在三種熱輸入下,焊接熱影響區(qū)淬硬程度和軟化程度均不大。
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【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG457.11

【參考文獻】

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3 肖曉明;彭云;楊帥;田志凌;;鉻含量對耐候鋼熔敷金屬韌性的影響[J];焊接學報;2014年05期

4 高有進;王乘;徐宗林;;屈服強度900MPa級高強鋼焊接工藝[J];焊接學報;2007年09期

5 趙琳,張旭東,陳武柱;800 MPa級低合金鋼焊接熱影響區(qū)韌性的研究[J];金屬學報;2005年04期

6 馬成勇,田志凌,杜則裕,彭云,張志勇;熱輸入對800MPa級鋼接頭組織及性能的影響[J];焊接學報;2004年02期

7 夏佃秀,李興芳,李建沛;控制軋制和控制冷卻技術的新發(fā)展[J];山東冶金;2003年05期

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1 王慶鵬;X80管線鋼粗晶區(qū)相變的模擬及性能研究[D];天津大學;2005年

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本文編號：2354071