本文以氮強化高錳奧氏體鋼為研究對象,采用攪拌摩擦焊技術(shù)得到無缺陷的焊接接頭。并且,采用各種先進的材料分析和測試方法,對氮強化高錳奧氏體鋼攪拌摩擦焊接頭組織及低溫拉伸性能進行系統(tǒng)研究。通過對氮強化高錳奧氏體鋼攪拌摩擦焊接頭進行焊后熱處理,改善其低溫拉伸性能。此外,對焊接接頭熱影響區(qū)晶粒異常長大機制進行了深入分析。通過對焊接接頭組織及性能的研究發(fā)現(xiàn):采用攪拌摩擦焊技術(shù)得到的氮強化高錳奧氏體鋼焊接接頭沒有發(fā)生氮元素損失,平均氮含量與母材相近。接頭組織呈梯度分布,除焊核區(qū)帶狀組織區(qū)域存在少量σ相外,其余部分均由單一的奧氏體相組成。并且,焊核區(qū)由于發(fā)生明顯動態(tài)再結(jié)晶,組織以細小等軸晶粒為主。因此,接頭焊核區(qū)硬度明顯高于母材。通過對接頭進行低溫拉伸發(fā)現(xiàn),接頭斷裂位置位于母材區(qū),沒有出現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象,表現(xiàn)為沿晶脆性斷裂,抗拉強度為862MPa。為了改善氮強化高錳奧氏體鋼焊接接頭的低溫力學(xué)性能,對其進行焊后熱處理表明:水韌處理基本消除了接頭中的組織梯度和硬度差異。對水韌態(tài)接頭進行低溫拉伸,斷口位于接頭熱影響區(qū),依舊表現(xiàn)為低溫沿晶脆性斷裂,屈服現(xiàn)象不明顯,且抗拉強度有所降低,為794MPa。對焊接接頭... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

攪拌摩擦焊接工藝原理示意圖

本試驗所用材料為無鎳 Fe-Mn-Cr-N 系氮強化高錳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分如表 2-1 所示。采用熱軋工藝將試驗鋼軋制為厚 3mm 的鋼板，并對其進行 1100℃保溫90min 的水韌處理，以便得到均勻的奧氏體組織，阻止第二相的析出。熱處理后對試驗鋼進行攪拌摩擦焊接。表 2-1 Fe-34Mn 鋼化學(xué)成分(wt.%)元素 Mn Cr Mo N Fe含量 34.23 7.45 0.72 0.41 Balance2.2 試驗方法2.2.1 試驗設(shè)備本試驗采用北京賽福斯特公司生產(chǎn)的研究型 FSW-3LM-2010 攪拌摩擦焊機對試驗鋼進行焊接。因鎢錸合金具有高熔點、高強度、高硬度等優(yōu)良特性，攪拌頭材質(zhì)則選取鎢錸合金。圖 2-1 為攪拌摩擦焊機及攪拌頭，表 2-2 為攪拌頭具體尺寸。(a) (b)

攪拌摩擦焊接，其中攪拌頭傾角為 2°，在焊接過程中，為行為，整個過程都使用氬氣對接頭進行保護。熱處理工藝鋼攪拌摩擦焊接頭進行焊后熱處理。水韌處理(post-weld wat為 1100℃，保溫時間 90min 后水冷。退火處理溫度為 550℃。對焊接接頭進行自然時效處理(natural aging)，將攪拌摩置在干燥的環(huán)境中，在室溫條件下時效一年。熱循環(huán)測溫所采用的測溫設(shè)備為 QMB-DAQ-2416 數(shù)據(jù)采集器，頻率設(shè)很高的分辨率和精準(zhǔn)度，能夠準(zhǔn)確的測得熱電偶溫度。攪拌摩擦焊接前，使用點焊機在距離焊縫中心 9mm、10mm絲，用膠帶使電偶絲固定并使其與測溫儀器連接。測溫點如

【參考文獻】：
期刊論文
[1]304奧氏體不銹鋼應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的研究[J]. 楊釩,黃建龍.  材料熱處理學(xué)報. 2012(03)
[2]厚壁鑄造奧氏體不銹鋼管道焊縫超聲相控陣檢測技術(shù)概述[J]. 林莉,楊平華,張東輝,趙天偉,楊會敏,李喜孟.  機械工程學(xué)報. 2012(04)
[3]伸縮式攪拌頭厚鋁板攪拌摩擦焊缺陷及其補焊工藝[J]. 李博,沈以赴,胡偉葉.  中國有色金屬學(xué)報. 2012(01)
[4]利用氮化鉻鐵合金生產(chǎn)高氮無鎳奧氏體不銹鋼的研究[J]. 劉繼冰,郭軍,季長濤,劉云旭.  鐵合金. 2010(01)
[5]不銹鋼熔體中氮溶解度的熱力學(xué)計算模型[J]. 李花兵,姜周華.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(05)
[6]高氮奧氏體不銹鋼的氮化物析出及其對焊接性影響[J]. 夏明生,田志凌,彭云,馬成勇.  焊接學(xué)報. 2005(12)
[7]高氮不銹鋼研究的發(fā)展近況[J]. 陳志強.  寶鋼技術(shù). 2005(05)
[8]200系列(錳系)不銹鋼發(fā)展前景[J]. 嚴(yán)旺生.  中國錳業(yè). 2004(02)
[9]開發(fā)和推廣200系列不銹鋼[J]. 徐效謙.  金屬制品. 2003(03)
[10]超級高氮奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能及氮的影響[J]. 郎宇平,康喜范.  鋼鐵研究學(xué)報. 2001(01)



本文編號：2901580