本文關(guān)鍵詞：氫對(duì)高功率激光焊奧氏體不銹鋼力學(xué)性能影響的研究

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【摘要】：奧氏體不銹鋼的耐蝕性比較好,同時(shí)還具有無磁性、較高的韌性和塑性等方面的優(yōu)點(diǎn),它被廣泛應(yīng)用到常壓容器和生物理療工程、化學(xué)工程等領(lǐng)域。這些年來,它的使用范圍更加廣泛,在航空航天、醫(yī)療器械、核電工業(yè)等方面的使用越來越多。奧氏體不銹鋼的焊接方法比較多,但激光焊接具有傳統(tǒng)焊接無法比擬的優(yōu)點(diǎn),可以有效降低焊接的缺陷。不銹鋼厚板焊接工藝的研究就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。另外,由于厚板奧氏體不銹鋼的應(yīng)用環(huán)境非常惡劣,如海洋、太空、核電反應(yīng)堆等特殊環(huán)境,可能使不銹鋼厚板焊接件有氫脆傾向,因此探索氫對(duì)奧氏體不銹鋼焊接接頭力學(xué)性能的影響是很有意義的。本文簡要介紹了激光焊接的原理,并對(duì)影響激光焊接工藝的參數(shù)進(jìn)行分析與討論。根據(jù)中厚板奧氏體不銹鋼材料的一般物理特性,制定焊接10 mm 304奧氏體不銹鋼的方案,探索使其熔透時(shí)所需的激光功率、焊接速度、離焦量等參數(shù)的范圍。利用單因素試驗(yàn)方法對(duì)不銹鋼試樣進(jìn)行激光單面焊,通過對(duì)焊縫熔透性與表面形貌的觀察、焊縫硬度的測(cè)量、制作焊縫拉伸試樣研究焊縫力學(xué)性能等問題的研究,得出當(dāng)焊接工藝參數(shù)P=4.5 KW,v=4.5 mm/s,離焦量f為-2時(shí),可以熔透10 mm厚的奧氏體不銹鋼,得到良好的焊接接頭。為研究氫對(duì)不銹鋼焊接接頭力學(xué)性能的影響,要對(duì)焊縫拉伸試樣進(jìn)行電化學(xué)充氫。由電化學(xué)充氫可知,充氫電流I的大小和充氫時(shí)間t的長短對(duì)拉伸試樣的氫損程度有影響,探索拉伸試樣氫損程度最嚴(yán)重時(shí)的充氫參數(shù)。拉伸試樣的充氫電流I范圍為0.1m A~0.5 m A,充氫時(shí)間t范圍為24 h~120 h,充氫完畢后立即進(jìn)行拉伸試驗(yàn),觀察拉伸試樣斷口位置與形態(tài),討論拉伸試樣斷裂方式,分析拉伸試樣是否發(fā)生氫脆。經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)拉伸試樣在充氫電流為0.5 m A,充氫時(shí)間為120 h的條件下,不銹鋼焊縫受到的氫損最嚴(yán)重,拉伸試樣斷在焊縫處。通過對(duì)拉伸試樣斷口位置及斷口處組織成分的分析,得出焊縫和母材由于組織成分不同對(duì)氫的敏感性也不同及焊縫組織發(fā)生氫脆的機(jī)理。本文主要用到的實(shí)驗(yàn)儀器有金相顯微鏡、顯微硬度儀、掃描電鏡等,通過使用這些精密儀器可以觀察奧氏體不銹鋼厚板焊接接頭的顯微組織、硬度和力學(xué)性能及拉伸試樣的斷口特征等,再利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與討論。
【關(guān)鍵詞】：不銹鋼 激光焊接 氫脆 電化學(xué)充氫 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG456.7;TG407
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-30
• 1.1 引言12
• 1.2 不銹鋼的簡介12-15
• 1.2.1 不銹鋼的分類13
• 1.2.2 不銹鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 不銹鋼的焊接方法14-15
• 1.3 激光焊接定義及其研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 激光焊接的特點(diǎn)16-17
• 1.3.2 激光焊接的工作原理17-19
• 1.3.3 激光焊接的影響參數(shù)19-20
• 1.4 不銹鋼氫脆的研究現(xiàn)狀20-28
• 1.4.1 氫脆的基本理論20-26
• 1.4.2 不銹鋼氫脆事例26-27
• 1.4.3 不銹鋼氫脆機(jī)理27-28
• 1.5 本文的研究思路及研究內(nèi)容28-30
• 1.5.1 本文的研究思路28
• 1.5.2 本文的研究內(nèi)容28-30
• 第二章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及試驗(yàn)方案30-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料30
• 2.2 激光焊接設(shè)備30-32
• 2.2.1 激光器與焊接頭31-32
• 2.2.2 氣體保護(hù)裝置32
• 2.3 充氫設(shè)備32-33
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方案33-34
• 2.4.1 激光焊接工藝研究及其參數(shù)優(yōu)化方案33
• 2.4.2 充氫參數(shù)研究33-34
• 2.4.3 拉伸試樣力學(xué)性能與斷口形貌分析34
• 2.5 質(zhì)量檢測(cè)及其設(shè)備34-38
• 2.5.1 制樣34-35
• 2.5.2 顯微組織檢測(cè)35
• 2.5.3 硬度試驗(yàn)35-36
• 2.5.4 制作拉伸試樣36-38
• 第三章 激光焊接不銹鋼工藝參數(shù)及焊縫質(zhì)量研究38-54
• 3.1 不銹鋼激光焊接參數(shù)38-39
• 3.2 不銹鋼激光焊接焊縫質(zhì)量分析39-51
• 3.2.1 宏觀質(zhì)量39-42
• 3.2.2 顯微觀組織分析42-48
• 3.2.3 顯微硬度48-51
• 3.3 焊接接頭力學(xué)性能分析51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 拉伸試樣電化學(xué)充氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-64
• 4.1 充氫拉伸試樣的力學(xué)性能57-58
• 4.2 拉伸試樣斷口形貌58-60
• 4.3 拉伸試樣脆斷機(jī)理60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 主要結(jié)論64-65
• 5.2 后期研究展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果70-71
• 致謝71-72

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