本文關(guān)鍵詞：F69A4-ECM4-M4金屬芯埋弧焊絲及熱輸入對熔敷金屬強(qiáng)韌性影響的研究

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【摘要】：埋弧焊具有生產(chǎn)效率高,焊縫成型好,自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),成為厚板平焊的首選方法。埋弧焊接高強(qiáng)鋼時(shí),焊縫金屬的晶粒尺寸可達(dá)母材晶粒尺寸的15倍左右,從而造成了焊縫金屬的低溫沖擊韌性不足母材的1/3,嚴(yán)重制約了埋弧焊在高強(qiáng)鋼中的廣泛應(yīng)用。金屬芯埋弧焊絲兼?zhèn)渌幮竞附z調(diào)整合金成分靈活、成型美觀、低飛濺和實(shí)芯焊絲擴(kuò)散氫低、熔敷效率高、造渣量少等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用在高強(qiáng)鋼的焊接中。因此,開發(fā)高強(qiáng)鋼焊接用金屬芯埋弧焊絲,并研究其熔敷金屬組織轉(zhuǎn)變,以提高熔敷金屬的沖擊韌性具有重要的工程意義。針對以上問題,研制了一種型號為AWS A5.23/A5.23M F69A4-ECM4-M4的金屬芯埋弧焊絲,熔敷金屬抗拉強(qiáng)度733MPa, 40℃平均沖擊吸收功值139J,所測試的力學(xué)性能指標(biāo)符合AWSA5.23/A5.23M:2011《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑規(guī)范》要求。在此基礎(chǔ)上,研究了合金元素Mn、Ce及焊接熱輸入對熔敷金屬微觀組織和力學(xué)性能的影響。通過對熔敷金屬的拉伸、沖擊試驗(yàn)對其力學(xué)性能進(jìn)行了測試,采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡對微觀組織進(jìn)行觀察,結(jié)果表明:在試驗(yàn)焊接參數(shù)范圍內(nèi),隨著Mn含量的增加,熔敷金屬強(qiáng)度提高,但含量過高會(huì)導(dǎo)致沖擊吸收功明顯下降,因此Mn含量應(yīng)控制在1.5%-2.5%之間;隨著合金元素Ce含量的增加,微小夾雜物的含量增加,針狀鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)增多,所形成的針狀鐵素體的比例也隨之增大,當(dāng)Ce含量超過0.035%時(shí),夾雜物尺寸變大,不利于針狀鐵素體的形核,因此, 40℃沖擊吸收功先增加后減小,而熔敷金屬強(qiáng)度變化不太明顯。在試驗(yàn)范圍內(nèi),隨著焊接熱輸入的增大,熔敷金屬強(qiáng)度變化不明顯, 40℃沖擊吸收功逐漸減小。在熱輸入較低時(shí),熔敷金屬微觀組織以針狀鐵素體和細(xì)小致密的板條貝氏體為主,粒狀貝氏體占有較小的比例;當(dāng)熱輸入逐漸增大時(shí),板條貝氏體與針狀鐵素體的數(shù)量減少,組織尺寸也由細(xì)小變成粗大。沖擊斷口韌窩中夾雜物主要如下:Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、MnO、FeO、Fe2O3,或其幾種復(fù)合化合物組成。最后,對自制型號為F69A4-ECM4-M4金屬芯埋弧焊絲與市售的同一類型實(shí)芯焊絲在相同焊接參數(shù)下進(jìn)行了熔敷金屬焊接試驗(yàn),并對熔敷金屬的力學(xué)性能、熔敷率、熔敷效率和電弧穩(wěn)定性對比與評價(jià)。結(jié)果表明,自制不同配方的金屬芯埋弧焊絲均具有較高的熔敷率和熔敷效率,良好的脫渣性能,工藝性能較好,力學(xué)性能符合AWS標(biāo)準(zhǔn)要求,能夠滿足實(shí)際焊接生產(chǎn)的需要,其中自制焊絲2#和4#電弧穩(wěn)定性最佳。所設(shè)計(jì)的金屬芯埋弧焊絲具有較好的焊接工藝性能和力學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：金屬芯埋弧焊絲 熔敷金屬 低溫韌性 焊接熱輸入 工藝性能
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG445;TG42
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題的背景和意義10-11
• 1.2 低合金高強(qiáng)鋼材料的強(qiáng)韌化11-12
• 1.3 低合金高強(qiáng)鋼焊接材料熔敷金屬的強(qiáng)韌化12-17
• 1.3.1 合金元素對熔敷金屬中的微觀組織和力學(xué)性能的影響12-15
• 1.3.2 夾雜物對熔敷金屬中針狀鐵素體的影響15-16
• 1.3.3 冷卻速率對形成針狀鐵素體的影響16
• 1.3.4 焊接熱循環(huán)對接頭強(qiáng)韌性的影響16-17
• 1.4 論文的意義17-18
• 1.5 主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 試驗(yàn)材料及方法20-30
• 2.1 試驗(yàn)材料20-21
• 2.1.1 試驗(yàn)原材料20
• 2.1.2 焊接材料20-21
• 2.2 試驗(yàn)方法21-26
• 2.2.1 金屬芯埋弧焊絲的制造方法21-22
• 2.2.2 熔敷金屬焊接方法22-24
• 2.2.3 熔敷金屬力學(xué)性能分析24-25
• 2.2.4 熔敷金屬化學(xué)成分分析25
• 2.2.5 熔敷金屬?zèng)_擊斷口、夾雜物及顯微組織分析25-26
• 2.3 焊絲工藝評定實(shí)驗(yàn)方法26-30
• 2.3.1 焊絲電弧穩(wěn)定性評定方法26-27
• 2.3.2 脫渣性評定方法27-28
• 2.3.3 熔敷率及熔敷效率評定方法28-30
• 第3章 Mn、Ce對熔敷金屬微觀組織和力學(xué)性能的影響30-42
• 3.1 金屬芯中各種合金組分的確定30
• 3.2 高強(qiáng)鋼熔敷金屬合金系的設(shè)計(jì)30-32
• 3.3 合金元素對焊縫組織和性能的影響32-33
• 3.4 Mn對熔敷金屬組織和力學(xué)性能的影響33-37
• 3.4.1 熔敷金屬微觀組織的分析34-36
• 3.4.2 熔敷金屬力學(xué)性能分析36-37
• 3.5 Ce對熔敷金屬組織和力學(xué)性能的影響37-40
• 3.5.1 熔敷金屬微觀組織分析37-39
• 3.5.2 熔敷金屬力學(xué)性能分析39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第4章 熱輸入對熔敷金屬微觀組織和力學(xué)性能的影響42-54
• 4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)42-44
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析44-50
• 4.2.1 焊接熱輸入對力學(xué)性能的影響44-45
• 4.2.2 焊接熱輸入對斷口形貌的影響45-46
• 4.2.3 焊接熱輸入對顯微組織的影響46-50
• 4.3 熔敷金屬中的非金屬夾雜物分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 金屬芯埋弧焊絲綜合性能對比研究54-66
• 5.1 熔敷金屬力學(xué)性能評定及對比54-55
• 5.2 工藝性能評定及對比55-64
• 5.2.1 焊絲電弧穩(wěn)定性評定及對比55-62
• 5.2.2 熔敷率和熔敷效率評定和對比62-64
• 5.2.3 熔脫渣率評定及對比64
• 5.3 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-74
• 致謝74

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本文編號：822366