本文關(guān)鍵詞：B-HARD360高強(qiáng)耐磨鋼GMAW“低強(qiáng)匹配”焊接接頭的強(qiáng)韌性研究

  更多相關(guān)文章： 低合金高強(qiáng)鋼 強(qiáng)韌性匹配 針狀鐵素體 斷裂機(jī)制

【摘要】：低合金高強(qiáng)耐磨鋼因其高耐磨性、高強(qiáng)韌性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于橋梁建筑、工程機(jī)械和車(chē)輛船舶等重要行業(yè)。近年來(lái),我國(guó)低合金高強(qiáng)耐磨鋼的研發(fā)和生產(chǎn)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,逐步縮小與國(guó)外同等產(chǎn)品質(zhì)量和性能上的差距。焊接是工程領(lǐng)域不可或缺的加工制造方式,因此對(duì)于此類(lèi)鋼焊接的研究必不可少。低合金高強(qiáng)鋼的焊接情況復(fù)雜多變,強(qiáng)韌性不匹配、熱影響區(qū)脆化及軟化問(wèn)題比較突出,成為限制此類(lèi)高強(qiáng)鋼提高生產(chǎn)效率和在焊接結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。本文針對(duì)國(guó)產(chǎn)B-HARD360低合金高強(qiáng)耐磨鋼在不預(yù)熱的條件下,采用熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)方法進(jìn)行焊接試驗(yàn),并對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能及顯微組織進(jìn)行研究,建立焊接參數(shù)、焊接材料、顯微組織及力學(xué)性能之間的關(guān)系。B-HARD360鋼接頭設(shè)計(jì)采用V型對(duì)接接頭(帶墊板)的形式,選用“低強(qiáng)匹配”焊絲,用C02氣體保護(hù)焊方法進(jìn)行焊接。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明,拉伸試樣均斷裂于焊縫。隨著焊接熱輸入從9.7kJ/cm增加到15.5kJ/cm,接頭的平均抗拉強(qiáng)度從694MPa下降到658MPa。沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明,室溫時(shí),焊接熱輸入對(duì)焊縫區(qū)沖擊韌性的影響較小,沖擊吸收功在130J以上,表現(xiàn)出較優(yōu)異的沖擊韌性。當(dāng)試驗(yàn)溫度為0℃及-20℃時(shí),焊縫的沖擊韌性值隨著熱輸入的增加而逐漸減�。划�(dāng)試驗(yàn)溫度下降到-40℃時(shí),熱輸入為12.9kJ/cm時(shí)接頭焊縫區(qū)的沖擊韌性值最高,平均沖擊吸收功達(dá)到98J；熱輸入為15.5kJ/cm時(shí)焊縫區(qū)的沖擊韌性值最低,平均為68J。從焊縫到熱影響區(qū)再到母材,顯微硬度先升高再降低,最后達(dá)到母材的硬度水平。焊縫的平均硬度較低(220HV-240HV);硬度的峰值出現(xiàn)在離熔合線一定距離的熱影響區(qū)粗晶區(qū)；均存在一定范圍的軟化區(qū),不同熱輸入條件下熱影響區(qū)的軟化程度相當(dāng),約為220HV。先焊焊道熱影響區(qū)的淬硬區(qū)域消失,焊縫以及軟化區(qū)的軟化程度因受后焊焊道的熱作用而進(jìn)一步增加。采用金相顯微鏡及掃描電鏡研究了B-HARD360鋼接頭的顯微組織、沖擊斷口形貌及夾雜物成分等。焊縫組織均由先共析鐵素體、側(cè)板條鐵素體和針狀鐵素體組成。隨著焊接熱輸入的增加,焊縫中針狀鐵素體的含量逐漸降低。焊接熱輸入從9.7kJ/cm增加到15.5kJ/cm時(shí),針狀鐵素體的含量由79.7%下降到69.3%。熱影響區(qū)粗晶區(qū)為低碳馬氏體組織,隨著熱焊接輸入的增加,晶粒發(fā)生粗化。大熱輸入下有上貝氏體、M/A組元等組織出現(xiàn),這會(huì)對(duì)粗晶區(qū)的力學(xué)性能帶來(lái)不利的影響。回火區(qū)有碳化物聚集析出,成為焊接接頭的軟化區(qū)；隨著焊接熱輸入的增加,先焊焊道的熱影響區(qū)軟化區(qū)晶粒粗化,碳化物進(jìn)一步聚集析出。對(duì)不同熱輸入條件下各溫度的沖擊斷口形貌的分析表明,沖擊斷口纖維區(qū)為韌窩斷裂特征,放射區(qū)則為韌窩斷裂和解理斷裂的混合斷裂特征。隨試驗(yàn)溫度的降低,斷口斷裂方式發(fā)生從韌窩+準(zhǔn)解理向準(zhǔn)解理+解理的轉(zhuǎn)變。焊接熱輸入較大時(shí),焊縫金屬在低溫下的解理小刻面尺寸更大,解理裂紋擴(kuò)展更容易,沖擊吸收功顯著減小。本文研究了不預(yù)熱條件下B-HARD360低合金高強(qiáng)鋼“低強(qiáng)匹配”焊接接頭的力學(xué)性能及顯微組織,為此類(lèi)鋼的不預(yù)熱焊接提供了試驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ),以利于其推廣和應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：低合金高強(qiáng)鋼 強(qiáng)韌性匹配 針狀鐵素體 斷裂機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG407
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 課題背景14-15
• 1.2 低合金高強(qiáng)耐磨鋼的應(yīng)用15-19
• 1.2.1 低合金高強(qiáng)耐磨鋼的類(lèi)型15-17
• 1.2.2 低合金高強(qiáng)耐磨鋼的性能17-18
• 1.2.3 低合金高強(qiáng)耐磨鋼的應(yīng)用領(lǐng)域18-19
• 1.3 低合金高強(qiáng)耐磨鋼的焊接19-27
• 1.3.1 焊接特點(diǎn)19-20
• 1.3.2 接頭強(qiáng)度匹配20-22
• 1.3.3 熱影響區(qū)軟化22-23
• 1.3.4 顯微組織及沖擊韌性23-27
• 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容27-28
• 第2章 試驗(yàn)材料及研究方法28-36
• 2.1 試驗(yàn)材料28-30
• 2.1.1 B-HARD360母材28-29
• 2.1.2 焊絲29-30
• 2.2 焊接工藝30-31
• 2.2.1 接頭設(shè)計(jì)30
• 2.2.2 焊接工藝參數(shù)30-31
• 2.3 力學(xué)性能測(cè)試31-34
• 2.3.1 沖擊試驗(yàn)31-33
• 2.3.2 拉伸試驗(yàn)33-34
• 2.3.3 顯微硬度測(cè)試34
• 2.4 顯微組織觀察34-35
• 2.4.1 金相組織觀察34
• 2.4.2 掃描電鏡分析34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 焊接熱輸入對(duì)B-HARD360接頭強(qiáng)韌性的影響36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響36-38
• 3.3 對(duì)焊縫沖擊韌性的影響38-39
• 3.4 接頭的顯微硬度分布39-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 B-HARD360接頭組織對(duì)強(qiáng)韌性的影響46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 焊縫的顯微組織46-51
• 4.3 粗晶區(qū)(過(guò)熱區(qū))的顯微組織51-53
• 4.4 回火區(qū)的顯微組織53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第5章 B-HARD360接頭的斷裂機(jī)制56-70
• 5.1 引言56
• 5.2 斷口宏觀形貌56-60
• 5.3 斷口微觀分析60-68
• 5.3.1 延性斷裂斷口特征60-62
• 5.3.2 脆性斷裂斷口特征62-63
• 5.3.3 熱輸入對(duì)斷裂方式的影響63-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 第6章 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文78-79
• 學(xué)位論文評(píng)閱答辯請(qǐng)況表79

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