本文關鍵詞：高氮鋼MIG焊焊縫增氮及接頭組織性能研究

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【摘要】：高氮奧氏體不銹鋼中因固溶過飽和的氮元素而具備良好的力學性能,抗拉強度高、耐腐蝕性好、加工硬化能力強;同時利用氮作為奧氏體化元素,可節(jié)省大量的貴重的鎳元素。高氮鋼應用前景廣闊,然而一種鋼材能否應用還取決于其是否具有良好的焊接性。研究表明,高氮鋼的焊縫和熱影響區(qū)易出現(xiàn)氮損失現(xiàn)象,使接頭力學性能降低,如何解決上述問題,使接頭保持這種不銹鋼的力學性能,是高氮鋼能否廣泛使用的關鍵。針對上述問題,本文利用Mn N顆粒使焊縫合金化和優(yōu)化保護氣體開展了MIG焊試驗,母材分別為軋制態(tài)的16mm厚板和3mm厚固溶態(tài)薄板,所用焊絲為HCr20Ni10Mn7Mo,研究了不同條件下焊接接頭的組織和性能。試驗結果表明,對于所采用的焊絲,在常規(guī)工藝下熔敷所獲得的組織為奧氏體和樹枝狀分布的δ-鐵素體,添加適當量的Mn N可獲得單一的奧氏體組織,對其氮元素含量進行測定,發(fā)現(xiàn)添加Mn N粉末后焊縫氮含量可達0.3%左右,利用XRD等分析,結果表明氮元素以固溶態(tài)存在;利用該工藝對高氮鋼薄板進行MIG對焊,接頭的抗拉強度提升80MPa,并且保持了良好的塑韌性。對保護氣體進行優(yōu)化,結果表明在保護氣體中加入少量的氧化性氣體,可使熔敷金屬中氮元素的含量得到明顯的提升,但對其作用機理,仍需進行進一步的研究;對高氮鋼薄板進行試驗,結果表明保護氣中氮氣分壓高,所得焊縫中氮元素較多,接頭抗拉強度較高,最高可達830MPa;對熱影響區(qū)的氮含量測定表明,熱影響區(qū)存在氮元素損失的現(xiàn)象,主要以氣孔形式存在于晶界,但并不嚴重,其力學性能降低的主要原因為組織粗化,同時表明保護氣中添加氮氣不能阻止熱影響區(qū)氮的損失。對軋制態(tài)的厚板開雙V型坡口進行MIG焊,焊后對熱影響區(qū)的組織分析,結果表明,因在氮化物析出敏感溫度區(qū)間停留時間較短,未出現(xiàn)Cr2N等,但發(fā)生回復再結晶,經(jīng)軋制出現(xiàn)的帶狀織構消失,形成六邊形的奧氏體組織,同時出現(xiàn)大量的退火孿晶組織;對接頭進行沖擊試驗,結果表明熔合區(qū)為接頭力學性能的薄弱環(huán)節(jié),對斷口分析表明熔合區(qū)中存在有氮化物析出產(chǎn)生的硬脆相。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11

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本文編號：1231575