本文關(guān)鍵詞：SAF2507和Q235A異種鋼焊接接頭組織性能及模擬研究　出處：《太原科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：雙相不銹鋼因其組織兼具鐵素體和奧氏體,使其擁有的優(yōu)良抗腐蝕性和綜合的力學性能被人所認知,故而在石油運輸、海洋勘探等許多關(guān)乎國民經(jīng)濟命脈的重大領(lǐng)域起著舉足輕重的作用。實際應(yīng)用中,大量的儀器設(shè)備及大型工業(yè)制品都會需要使用到雙相不銹鋼與不同種類金屬之間的焊接構(gòu)件,這樣不僅可以得到優(yōu)良的工業(yè)結(jié)構(gòu)還可以提高材料的利用率�？墒�,因為不同種類金屬材料本身之間存在的化學成分及金屬特性等方面具備明顯的差別,像將雙相不銹鋼與碳鋼不同種類鋼施焊,接頭殘余應(yīng)力和凝固過渡層等問題在焊縫接頭處不可避免就會出現(xiàn),使得不同種類金屬之間的可焊性比同類型金屬困難的多。由于不同種類金屬之間存在化學成分、熱膨脹率等物理和化學性能的差異,因此在焊接接頭處產(chǎn)生脆性組織、析出相等焊接缺陷,嚴重降低焊接接頭的服役壽命�；诖�,本文重點針對SAF2507雙相不銹鋼和Q235A鋼不同種類的金屬施焊后探究焊縫接頭組織及性能并利用第一性原理計算模擬了碳元素在Q235A鋼熔合區(qū)表層擴散的行為,從原子視角出發(fā)闡述碳遷移層形成的機理。對比一下SAF2507雙相不銹鋼和Q235A鋼可焊性的特征,最后決定本文采取手工電弧焊(SMAW)的方法,選擇化學成分中Cr、Ni元素含量較高的ER2510焊條作為填充金屬實施焊接,通過金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)得到接頭處金屬的顯微結(jié)構(gòu)也是由鐵素體和奧氏體兩相組成的,與SAF2507雙相不銹鋼母材組織相類似,顯微硬度測試顯示接頭金屬硬度與SAF2507雙相不銹鋼母材硬度稍有差別但相差不大,符合對焊縫接頭實際使用標準的要求。使用光學金相顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析儀等儀器設(shè)備對Q235A鋼的熔合區(qū)、熱影響和焊縫接頭處的相組織及性能進行檢測分析。得到結(jié)論證實,在Q235A鋼熔合區(qū)界面,因為碳元素濃度的差異而使得碳元素在熔合區(qū)中發(fā)生擴散,靠近焊縫熔合線附近的位置出現(xiàn)貧碳區(qū)域和碳富集區(qū)域稱為增、脫碳層,在此區(qū)域發(fā)現(xiàn)Cr、Ni等合金元素呈現(xiàn)濃度梯度的分布。根據(jù)顯微硬度檢測結(jié)果顯示脫碳層區(qū)域硬度低于Q235A鋼母材,而增碳層區(qū)域與Q235A鋼母材和焊縫金屬相比,增碳層所占區(qū)域硬度超過上述兩區(qū)域硬度。利用第一性原理計算模擬碳原子在Q235A鋼熔合區(qū)表層發(fā)生遷移過程,為碳元素在熔合區(qū)表層發(fā)生擴散提供理論依據(jù)。計算結(jié)果表明,碳原子固溶于α-Fe(110)、α-Fe-Cr(110)表面結(jié)構(gòu)體系中,均形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);α-Fe-Cr-C(110)體系中隨著Cr含量的增加有利于減緩C在表界面的偏聚;C原子更易于偏聚于α-Fe(110)表界面,這一特點促使C更多的偏聚于碳鋼/奧氏體鋼界面的碳鋼一側(cè)。α-Fe-Cr(110)結(jié)構(gòu)表面的穩(wěn)定性逐漸增強,形成能力逐漸增大。
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11

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