【摘要】：利用摩擦焊對(duì)700 MPa級(jí)超細(xì)晶粒鋼抽油桿進(jìn)行焊接。試驗(yàn)結(jié)果表明:超細(xì)晶粒鋼具有良好的摩擦焊焊接性,但需要嚴(yán)格控制其工藝參數(shù)。選取焊接工藝參數(shù)為摩擦壓力60 MPa、摩擦?xí)r間3 s、頂鍛壓力120 MPa、頂鍛時(shí)間1 s時(shí),可有效抑制晶粒長(zhǎng)大。摩擦?xí)r間是影響軸向縮短量的最主要工藝參數(shù)。超細(xì)晶粒鋼摩擦焊接頭主要由焊縫、熱力影響區(qū)和熱影響區(qū)組成。熱影響區(qū)出現(xiàn)了輕微的晶粒長(zhǎng)大,最大晶粒直徑為9~11μm;摩擦焊接頭HAZ顯微硬度較母材降低4.13%,拉伸強(qiáng)度最高可達(dá)715 MPa,斷面伸長(zhǎng)率22%,斷面收縮率68%,沖擊韌性可達(dá)98 J,呈典型的韌性斷裂。
【圖文】：

和接頭整體力學(xué)性能的下降是主要問(wèn)題［3-6］。筆者利用摩擦焊對(duì)700MPa級(jí)超細(xì)晶粒鋼抽油桿進(jìn)行焊接，嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，減少高溫停留時(shí)間，加強(qiáng)頂鍛壓力，可以有效地降低超細(xì)晶粒鋼焊接接頭晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)。1試驗(yàn)材料及方法所用材料為通過(guò)成分微合金化和熱機(jī)軋制技術(shù)(TMCP)生產(chǎn)的熱軋態(tài)Φ13mm直圓棒料，工件直線度經(jīng)人工矯直調(diào)整小于直徑的1%。母材組織為鐵素體+細(xì)珠光體，實(shí)際晶粒度達(dá)到了12級(jí)，鐵素體平均晶粒尺寸為5～7μm。材料的化學(xué)成分及其力學(xué)性能分別見(jiàn)表1、2，，圖1所示為母材的顯微組織形貌。表1母材化學(xué)成分Table1Chemicalcomponentsofbasemetal元素CMnNiSiPSVAl含量0.211.370.040.130.0150.0050.030.047表2母材力學(xué)性能參數(shù)Table2Mechanicalpropertiesofbasemetal性能抗拉強(qiáng)度σb/MPa屈服強(qiáng)度σs/MPa延伸率δ/%收縮率Ψ/%顯微硬度/HV沖擊韌性Ak/J標(biāo)準(zhǔn)≥620≥22≥52實(shí)測(cè)6805902567.521898圖1母材顯微組織照片F(xiàn)ig．1Microstructureofbasemetal由于超細(xì)晶粒鋼本身的特性，本試驗(yàn)中嚴(yán)格控制試驗(yàn)參數(shù)，具體選取的試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表3。表3超細(xì)晶粒鋼摩擦焊試驗(yàn)方案Table3Frictionweldingexperimentschemeforultrafinegrainedsteel試驗(yàn)序號(hào)摩擦壓力p1/MPa摩擦?xí)r間t1/s頂鍛壓力p2/MPa頂鍛時(shí)間t2/s1401801240310023405120346011003560312016605802780112028803803980510012試驗(yàn)結(jié)果及其分析對(duì)焊好的試樣觀測(cè)飛邊形貌和軸向縮短量，并進(jìn)行接頭顯微組織觀察;按照GB/T228.1－2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行拉伸試驗(yàn);按照GB/T229－2007《夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行室溫沖擊試驗(yàn)。2.1接頭宏觀?

ultrafinegrainedsteel試驗(yàn)序號(hào)摩擦壓力p1/MPa摩擦?xí)r間t1/s頂鍛壓力p2/MPa頂鍛時(shí)間t2/s1401801240310023405120346011003560312016605802780112028803803980510012試驗(yàn)結(jié)果及其分析對(duì)焊好的試樣觀測(cè)飛邊形貌和軸向縮短量，并進(jìn)行接頭顯微組織觀察;按照GB/T228.1－2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)方法》進(jìn)行拉伸試驗(yàn);按照GB/T229－2007《夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行室溫沖擊試驗(yàn)。2.1接頭宏觀形貌分析焊接后選取典型接頭進(jìn)行對(duì)比，焊接規(guī)范偏弱、適中和偏強(qiáng)的接頭形貌見(jiàn)圖2。圖2焊接規(guī)范偏弱、適中、偏強(qiáng)接頭形貌Fig．2Jointmorphologieswithweak，middleandstrongweldingconditions由圖2(a)可見(jiàn)，當(dāng)焊接規(guī)范偏弱時(shí)，摩擦壓力孝摩擦?xí)r間短，接頭加熱不完全，接頭未形成完整的塑性變形層，頂鍛壓力孝頂鍛時(shí)間短，飛邊較小且有直立傾向。由圖2(b)可見(jiàn)，當(dāng)焊接規(guī)范適中時(shí)，能形成形狀完整、封閉圓滑的飛邊，且翻邊完整。當(dāng)焊接規(guī)范偏強(qiáng)時(shí)，形成了很厚的變形層和塑性金屬區(qū)，較大的頂鍛力導(dǎo)致接頭失穩(wěn)，形成了粗大且不對(duì)稱的飛邊(圖2(c))。在材料性能和工件形狀一定的條件下，軸向縮短量反映了焊接工藝參數(shù)對(duì)摩擦焊的綜合作用效果。經(jīng)過(guò)測(cè)量，1～9號(hào)試樣的軸向縮短量分別為2.8、5.1、7.8、4.8、8.2、9.6、7.6、8.8和11.8mm。對(duì)比工藝參數(shù)可知，在本試驗(yàn)條件下，對(duì)摩擦焊接頭166中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2015年6月

【參考文獻(xiàn)】

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1 毛信孚,傅莉,尚高鋒,趙仁存,史弼;S135鉆桿的摩擦焊接、熱處理對(duì)其組織與性能的影響[J];航空材料學(xué)報(bào);2004年01期

2 傅彥青;馬志新;段斌;劉菲;李業(yè)績(jī);程美潔;李俠;馬德志;;HRB400級(jí)細(xì)晶高強(qiáng)鋼筋電渣壓力焊接頭的組織及力學(xué)性能[J];焊接技術(shù);2009年11期

3 李擘,趙玉珍,史耀武,田志凌;高強(qiáng)度細(xì)晶粒碳素鋼焊接接頭熔合區(qū)附近的顯微組織及精細(xì)結(jié)構(gòu)[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2003年05期

4 楊振國(guó),張繼明,李守新,褚作明,惠衛(wèi)軍,翁宇慶;42CrMoVNb細(xì)晶高強(qiáng)鋼的疲勞行為[J];金屬學(xué)報(bào);2004年04期

5 王志奮;關(guān)云;李平和;陳慶豐;;超細(xì)晶貝氏體鋼組織的晶界特征和晶粒尺寸[J];中國(guó)體視學(xué)與圖像分析;2007年02期

【共引文獻(xiàn)】

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1 雷毅,余圣甫,許曉鋒;我國(guó)微米級(jí)超細(xì)晶粒鋼焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J];兵器材料科學(xué)與工程;2005年03期

2 毛信孚;劉小文;王玉;馮紅超;;碳素結(jié)構(gòu)鋼與高速工具鋼摩擦焊與閃光焊接頭的組織和性能[J];材料工程;2006年12期

3 趙陽(yáng);陳禮清;劉相華;;一種新型非調(diào)質(zhì)鋼彎曲疲勞性能的試樣尺寸效應(yīng)[J];材料研究學(xué)報(bào);2009年04期

4 張敏,王為波,安強(qiáng),周永欣,呂振林;高錳鋼鐵路轍叉表面龜裂剝落機(jī)理分析[J];機(jī)械工程材料;2005年09期

5 劉秉余;于景媛;李寶綿;崔建忠;;熱沖壓加工對(duì)QSS400橋殼鋼彎曲疲勞性能的影響[J];機(jī)械工程材料;2009年05期

6 闕石生;梁益龍;趙飛;;夾雜物尺寸及位置對(duì)51CrV4彈簧鋼疲勞壽命的影響[J];機(jī)械工程材料;2011年07期

7 付杰;董炎鋒;付廣柱;;熱處理對(duì)提高疲勞強(qiáng)度與修復(fù)疲勞裂紋的影響[J];熱處理技術(shù)與裝備;2014年06期

8 毛信孚;石僖民;焦健民;馬富強(qiáng);;Cr12MoV鋼制柱塞裂紋萌生斷裂破損的原因分析[J];航空精密制造技術(shù);2012年02期

9 毛信孚;傅莉;劉申城;常學(xué)斌;;地質(zhì)鉆桿的摩擦焊接和熱處理[J];航空制造技術(shù);2007年05期

10 張杰;蔡慶伍;樊艷秋;武會(huì)賓;;回火溫度對(duì)E690海洋用鋼組織和顯微硬度的影響[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2012年04期

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1 李業(yè)績(jī);程美潔;李俠;劉菲;付彥青;馬德志;段斌;;細(xì)晶高強(qiáng)鋼筋CO_2氣保焊焊后力學(xué)性能及組織的研究[A];全國(guó)焊接工程創(chuàng)優(yōu)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C];2011年

2 李業(yè)績(jī);李娜;付彥青;劉菲;李俠;程美潔;;細(xì)晶高強(qiáng)鋼筋CO_2氣保焊焊后力學(xué)性能及組織的研究[A];'2012中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大會(huì)論文集[C];2012年

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3 張繼旺;高速列車車軸鋼超長(zhǎng)壽命疲勞可靠性及強(qiáng)度改善方法[D];西南交通大學(xué);2011年

4 翟建明;金屬材料經(jīng)硫化氫腐蝕后的疲勞可靠性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

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1 孫宜強(qiáng);高強(qiáng)度低碳貝氏體鋼組織與強(qiáng)化機(jī)理[D];武漢科技大學(xué);2011年

2 王為波;ZG-Mn13鐵路轍叉表面剝落機(jī)理及其性能改進(jìn)研究[D];西安理工大學(xué);2006年

3 程廣福;細(xì)晶粒TC4鈦合金TIG焊HAZ晶粒長(zhǎng)大及組織轉(zhuǎn)變規(guī)律[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 劉強(qiáng);層狀超細(xì)晶—納米晶低碳鋼拉—拉疲勞的數(shù)值模擬研究[D];燕山大學(xué);2010年

5 張博;層狀超細(xì)晶低碳鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率研究[D];燕山大學(xué);2010年

6 周玉華;51CrV4彈簧鋼中的夾雜物對(duì)其性能的影響[D];南京理工大學(xué);2010年

7 張旭;高品質(zhì)彈簧鋼中夾雜物低熔點(diǎn)控制研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

8 楊延輝;高溫滲碳齒輪鋼的組織及疲勞性能研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

9 楊遠(yuǎn)龍;石油鉆桿焊接接頭水霧熱處理裝置制備及熱處理工藝研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2014年

10 臧曉良;超低碳微合金鋼貝氏體相變行為研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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1 隋少華，宋天革;低合金高強(qiáng)度鋼焊縫金屬夾雜物與針狀鐵素體形核的研究[J];鞍鋼技術(shù);1996年08期

2 田志凌,何長(zhǎng)紅,張曉牧,鄒剛,屈朝霞;400MPa級(jí)超細(xì)晶粒鋼的焊接[J];焊接學(xué)報(bào);2001年06期

3 何長(zhǎng)紅,彭云,田志凌,楊忠民;400MPa級(jí)超細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋焊接接頭的組織和性能[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2004年06期

4 ;細(xì)晶粒普碳鋼鋼筋的開(kāi)發(fā)[J];酒鋼科技;2006年03期

5 李鳳照,敖青,顧英妮,姜江,孫東升,戴吉巖,彭紅櫻;貝氏體精細(xì)結(jié)構(gòu)的透射電鏡觀察[J];金屬學(xué)報(bào);1997年03期

6 陳家光,李忠;電子背散射衍射在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2000年02期

7 徐寅;我國(guó)400MPa熱軋帶肋鋼筋應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展建議[J];軋鋼;2002年04期

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1 宋立秋;;國(guó)內(nèi)外超細(xì)晶粒鋼研究及發(fā)展趨勢(shì)[J];四川冶金;2012年02期

2 陸龍生;李軍輝;;高強(qiáng)高韌耐蝕細(xì)晶粒特種鋼筋生產(chǎn)技術(shù)研究概述[J];現(xiàn)代制造工程;2012年06期

3 張貴鋒;張建勛;;日本關(guān)于超細(xì)晶粒鋼制備與焊接新工藝的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2005年09期

4 張貴鋒;苗慧霞;張建勛;裴怡;;超細(xì)晶粒鋼制備技術(shù)及工程應(yīng)用[J];電焊機(jī);2007年11期

5 朱健;郭魁文;王秉新;;超細(xì)晶粒鋼的疲勞性能[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2009年12期

6 劉東升;李冉;陳少慧;;沙鋼細(xì)晶粒熱軋薄帶鋼的研究和工業(yè)生產(chǎn)[J];鋼鐵;2011年11期

7 李廣龍;姚圣杰;李文斌;郭曉波;;超細(xì)晶粒鋼的生產(chǎn)工藝及發(fā)展概況[J];鞍鋼技術(shù);2012年01期

8 張旭東,陳武柱,王成;超細(xì)晶粒鋼激光焊接接頭的組織性能研究[J];應(yīng)用激光;2000年03期

9 張貴鋒;苗慧霞;張建勛;裴怡;肖克民;楊永興;;超細(xì)晶粒鋼的焊接方法及接頭組織特征[J];焊管;2007年02期

10 王海燕;王香彬;宋素格;王超海;向華;崔占利;;超細(xì)晶粒鋼熱軋生產(chǎn)工藝及力學(xué)性能研究[J];冶金叢刊;2014年02期

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1 田志凌;;超細(xì)晶粒鋼(超級(jí)鋼)的發(fā)展與焊接[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

2 宋紅梅;鄭芳;丁樺;;寶鋼碳錳超細(xì)晶粒鋼的研制及應(yīng)用[A];中國(guó)金屬學(xué)會(huì)2003中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（4）[C];2003年

3 丁瑋;王振云;;細(xì)晶粒高強(qiáng)度鋼的沖擊磨損性能研究[A];2008年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨甘肅省學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2008年

4 劉勇;佘廣夫;陳繼林;宋立秋;;超細(xì)晶粒鋼熱軋生產(chǎn)工藝研究[A];中國(guó)金屬學(xué)會(huì)2003中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（4）[C];2003年

5 王振云;丁瑋;;馬氏體/貝氏體雙相細(xì)晶粒鋼的組織與性能研究[A];2008年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨甘肅省學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2008年

6 田志凌;何長(zhǎng)紅;張曉牧;鄒剛;屈朝霞;;400MPa級(jí)超細(xì)晶粒鋼焊接接頭性能研究[A];第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2001年

7 宋洪偉;史弼;王聰;張俊寶;李健;季思凱;曹涵清;;一種新型亞微米超細(xì)晶粒鋼[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

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1 ;攀鋼超細(xì)晶粒鋼合格率達(dá)100％[N];中國(guó)冶金報(bào);2002年

2 郭廷杰;日立裝備成功開(kāi)發(fā)超微細(xì)晶粒鋼接合技術(shù)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

3 茅益明譯;超細(xì)晶粒鋼的工業(yè)前景[N];中國(guó)冶金報(bào);2001年

4 唐詩(shī)全;超細(xì)晶粒鋼首輪試驗(yàn)成功[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2002年

5 記者 梁毅 張麗君;鞍鋼超細(xì)晶粒鋼技術(shù)取得新突破[N];中國(guó)冶金報(bào);2004年

6 李廣龍 姚圣杰;促進(jìn)高強(qiáng)度、高韌性超細(xì)晶粒鋼開(kāi)發(fā)應(yīng)用[N];中國(guó)冶金報(bào);2012年

7 唐詩(shī)全;攀鋼研制超細(xì)晶粒鋼[N];中國(guó)冶金報(bào);2001年

8 劉芳;瞄準(zhǔn)高端產(chǎn)品 開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)[N];中國(guó)冶金報(bào);2004年

9 馬志軍 張全剛;安鋼低合金超細(xì)晶粒鋼深受用戶好評(píng)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2004年

10 肖英龍;熱軋過(guò)程冶金技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

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1 王維斌;超細(xì)晶粒鋼直流電阻閃光對(duì)焊過(guò)程數(shù)值模擬及接頭組織性能預(yù)測(cè)[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

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1 彭乃康;外加交變磁場(chǎng)對(duì)超細(xì)晶粒鋼點(diǎn)焊質(zhì)量的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 尹月;外加直流磁場(chǎng)對(duì)超細(xì)晶粒鋼點(diǎn)焊質(zhì)量的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 程廣福;細(xì)晶粒TC4鈦合金TIG焊HAZ晶粒長(zhǎng)大及組織轉(zhuǎn)變規(guī)律[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 丁瑋;細(xì)晶粒高強(qiáng)度鋼的組織及耐磨性研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2007年

5 徐春華;800MPa超細(xì)晶粒鋼焊接接頭組織和性能控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 崔玉林;細(xì)晶粒TC4鈦合金焊接溫度場(chǎng)模擬及晶粒長(zhǎng)大規(guī)律研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2554720