【摘要】：低合金高強(qiáng)鋼(HSLA)因其高強(qiáng)度,高韌性和成本低等優(yōu)點(diǎn)別廣泛應(yīng)用于機(jī)械、橋梁和車輛等領(lǐng)域。但高強(qiáng)度鋼焊接難度較大,焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)的諸多缺陷,很大程度限制了高強(qiáng)鋼在焊接結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用,所以在某些特殊結(jié)構(gòu)件中需要對(duì)焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理,改善焊接接頭的組織,從而提高焊接接頭的綜合性能。低合金高強(qiáng)鋼傳統(tǒng)的熱處理方式主要是淬火-回火或正火-回火工藝,以獲得馬氏體組織、貝氏體組織或針狀鐵素體組織,進(jìn)而保證鋼材具有良好的強(qiáng)韌性。本文主要研究不同熱處理工藝(直接淬火、淬火+回火和淬火+配分熱處理)對(duì)Q460D鋼焊接接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)表明:淬火-配分工藝可以在塑性和硬度損失較小的情況下,通過(guò)改變室溫組織從而提高材料的強(qiáng)度,從而改善材料的綜合性能。懫用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)等組織分析方法,及室溫拉伸、維氏硬度等力學(xué)性能測(cè)試手段對(duì)焊接接頭的組織和力學(xué)性能進(jìn)行分析,研究初始奧氏體化溫度、淬火溫度、碳配分溫度和碳配分時(shí)間對(duì)焊接接頭組織和性能影響,并通過(guò)與傳統(tǒng)工藝進(jìn)行比較,探討QP工藝對(duì)焊接接頭組織和性能的影響規(guī)律。隨奧氏體化溫度升高,室溫組織中的殘余鐵素體含量減少,細(xì)小的馬奧島組織增多且隨溫度升高顆粒長(zhǎng)大。焊接接頭的抗拉強(qiáng)度降低、延伸率有升高趨勢(shì),拉伸斷口具有明顯的韌性特征;兩相區(qū)奧氏體化之后,隨著淬火溫度升高,馬氏體含量減少,室溫下殘余奧氏體含量也減少,顆粒狀的馬奧島組織增多�？估瓘�(qiáng)度隨著初淬溫度升高而減低,延伸率變化趨勢(shì)相反。在配分過(guò)程中,隨著配分時(shí)間延長(zhǎng),殘留奧氏體含量減少,抗拉強(qiáng)度逐漸降低,延伸率呈現(xiàn)升高趨勢(shì),在配分10s之后,碳化物增多,分布于鐵素體晶界和基體上。在不同QP工藝參數(shù)下,抗拉強(qiáng)度的最大值850 MPa,最小值為630 MPa,延伸率最大值為26%,最小值為13%。淬火溫度和配分溫度對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響均大于延伸率,配分時(shí)間對(duì)抗拉強(qiáng)度影響較小。焊接接頭經(jīng)過(guò)QP工藝后焊縫及熱影響區(qū)的組織不均勻性得到改善,并且焊縫區(qū)的抗拉強(qiáng)度明顯提高。對(duì)比三種熱處理工藝相互可知,最佳QP工藝處理后的焊接接頭抗拉強(qiáng)度提高50%,延伸率降低不明顯,熱影響區(qū)軟化組織得到改善,這表明焊接接頭經(jīng)QP工藝處理能夠得到更優(yōu)異的綜合性能。淬火-回火工藝可以有效的提高抗拉強(qiáng)度,但是塑性改善不明顯。直接淬火工藝可以獲得較高強(qiáng)度,但是延伸率僅為9%,不能夠改善綜合性能。三種熱處理工藝的拉伸斷口均為延性斷裂形貌,直接淬火后的焊接接頭有脆斷傾向,不宜在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。對(duì)焊接接頭進(jìn)行QP處理的最佳工藝為:840℃奧氏體化15 min,300℃淬火,380℃配分300 s。
【圖文】：

1.1 焊接熱影響區(qū)各部分別被加熱的溫度范圍和鐵碳相圖的關(guān)系明[35-38]，低合金高強(qiáng)鋼焊縫容易出現(xiàn)針狀鐵素體組織，焊縫金屬的沖擊韌性，加入適量的合金元素可以有效提越高，焊縫的沖擊韌性就越好。關(guān)于針狀鐵素體形核機(jī)晶內(nèi)非金屬夾雜物為形核核心的，，夾雜物的存在的作用狀鐵素體組織形核。但是目前對(duì)于 AF 組織的形核機(jī)理還0]人采用焊接熱模擬方法以及混合氣體保護(hù)焊工藝條件金高強(qiáng)鋼的使用焊接性及工藝焊接性，建立了該鋼材 SH-件下模擬焊接熱影響區(qū)過(guò)熱區(qū)的組織及性能轉(zhuǎn)變特征，的韌性最佳。2]人采用三種不同熱輸入條件進(jìn)行 1000 MPa 級(jí)控軋控冷試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,不同熱輸入條件下焊縫組織為板條

圖 1.2 各種焊接缺陷示意圖焊接接頭的失效影響很大，主要產(chǎn)生是因?yàn)闅溥M(jìn)入金屬材料內(nèi)部以后，容腐蝕，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生梯度裂紋，在外力作用下裂紋不斷延伸發(fā)生失效。主要來(lái)自于焊接過(guò)程中焊接材料吸附外界氫，如空氣，水蒸氣和油在高溫氫，隨著焊接過(guò)程融入到熔池里面，隨后冷卻殘余在焊接接頭中間。殘存的氫會(huì)形成氫氣孔和白點(diǎn)，更嚴(yán)重的是造成氫脆，使焊縫金屬的塑性明顯條件下，氫是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因之一[49]中的的氣孔[50,51]是在焊接過(guò)程中由于氣體沒(méi)有來(lái)得及溢出所形成的孔洞，原因大致可以分為兩類，即外界溶入氣體所形成的氣孔及焊接過(guò)程化學(xué)反形成的氣孔。焊接過(guò)程氣孔是無(wú)法避免的，只能減少氣孔，而氣孔率主要速度與焊接熔池的冷卻速度相關(guān)，當(dāng)氣泡的溢出速度大于焊接熔池的冷卻上是不會(huì)產(chǎn)生氣泡；反之當(dāng)氣泡的溢出速度小于焊接熔池的凝固速度時(shí)，完全凝固時(shí)產(chǎn)生氣孔。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG407;TG161

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9 費(fèi)t熻

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