【摘要】：碳錳鋼焊縫金屬主要由晶界鐵素體和針狀鐵素體組織組成,這兩種組織具有不同的力學(xué)性能,因此焊縫金屬組織具有不均勻性,這種不均勻性會顯著影響焊縫金屬的力學(xué)性能。本文采用小試樣拉伸試驗和掃描電子顯微鏡觀察研究了焊縫金屬組織不均勻性對焊縫金屬細觀變形和裂紋起裂行為的影響,采用儀器化壓痕實驗對焊縫金屬中不同組織的力學(xué)性能進行表征,并采用基于組織的有限元模擬定量分析了組織不均勻性焊縫金屬拉伸過程中細觀應(yīng)力應(yīng)變分布情況及應(yīng)力三軸度局部集中的影響,探討了采用塑性應(yīng)變集中理論預(yù)測焊縫金屬失效行為的可行性,最后研究了組織不均勻性對熱處理狀態(tài)焊縫金屬力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明:(1)焊縫金屬中晶界鐵素體的屈服強度和加工硬化系數(shù)均小于針狀鐵素體,晶界鐵素體是焊縫金屬中較“軟”的組織,針狀鐵素體是焊縫金屬中較“硬”的組織,焊縫金屬組織具有力學(xué)性能差異;(2)焊縫金屬組織分布情況顯著影響拉伸過程細觀變形情況和裂紋起裂,焊縫金屬的細觀變形和裂紋起裂具有各向異性,縱向試樣失效模式為劈開型失效,而橫向試樣失效模式為劈開型和剪切型混合失效;焊縫金屬組織不均勻性導(dǎo)致其細觀應(yīng)力應(yīng)變分布不均勻,針狀鐵素體承受較高的應(yīng)力而晶界鐵素體承受較高的應(yīng)變,在晶界鐵素體中形成的塑性應(yīng)變集中帶可以預(yù)測焊縫金屬的失效行為;(3)焊縫金屬組織不均勻性導(dǎo)致局部應(yīng)力三軸度集中,且在拉伸過程中應(yīng)力三軸度發(fā)生變化,在頸縮開始前應(yīng)力三軸度變化過程可分為初始階段、轉(zhuǎn)變階段和穩(wěn)定階段三個階段;(4)焊后熱處理會顯著影響焊縫金屬不同組織的力學(xué)性能,進而影響焊縫金屬的強度和塑性,熱處理后晶界鐵素體強度降低,針狀鐵素體在400℃和700℃熱處理后強度降低,在600℃熱處理后強度略有上升;在400℃和600℃熱處理后焊縫金屬塑性應(yīng)變集中程度顯著上升,導(dǎo)致焊縫金屬拉伸斷裂應(yīng)變下降。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG457.11
【圖文】：

痕試驗簡介痕測試技術(shù)包括常規(guī)范圍、顯微范圍（壓痕載荷 P<及納米范圍（壓痕深度 h≤0.2μm）的測試[38]，在顯微測試中，由金剛石制成的球形壓頭、圓錐壓頭或玻氏，在壓頭壓入及移出被測材料的過程中，加載載荷和并記錄下來，在完全卸載后得到一組載荷-位移數(shù)據(jù)，通過對載荷-位移曲線進行分析，可以得到被測材料卸載過程載荷-位移曲線進行分析計算材料力學(xué)性能在載荷較小的情況下，通過測量壓痕尺寸計算材料硬其他測試局部力學(xué)性能的方法，如高能 X 射線衍射米柱壓縮試驗（micro/nanopillarcompression）等，儀、較為經(jīng)濟的優(yōu)點。

溶液進行腐蝕，采用日立 SU1510 型掃描電子顯微鏡 2-3 所示。由圖 2-3 可見，S355 鋼焊縫金屬組織主要包狀鐵素體（AF）兩種，且針狀鐵素體被包圍在條帶狀于兩種組織形成的溫度和形成方式不同造成的，在焊接度場梯度的存在會形成柱狀奧氏體晶粒，粗大的柱狀奧最終的組織分布情況：在焊縫金屬冷卻過程中，奧氏體鐵素體首先在原奧氏體晶界處形核并隨著冷卻的進行不低后，針狀鐵素體開始在奧氏體晶粒內(nèi)部的夾雜物粒子體板條形成典型的“網(wǎng)籃狀”組織，這種組織晶界眾多，的能力[54-56]。表 2-1 焊縫金屬化學(xué)成分（wt%）Mn Si Cr Ni Cu 1.114 0.470 0.010 0.870 0.090

圖 2-3 焊縫金屬組織壓痕試驗線切割機切取蓋面層焊縫金屬制備儀器化壓痕測試試砂紙對試樣待測試表面進行打磨，并用 2.5μm 和 1μ次拋光試樣表面，機械拋光后對試樣待測試表面進行電生的硬化層，最后用 3%硝酸酒精溶液輕腐蝕試樣，以素體。痕試驗采用安捷倫公司的 Nano indenter G200 試驗機進石玻氏壓頭，載荷分辨率 50 nN，位移分辨率 0.01 nm要求。理想的玻氏壓頭為三棱錐形，但在加工過程中，的曲率半徑，而且在實際使用的過程中，壓頭會產(chǎn)生一的曲率半徑也會因此產(chǎn)生變化，為了避免壓頭尖端曲率影響，在正式壓痕試驗開始之前，首先使用石英標(biāo)準(zhǔn)試

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本文編號：2745162