通過熱處理模擬TA2/Q235爆炸復(fù)合板服役過程,揭示服役條件對復(fù)合板組織及剪切性能的影響規(guī)律,探討剪切損傷機(jī)理,明確TA2/Q235服役溫度范圍。結(jié)果表明:服役溫度大于200℃時,服役溫度越高或服役時間越長,TA2/Q235爆炸焊接復(fù)合板剪切強(qiáng)度越低; TA2/Q235爆炸焊接復(fù)合板高溫服役時結(jié)合強(qiáng)度降低的主要原因是界面結(jié)合區(qū)組織的二次再結(jié)晶及金屬間化合物的進(jìn)一步長大; TA2/Q235爆炸焊接復(fù)合板適合在500℃以下長時間服役,500～600℃服役時間不能超過7天,若提高該材料服役溫度到500℃以上,必須嚴(yán)格限制復(fù)合板結(jié)合界面金屬間化合物的形成。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

不同服役條件下TA2/Q235爆炸復(fù)合板的剪切斷口

剪切強(qiáng)度是評價復(fù)合板性能的重要指標(biāo)。按照GB/T 8546—2007《鈦-不銹鋼復(fù)合板》的要求，鈦/鋼爆炸復(fù)合板剪切強(qiáng)度應(yīng)大于140 MPa，生產(chǎn)企業(yè)通常要求剪切強(qiáng)度高于180 MPa。圖3為TA2/Q235復(fù)合板在不同服役溫度下剪切強(qiáng)度隨服役時間的變化規(guī)律。由圖3可見，服役溫度越高，殘余應(yīng)力釋放得越快，加工硬化程度越低，復(fù)合板剪切強(qiáng)度越低。200℃和400℃服役0.5～168 h后，復(fù)合板剪切性能均能滿足GB/T 8546—2007及企業(yè)要求。200℃服役時，由于時效強(qiáng)化作用，TA2/Q235復(fù)合板剪切強(qiáng)度隨著服役時間的延長略有升高。服役溫度提高到400℃時，殘余應(yīng)力進(jìn)一步得到釋放，剪切強(qiáng)度隨著服役時間的延長而降低。但在此溫度下TA2鈦合金及Q235鋼不足以發(fā)生再結(jié)晶，因此殘余應(yīng)力無法完全釋放，服役24 h后，材料的剪切強(qiáng)度基本不變。500℃服役168 h后，結(jié)合區(qū)附近TA2鈦合金和Q235鋼部分組織發(fā)生了二次再結(jié)晶，出現(xiàn)反常長大現(xiàn)象，降低了界面結(jié)合強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度為150.8 MPa，雖然能滿足GB/T8546—2007要求，但已不符合企業(yè)生產(chǎn)需求。600℃服役24 h后Q235鋼的流變組織完全消失，TA2鈦合金晶粒長大，剪切強(qiáng)度下降為169.9 MPa，已經(jīng)不能滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求;服役168 h后結(jié)合區(qū)附近TA2鈦和Q235鋼部分組織發(fā)生了二次再結(jié)晶，出現(xiàn)反常長大現(xiàn)象，殘余應(yīng)力完全消除，降低了界面結(jié)合強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度低于140 MPa，不滿足GB/T 8546—2007要求。由此可見，應(yīng)用于反應(yīng)釜、壓力容器中的TA2/Q235復(fù)合板，在600℃服役7天(168 h)后存在材料失效的風(fēng)險。圖2 不同服役條件下遠(yuǎn)離結(jié)合區(qū)的TA2合金的顯微組織

圖1 不同服役條件下爆炸焊接TA2/Q235復(fù)合板結(jié)合區(qū)組織為了研究斷裂機(jī)理，觀察了不同服役溫度下TA2鈦合金一側(cè)的斷口形貌，如圖4所示。圖4(a)、(b)分別是TA2/Q235復(fù)合板200℃服役0.5 h和168 h的斷口形貌，對比可見，在服役0.5 h后，斷口上存在著河流狀花樣、韌窩、二次裂紋以及撕裂棱，呈現(xiàn)出準(zhǔn)解理斷裂的形貌;服役168 h后，斷口只存在河流狀花樣，呈解理斷裂形貌，斷口形貌的轉(zhuǎn)變是由服役過程中的時效強(qiáng)化造成的。圖4(b)中還可以看到斷面上有許多白色小顆粒，尺寸約為1μm，這是長時間服役后界面處析出的金屬間化合物，這些小顆粒在斷面上形成了彌散分布的硬質(zhì)質(zhì)點，有效阻止了晶界和位錯的運動，從而提高了界面結(jié)合強(qiáng)度[6]。圖4(c)為TA2/Q235復(fù)合板600℃服役0.5 h后的斷口形貌，斷面仍呈準(zhǔn)解離形貌，解理面上分布著少量細(xì)小的金屬間化合物顆粒;圖4(d)為TA2/Q235復(fù)合板600℃服役168 h的斷口形貌，斷面上韌窩增多，解理面上分布著短棒狀的金屬間化合物，大的尺寸可達(dá)1μm。由此可見，600℃服役168 h時，不但TA2/Q235二次再結(jié)晶，金屬間化合物尺寸也長大，這是剪切強(qiáng)度降低的主要原因。由此可見，若提高TA2/Q235爆炸焊接復(fù)合板服役溫度到500℃以上，必須嚴(yán)格限制復(fù)合板結(jié)合界面金屬間化合物的形成，避免金屬間化合物在服役過程中聚集長大降低材料的使用性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]退火溫度對TA2/Q235爆炸復(fù)合板組織性能的影響[J]. 姚沛文,楊洪波,劉環(huán),邵明增.  金屬熱處理. 2019(11)
[2]熱處理工藝對爆炸焊接TA1/Q345R復(fù)合板殘余應(yīng)力分布影響[J]. 沈春豫,樊科社,李瑩,梁珊珊.  金屬熱處理. 2019(08)



本文編號：3453987