本文關(guān)鍵詞：Q345qD橋梁鋼焊接接頭組織與疲勞行為的研究

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【摘要】：為了優(yōu)化焊接接頭的綜合力學性能以及研究裂紋在焊接接頭附近的擴展問題,借助金相顯微鏡和掃描電鏡等手段,研究了不同焊接工藝下焊縫區(qū)和熱影響區(qū)組織的變化規(guī)律;通過常溫拉伸、沖擊韌性、彎曲和顯微硬度試驗,對各焊接工藝參數(shù)下的力學性能進行了綜合評價,并利用掃描電鏡對其斷口進行微觀形貌分析;通過熱模擬試驗,對焊接接頭的熱影響區(qū)的組織和性能進行了綜合評價;研究了焊接工藝參數(shù)對焊接接頭軸向疲勞性能的影響,得出S-N曲線;通過研究疲勞裂紋在焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)域的擴展,并以此為基礎(chǔ)得出了不同焊接熱輸入下的疲勞裂紋擴展門檻值△Kth。研究表明,焊接工藝參數(shù)對焊縫區(qū)組織的影響規(guī)律如下:隨著焊接熱輸入量的增加,柱狀晶比例逐漸變少,等軸晶比例卻有所增加,沿奧氏體晶界析出的先共析鐵素體的數(shù)量明顯增加,向晶內(nèi)生長的板條鐵素體數(shù)量降低。在奧氏體晶粒內(nèi)部,無序狀的針狀組織含量先增加后減少;而隨著焊接工藝參數(shù)的變化,熱影響區(qū)的組織受其影響最大的是熱影響區(qū)的粗晶區(qū),熱影響區(qū)的相變重結(jié)晶區(qū)和不完全相變重結(jié)晶區(qū)受焊接工藝參數(shù)的影響不是很大。力學性能測試結(jié)果表明,高強度橋梁鋼的焊接接頭強度大部分高于母材強度;-40℃~20℃條件下焊縫區(qū)、熔合線上和熱影響區(qū)具有優(yōu)良的沖擊韌性;焊接接頭顯微硬度母材區(qū)域最低,熱影響區(qū)靠近焊縫側(cè)的硬度是整個焊接接頭硬度最高的地方。熱模擬試驗結(jié)果表明:在峰值溫度800℃時,試樣的顯微組織體現(xiàn)為大小不均勻鐵素體和珠光體組織;在900℃時,組織為比較細小均勻的鐵素體和珠光體組織;隨著峰值溫度的進一步升高,晶粒不斷粗化。在1200℃時,晶粒長大嚴重,在晶界上有魏氏組織產(chǎn)生;在800℃~900℃時,其綜合力學性能呈現(xiàn)變好的趨勢,但900℃以后,綜合力學性能就逐漸變差,到1200℃時,基本完全呈現(xiàn)脆性狀態(tài)。焊接接頭的軸向疲勞試驗表明,熱輸入量為16k J·cm-1和20 k J·cm-1條件下的疲勞極限強度都為376MPa左右,而36 k J·cm-1條件下的疲勞極限強度為355MPa左右。通過疲勞裂紋的擴展試驗,推導出da/d N-△K和lgda/d Nlg△K曲線和方程,并得出母材區(qū)△Kth=35.24MPa·m1/2,熱影響區(qū)△Kth=42.85MPa·m1/2,焊縫區(qū)△Kth=MPa·m1/2,疲勞裂紋的擴展速率焊縫區(qū)低于熱影響區(qū)和母材。
【關(guān)鍵詞】：高強度橋梁鋼 焊接接頭 焊接疲勞性能 焊接熱影響區(qū)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U445.583;TG457.11
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-12
• 1.2 橋梁鋼Q345qD的焊接研究現(xiàn)狀與進展12-16
• 1.2.1 橋梁用鋼和焊接方法13-14
• 1.2.2 Q345qD材料焊接特點14
• 1.2.3 Q345qD材料焊接接頭力學性能14-15
• 1.2.4 Q345qD材料焊接接頭的組織15-16
• 1.3 結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭疲勞研究現(xiàn)狀與進展16-21
• 1.3.1 疲勞破壞機理17-18
• 1.3.2 疲勞裂紋擴展行為與機理18-19
• 1.3.3 目前主要的疲勞評定方法19
• 1.3.4 焊接接頭疲勞研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 主要研究內(nèi)容21-23
• 第2章 試驗材料和研究方法23-32
• 2.1 試驗材料23-24
• 2.2 研究方案24
• 2.3 顯微組織觀察與表征24-25
• 2.3.1 宏觀金相觀察24
• 2.3.2 金相組織觀察24
• 2.3.3 掃描電鏡觀察24-25
• 2.4 力學性能測試25-26
• 2.4.1 焊接接頭橫向拉伸試驗25
• 2.4.2 焊接接頭縱向拉伸試驗25-26
• 2.5 焊接接頭彎曲性能測試26-27
• 2.6 焊接接頭沖擊性能測試27-28
• 2.7 焊接接頭硬度性能測試28
• 2.8 熱影響區(qū)性能模擬試驗28-29
• 2.8.1 熱影響區(qū)模擬試驗方法28
• 2.8.2 熱影響區(qū)模擬試件金相組織28
• 2.8.3 熱影響區(qū)模擬試件拉伸試驗28-29
• 2.8.4 熱影響區(qū)模擬試件沖擊試驗29
• 2.8.5 熱影響區(qū)模擬試件顯微硬度試驗29
• 2.9 疲勞性能測試29-32
• 2.9.1 焊接接頭疲勞試驗29-30
• 2.9.2 焊接接頭疲勞裂紋擴展試驗30-32
• 第3章 焊接工藝參數(shù)對Q345qD橋梁鋼組織和靜載力學性能影響32-56
• 3.1 引言32
• 3.2 顯微組織分析32-43
• 3.2.1 焊接接頭宏觀金相32-33
• 3.2.2 焊接接頭焊縫區(qū)金相組織分析33-37
• 3.2.3 熱影響區(qū)金相組織分析37-43
• 3.3 焊接接頭拉伸試驗分析43-45
• 3.3.1 接頭拉伸試驗分析43-44
• 3.3.2 焊縫金屬拉伸試驗分析44-45
• 3.4 焊接接頭硬度試驗結(jié)果分析45-50
• 3.5 焊接接頭彎曲工藝分析50
• 3.6 焊接接頭熱影響區(qū)模擬試驗50-54
• 3.6.1 Q345qD在不同模擬溫度下組織51-52
• 3.6.2 熱影響區(qū)模擬試件拉伸試驗52-54
• 3.6.3 熱影響區(qū)模擬試件硬度試驗54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第4章 焊接工藝參數(shù)對Q345qD鋼動載力學性能影響56-83
• 4.1 引言56-57
• 4.2 焊接接頭沖擊試驗結(jié)果分析57-66
• 4.2.1 焊接接頭沖擊結(jié)果分析57-60
• 4.2.2 焊接接頭沖擊斷口分析60-66
• 4.3 熱影響區(qū)模擬試件沖擊試驗結(jié)果分析66-69
• 4.4 焊接接頭應(yīng)力疲勞行為69-76
• 4.4.1 焊接接頭S-N曲線69-71
• 4.4.2 焊接接頭疲勞方程71-73
• 4.4.3 焊接接頭疲勞斷口分析73-76
• 4.5 焊接接頭疲勞裂紋擴展76-81
• 4.5.1 疲勞裂紋擴展曲線76-77
• 4.5.2 疲勞裂紋擴展速率77-79
• 4.5.3 疲勞剩余壽命估計79
• 4.5.4 疲勞裂紋擴展微觀斷口分析79-81
• 4.6 本章小結(jié)81-83
• 結(jié)論83-84
• 參考文獻84-88
• 附錄88-95
• 致謝95-96
• 個人簡歷96

【參考文獻】

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本文編號：542760