本文關(guān)鍵詞：304L不銹鋼與16Mn鋼水下濕法焊接工藝及機理研究

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【摘要】：當304L不銹鋼與16Mn鋼在水下進行濕法焊接時,由于16Mn鋼的導溫系數(shù)較低且水的冷卻速度較快,導致16Mn鋼側(cè)的接頭熔化不充分,從而給焊接工藝的選擇帶來了困難;由于304L不銹鋼和16Mn鋼的化學成分存在差異,所以304L/16Mn異種鋼接頭的微觀組織復(fù)雜。本研究針對這些難題,采用水下焊接專用自保護藥芯焊絲,并選擇合理的焊接工藝,可成功實現(xiàn)304L/16Mn水下濕法焊接。同時,本文主要研究了焊接環(huán)境和不同藥芯焊絲對304L/16Mn異種鋼接頭的微觀組織和力學性能的影響。通過比較分析ER308藥芯焊絲分別在水下和空氣中焊接得到的304L/16Mn異種鋼接頭的微觀組織和力學性能,來闡明不同焊接環(huán)境對304L/16Mn異種鋼接頭的影響。結(jié)果表明:空氣接頭中16Mn鋼側(cè)過熱區(qū)為魏氏組織,相變重結(jié)晶區(qū)為細晶鐵素體和珠光體,不完全重結(jié)晶區(qū)為珠光體和大小不一的鐵素體。焊縫成形完好無缺陷產(chǎn)生。304L不銹鋼側(cè)熔合區(qū)中的晶粒沒有明顯的生長方向且有大量等軸晶形成。水下接頭中16Mn鋼側(cè)過熱區(qū)為大量的粗大馬氏體,相變重結(jié)晶區(qū)為大量較細小的馬氏體和少量粒狀貝氏體,不完全重結(jié)晶區(qū)為少量細小的馬氏體、大量粒狀貝氏體和尺寸大小不一的鐵素體。焊縫組織中存在帶狀偏析和晶間裂紋等缺陷。304L不銹鋼側(cè)熔合區(qū)中的晶粒具有明顯的生長方向且只有少量的等軸晶形成。與空氣中接頭相比,304L/16Mn異種鋼水下接頭的抗拉強度較低為165MPa,平均硬度較高為237HV。選用水下焊接專用自保護藥芯焊絲焊接304L不銹鋼和16Mn鋼,并與ER308藥芯焊絲水下焊接接頭進行比較分析,從而揭示不同藥芯焊絲對接頭微觀組織和力學性能的影響。首先,在特定的邊界條件下,利用一維非穩(wěn)態(tài)導熱微分方程來計算焊接的起始位置為偏向16Mn鋼側(cè)0.11mm。并通過焊接試驗驗證了該最佳起始位置的準確性,從而確定了最佳方案。試驗結(jié)果顯示:用自保護藥芯焊絲水下焊接304L不銹鋼和16Mn鋼時,16Mn鋼側(cè)過熱區(qū)為粗大的馬氏體和粒狀貝氏體生成;相變重結(jié)晶區(qū)為大量的粒狀貝氏體;不完全重結(jié)晶區(qū)為粒狀貝氏體和尺寸大小不一的鐵素體。在焊縫的組織中存在的帶狀偏析和晶間裂紋等缺陷消失。與ER308藥芯焊絲水下焊接接頭相比,304L/16Mn異種鋼接頭的力學性能得到提高,其抗拉強度升高到400MPa,焊縫的平均硬度降低為192HV。
【關(guān)鍵詞】：異種鋼 微觀組織 力學性能 焊接工藝 水下濕法焊接
【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】：TG456.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景與研究意義9
• 1.2 水下焊接材料9-12
• 1.2.1 水下焊條10-11
• 1.2.2 水下藥芯焊絲11-12
• 1.3 水下濕法焊接特點12-16
• 1.3.1 水環(huán)境對電弧的影響12-14
• 1.3.2 水下濕法焊接的缺陷14-16
• 1.4 異種鋼焊接簡述16-20
• 1.4.1 異種鋼焊接的難點16-17
• 1.4.2 異種鋼焊接工藝17-18
• 1.4.3 異種鋼焊接接頭的組織和性能18
• 1.4.4 異種鋼焊接接頭的溫度場分布18-20
• 1.5 主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 試驗材料和試驗設(shè)備21-27
• 2.1 試驗材料21-23
• 2.1.1 焊接母材21-22
• 2.1.2 填充材料22-23
• 2.2 試驗設(shè)備及過程23-24
• 2.3 試驗分析與測試方法24-27
• 2.3.1 微觀組織分析24-25
• 2.3.2 力學性能測試25-27
• 第3章 焊接工藝參數(shù)及焊材的確定27-36
• 3.1 引言27
• 3.2 ER308 藥芯焊絲在空氣中焊接異種鋼最佳參數(shù)的確定27-29
• 3.3 焊接環(huán)境對焊縫成形的影響29-31
• 3.4 ER308 藥芯焊絲水下焊接異種鋼最佳參數(shù)的確定31-32
• 3.5 自保護藥芯焊絲水下焊接異種鋼最佳焊接參數(shù)的確定32-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第4章 焊接環(huán)境對304L/16Mn接頭的影響36-46
• 4.1 焊接環(huán)境對異種鋼接頭組織的影響36-41
• 4.1.1 焊接環(huán)境對 16Mn鋼熱影響區(qū)微觀組織的影響36-38
• 4.1.2 焊接環(huán)境對焊縫組織的影響38-40
• 4.1.3 焊接環(huán)境對 304L不銹鋼熔合區(qū)組織的影響40-41
• 4.2 接頭力學性能的對比41-44
• 4.2.1 拉伸性能測試41-43
• 4.2.2 接頭硬度分析43-44
• 4.3 本章小結(jié)44-46
• 第5章 藥芯焊絲對304L/16Mn接頭的影響46-62
• 5.1 確定自保護藥芯焊絲水下焊接異種鋼的起始位置46-53
• 5.1.1 接頭的溫度分布46-47
• 5.1.2 水下焊接過程傳熱過程分析47-48
• 5.1.3 邊界條件的確定48-49
• 5.1.4 一維非穩(wěn)態(tài)導熱微分方程求解49-53
• 5.2 藥芯焊絲對 304L/16Mn接頭組織的影響53-57
• 5.2.1 藥芯焊絲對 16Mn鋼熱影響區(qū)微觀組織的影響53-55
• 5.2.2 藥芯焊絲對焊縫微觀組織的影響55-57
• 5.3 接頭力學性能的對比57-60
• 5.3.1 拉伸性能測試57-59
• 5.3.2 接頭的硬度分析59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他成果70-72
• 致謝72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李坤,張顯輝;LiF對自保護藥芯焊絲電弧穩(wěn)定性的影響[J];焊接;2005年08期

2 潘春旭,孫國正;異種鋼焊接性的研究現(xiàn)狀和進展[J];水利電力機械;1998年03期

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本文編號：551380