Nb对大线能量焊接高强度低合金钢热影响区组织和性能的研究

摘要

本文采用气电立焊和热模拟研究了实验室试制的两种不同铌量钢热影响区的组织和性能，并对工业试制的含铌高强度低合金钢的焊接性能进行了研究。 实验室试制两种不同铌含量钢的实际焊接结果表明，焊接接头组织可划分为：焊缝、粗晶区、细晶区和不完全淬火区。在80kJ/cm左右的大热输入条件下，随着铌含量从0.014％变为0.17％，粗晶区的宽度增加约1.5mm，而总的热影响区宽度从7.5mm增加到8mm左右。粗晶区的组织则由低铌钢的针状铁素体和晶界铁素体组织变为高铌钢的粒状贝氏体，细晶区和不完全淬火区及母材的组织则由铁素体和珠光体转变为铁素体和贝氏体，这与铌的固溶抑制晶界铁素体的形核，推迟转变开始温度，促进了粒状贝氏体形成有关。 实验室试制两种不同铌含量钢的焊接热模拟结果表明，不同峰值温度模拟后的组织比实际焊接热影响区各个区域的组织粗大，但组织类型基本一致。不同热输入模拟焊接粗晶区的结果表明，随着热输入的增大，粗晶区的组织发生了显著变化，低铌钢粗晶区组织由GB和一定量的AF为主，逐渐转变为PF和AF，最后完全转变为PF和P。而高铌钢粗晶区组织则由GB和少量的M，变为B+F，最后变为PF。 硬度测试结果表明，焊缝由于含有大量针状铁素体硬度最高，而在靠近熔合线附件的粗晶区和不完全淬火区出现一定的软化，且高铌钢热影响区的硬度高于低铌钢，这与不同峰值温度模拟焊接热影响区的硬度结果相一致。另外，随着热输入的增大，两种钢粗晶区的硬度均不断降低。 工业试制含铌低合金高强钢的实验结果表明，在42kJ/cm和55kJ/cm的实际线能量焊接时，粗晶热影响区仍具有良好的低温冲击韧性。

目录

文摘

英文文摘

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前 言

第一章 文献综述

1.1大线能量焊接技术介绍

1.1.1单面埋弧焊

1.1.2气电立焊

1.1.3 电渣焊

1.2大线能量焊接对钢铁材料组织性能的影响

1.3改善大线能量焊接性能的途径

1.3.1合理的成分设计

1.3.2奥氏体晶粒的细化

1.3.3改善HAZ的组织

1.3.4先进的冶炼及生产工艺控制

1.4大线能量焊接用钢的开发与应用情况

1.5 Nb对大线能量焊接用钢HAZ组织和性能的影响

1.6本文的研究目的、意义和主要内容

第二章 实验室试制不同铌含量钢热影响区组织与性能研究

2.1实验材料

2.2实验方法

2.2.1实际气电立焊实验

2.2.2焊接热模拟实验

2.2.3组织观察与分析

2.2.4维氏硬度测试

2.2.5焊接接头拉伸与冲击测试

2.3实验结果与分析

2.3.1焊接热影响区的显微组织特征

2.3.2焊接热影响区的硬度特征

2.3.3焊接接头力学性能

2.4.讨论

2.4.1 Nb对焊接热影响区组织的影响

2.4.2焊接热循环参数对热影响区组织影响

2.4.3 M-A组元随焊接热输入的变化及其对韧性的影响

2.5本章小结

第三章 工业试制含铌低合金高强钢粗晶热影响区组织和性能研究

3.1实验材料

3.2实验方法

3.2.1焊接热模拟

3.2.2实际焊接实验

3.3实验结果与分析

3.3.1焊接热模拟实验结果

3.3.2实际焊接结果3.3.2.1实际焊接粗晶区和焊缝显微组织

3.3.2实际焊接结果3.3.2.2拉伸实验结果

3.3.2实际焊接结果3.3.2.3总结试验结果

3.4本章小结

第四章 全文结论

参考文献

致谢

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