Incoloy 800H激光焊接工艺及焊接接头激光冲击强化研究

摘要

Incoloy800H是采用固溶强化的奥氏体高温合金。该材料具有良好的高温抗氧化、抗腐蚀和抗蠕变性能，在石化、冶金、电站和核工业领域得到广泛的应用。
　　 本文利用IPG光纤激光焊接器YLS6000对7.5mm厚的Incoloy800H钢板进行焊接。利用光学显微镜，扫描电镜等分析测试手段，研究了Incoloy800H激光焊接头的微观组织和力学性能。结果表明，焊缝金属由奥氏体柱状晶和等轴晶构成，热影响区组织发生明显粗化。随着线能量输入的增大，焊缝熔透率和熔宽增加。对不同工艺参数的焊接接头硬度分析表明，随着焊接线能量的增大，焊缝晶粒粗化，从而使硬度降低。拉伸试验结果表明，拉伸断口均断在焊缝处，拉伸试样有明显的塑性变形，断口表面出现纤维状结构，为典型的韧性断裂。冲击试验结果表明，随着线能量的减小焊缝处的冲击功呈增大的趋势，主要是小的线能量使焊缝区得到更多的纤维区，从而获得更高的冲击功。
　　 对焊接接头的激光冲击强化处理后表层晶粒发生明显细化，碎化的晶粒多以条状出现，并且这些细小晶粒有扭转的迹象。随着冲击波的继续作用，这些细小的亚晶会进一步碎化，形成尺寸更小的等轴晶粒，据此本文提出了晶粒细化模型。冲击表层微观结构中产生高密度位错和孪晶，未发现产生马氏体相变。激光冲击处理能较大幅度提高焊接接头表层的显微硬度。激光冲击处理在800H激光焊接接头表面形成有利的残余压应力场，消除了致裂的残余拉应力，使应力分布均匀，提高了焊接接头抗疲劳和抗应力腐蚀性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 核电站蒸汽发生器传热管材料的发展

1．3 国内外蒸汽发生器传热管研究现状

1．4 800H合金的性能及焊接研究

1．4．1 800H合金的性能分析

1．4．2 800H合金焊接冶金性能分析

1．4．3 800H合金焊接性能

1．5 激光焊接原理

1．6 激光冲击原理

1．7 本文研究的内容、目的和意义

第二章 Incoloy 800H的激光焊接试验

2．1 800H激光焊接试验

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验材料微观组织

2．1．3 试验材料力学性能

2．1．4 试验预处理

2．1．5 焊接试验装置

2．1．6 焊接接头的接头形式

2．2 激光焊接工艺参数

2．3 800H激光焊接接头激光冲击试验

2．3．1 激光冲击设备

2．3．2 激光冲击参数

2．4 试验结果分析方法

2．4．1 焊接接头外观与金相分析

2．4．2 扫描电镜分析

2．4．3 透射电镜分析

2．4．4 X射线衍射

2．4．5 冲击试验

2．4．6 接头显微硬度分析

2．4．7 拉伸试验

2．4．8 残余应力测试

2．5 本章小结

第三章 Incoloy 800H钢激光焊接接头的组织与力学性能分析

3．1 焊缝工艺成型性能

3．2 焊接接头截面的宏观分析

3．3 组织性能

3．3．1 焊缝组织分析

3．3．2 热影响区组织分析

3．3．3 焊接功率对焊缝组织的影响

3．3．4 焊接速度对焊缝组织的影响

3．4 激光焊与TIG焊焊接接头微观组织对比

3．5 力学性能

3．5．1 焊接接头的显微硬度测试

3．5．2 拉伸性能

3．5．3 冲击性能

3．6 焊接缺陷分析

3．6．1 气孔

3．6．2 热裂纹

3．7 本章总结

第四章 激光冲击前后焊接接头微观组织与力学性能变化

4．1 激光冲击后试样宏观形貌变化

4．2 微观组织变化

4．2．1 金相照片

4．2．2 SEM观察

4．2．3 TEM观察

4．2．5 X射线衍射

4．3 力学性能变化

4．3．1 残余应力测试原理

4．3．2 残余应力分析

4．3．3 显微硬度

4．4 激光冲击与材料作用机理讨论

4．5 分析与讨论

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

在读学位期间发表的论文