10CrMo910钢焊缝金属相变过程的实时检测及分析

摘要

焊接接头的微观组织与焊接接头的力学性能密切相关,特别是焊缝区域,在高温作用下发生强烈的化学冶金反应,使得焊缝金属中氧、氮等杂质增加,碳、锰、钼等有益合金元素因强烈烧损和蒸发而减少;同时,焊接所用的焊接材料等还会熔敷到焊缝区中,使得焊缝组织和性能有别于热影响区和母材,这些都使得焊缝区倍受关注。因此,焊缝区相变过程的检测和分析具有重要意义。利用温度测试系统,在两种焊接热输入、五种冷却速度条件下,现场实时测试了10CrMo910耐热钢焊缝金属的焊接热循环曲线和参数值。通过热模拟试验模拟出SW-CCT图,结合金相组织观察和硬度试验分析了珠光体耐热钢在焊接冷却过程中的相变过程。得出的主要结论为:(1)通过纯铝加热冷却过程的实时测试,以及热循环峰值温度的理论验证,证明得到的焊接热循环测试结果准确、可靠,可为后续测试试验的进行提供保障。(2)两种焊接热输入条件下,10CrMo910钢焊缝根焊层在五种不同冷却速度下的热循环测试结果表明:不同热输入在相同冷却条件下所得的热循环参数值有所差异,低热输入下较小,高热输入下较大;而同一热输入,不同冷却条件下的加热速度、峰值温度相近,但冷却速度差异较大,缓冷条件下的Wc800-300℃在5℃/s以下,而盐水冷却下的Wc800-300℃为70℃/s以上。(3)通过室温下焊缝区组织观察和硬度试验可知,同一冷速下,两种热输入下的室温组织和硬度值差异不大,而在同一热输入下,五种不同冷却方式下的室温组织和硬度值差异较大,缓冷下为HV200左右,盐水冷却下为HV360左右,说明在化学成分一定的情况下,冷却速度是影响材料组织和性能的主要因素。(4)从热模拟试验结果图中可知:10CrMo910钢的Ac3为930℃,Ac1为760℃,Ms为490℃。当冷速大于17.5℃/s范围内,开始发生马氏体转变,冷却到室温的组织含有M;当冷速在4.7~17.5℃/s范围内,冷却到室温的组织为P+B;当冷速为0.69℃/s时,发生铁素体和贝氏体转变,冷却到室温的组织为F+B。(5)利用SW-CCT图,结合显微组织和硬度试验可推知10CrMo910钢焊后冷却时的相变过程主要为:缓冷下,组织从奥氏体转变为F+B,B的转变温度为540~400℃;空冷下,组织从奥氏体先后发生珠光体和贝氏体转变,P转变温度为690~570℃;油冷下,组织从奥氏体转变为马氏体,转变温度开始于490℃。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 焊接热循环概述及研究现状

1.2.1 概述

1.2.2 焊接热循环的研究现状

1.3 10CrMo910 钢焊接性概述及研究现状

1.3.1 概述

1.3.2 研究现状

1.4 焊接冷却相变概述及研究现状

1.4.1 概述

1.4.2 研究现状

1.5 本文研究的主要内容

第二章 焊接热循环测试的方法及原理

2.1 焊接热循环测试方法简介

2.1.1 焊接热模拟法

2.1.2 就地实测法

2.2 测试系统原理简介

2.3 测试系统选择

2.3.1 硬件系统

2.3.2 软件系统

2.4 测试系统的验证

第三章 焊接热循环曲线的测试

3.1 试验材料

3.2 试验仪器设备

3.3 焊前准备

3.3.1 坡口形式及加工

3.3.2 焊前清理

3.3.3 焊接材料选择及处理

3.3.4 焊前预热

3.3.5 层间温度

3.4 焊接热循环曲线测试

3.4.1 焊接过程

3.4.2 焊接参数

3.5 焊接热循环曲线测试结果及验证

3.5.1 测试结果

3.5.2 测试结果理论验证

3.6 本章小结

第四章 连续冷却转变曲线SW-CCT 图的测定

4.1 测试装置简介

4.2 试验内容和方法

4.3 试验结果及分析

4.4 本章小结

第五章 显微组织观察及硬度试验

5.1 焊缝显微组织观察

5.2 硬度试验

5.2.1 维氏硬度试验原理

5.2.2 维氏硬度试验结果及分析

5.3 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

在读期间取得的科研成果

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