JB800贝氏体钢焊接热影响区组织性能研究

摘要

JB800贝氏体钢是济南钢铁集团总公司和清华大学联合开发的Mn系列合金贝氏体钢，碳当量为0.63％，具有较大的淬硬性和冷裂倾向。因此，深入系统地研究JB800贝氏体钢焊接热影响区(HAZ)的组织性能，对于制订焊接工艺方案，控制焊接接头的组织和性能，以及该种钢的工程应用均具有重要意义，同时也丰富了贝氏体钢的焊接理论。 本文首先采用焊接热模拟技术测试了JB800贝氏体钢的SH-CCT图，获得了冷却速度对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和硬度的影响规律。深入分析了冷却时间t8/5为20s时CGHAZ区的金相组织和冲击断口形貌。结果表明：随着冷却时间t8/5的增大，硬度逐渐下降，最高硬度为390HV10。单次热循环条件下，冷却时间t8/5为20s时，下贝氏体分割奥氏体使低碳马氏体尺寸细化；低碳马氏体和下贝氏体混合有更多的大角度晶界，阻碍裂纹扩展，冲击韧性明显提高。在试验温度-20℃冷却时间t8/5为20s时，JB800贝氏体钢冲击断口的放射区除了准解理断裂外，还有一定量的韧窝，冲击韧性较好。 采用有限元软件SYSWELD，建立了基于SYSWELD的JB800贝氏体钢焊接传热数值分析模型，通过数值模拟技术研究了焊接工艺条件(接头形式、焊接参数等)对JB800贝氏体钢GMAW焊接温度场、焊接热循环的影响规律。进行了大量的JB800贝氏体钢焊接工艺试验，通过焊缝横截面熔合线形状以及焊接热循环的测试结果对所建模型进行了试验验证，计算与实测结果基本吻合，验证了本文所建模型的可靠性。利用本文所建模型，结合JB800贝氏体钢的SH-CCT图，成功实现了对JB800贝氏体钢HAZ组织和硬度的预测。 采用斜Y形坡口焊接裂纹试验和HAZ最大硬度试验评定了JB800贝氏体钢的冷裂纹敏感性。结果表明：为了防止20mm厚JB800钢在较苛刻拘束条件下焊接冷裂纹的发生，采用GFM-60焊丝，预热温度不应该低于100℃；采用GFM-70焊丝，预热温度不应该低于150℃。焊接接头允许的最高硬度为375HV10，采用本文建立的模型能够较准确地预测不同焊接工艺参数下HAZ的最高硬度值。系统研究了焊接线能量对焊接接头力学性能的影响规律，表明采用13～15kJ/cm之间的中等线能量焊接能够获得综合力学性能较好的焊接接头。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章绪论

第二章JB800贝氏体钢热模拟试验及分析

第三章基于SYSWELD的焊接温度场计算模型

第四章焊接温度场的计算结果、试验验证和模型的应用

第五章JB800贝氏体钢焊接试验研究

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文