铌锰硅对船板钢焊接粗晶区组织和性能的影响

摘要

本文采用焊接热模拟方法,研究了不同 Nb、Mn、Si含量对低合金高强船板钢在大线能量焊接下粗晶区组织和性能的影响。利用Gleeble3800对试验钢进行焊接热模拟,在-20℃下考察粗晶区的低温韧性,在试验载荷5kg下测试粗晶区的硬度,利用着色腐蚀方法观察马氏体-奥氏体组元(M-A岛)的分布情况,并用SEM和TEM观察了粗晶区的精细组织。结果表明:　　在峰值温度1350℃,保温时间5s,t8/5为40s(E=50KJ/cm)、100s(E=75KJ/cm)的焊接热循环下,高强船板钢焊接粗晶区在-20℃的冲击功随 Nb含量增加显著降低;随Si含量增加出现峰值。在峰值温度1350℃,保温时间5s,t8/5为150s(E=100KJ/cm)的热循环下,焊接粗晶区在-20℃的冲击功随 Mn含量增加而先增加后降低,出现峰值。随 Nb含量增加,粗晶区中针状铁素体和晶界铁素体明显减少,板条贝氏体增多,且含量为0.38％时板条贯穿整个奥氏体晶粒,严重降低了低温韧性。随 Mn含量增加,粗晶区中晶界铁素体减少,M-A岛数量增多。随 Si含量增加,粗晶区中板条贝氏体减少,晶界铁素体、针状铁素体和M-A岛均增多。本试验中主要影响焊接粗晶区低温韧性的组织为晶界铁素体和M-A岛。M-A岛数量随 Nb、Mn、Si的含量增加而增加,不利于粗晶区的韧性;当 Nb含量为0.038%时,长条状 M-A岛显著增加,急剧降低了低温韧性。晶界铁素体随 Nb、Mn含量减少而增加,随 Si含量增加而增多,少量的晶界铁素体和适量的针状铁素体能改善粗晶区韧性,但低 Mn时生成的粗大晶界铁素体恶化了韧性。故随 Nb含量增加,粗晶区韧性明显降低;当 Mn、Si含量分别为1.2%和0.26%时,粗晶区的韧性出现峰值。根据本文的研究结果,在EH36船板钢中加入0.016%的Nb、1.2%的Mn、0.26%的Si,在保证船板钢的母材具有良好的强韧性匹配的同时,焊接粗晶区也具有较好的低温韧性。

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引 言

第一章 文 献 综 述

1.1 低合金高强船板钢

1.2 低合金高强度船板钢的发展历程

1.3 低合金高强船板钢的焊接

1.4 研究的目的和内容

第二章 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

2.2 焊接热模拟试验

2.3 试样的力学性能测试

2.4 试样组织观察及分析

第三章 Nb 含量对焊接粗晶区组织和性能的影响

引言

3.1 母材的组织和性能

3.2 粗晶区的组织和性能

3.3 讨论

3.4 小结

第四章 Mn 含量对焊接粗晶区组织和性能的影响

引言

4.1 母材的组织和性能

4.2 焊接粗晶区的组织和性能

4.3 讨论

4.4 小结

第五章 Si 含量对焊接粗晶区组织和性能的影响

引言

5.1 母材的组织和性能

5.2 焊接粗晶区的组织和性能

5.3 讨论

5.4 小结

第六章 结 论

参考文献

在学期间研究成果

致谢