新型高氮高锰低镍奥氏体不锈钢模拟焊接热影响区组织和性能

摘要

焊接是奥氏体不锈钢板及型材的重要加工手段。高氮奥氏体不锈钢是用氮部分或完全取代镍以获得单相奥氏体组织的一类钢，可节约大量镍，降低成本，且具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，因此获得了广泛的应用。但研究表明，高氮奥氏体不锈钢在焊接过程中可能会出现氮的损失、氮化物析出等问题，对接头的力学性能有不利影响。因此，对高氮奥氏体不锈钢焊接性能的研究具有实际意义。
　　本研究使用Gleeble-3500型热/力模拟试验机对固溶处理后的一种新型高氮高锰低镍奥氏体不锈钢分别进行了峰值温度为1050℃～1300℃、线能量为5～12kJ/cm条件下的焊接热影响区（HAZ）模拟实验，并根据热模拟实验结果进行实际焊接；采用金相显微镜对模拟HAZ显微组织和焊接接头进行了分析，结合使用X射线.衍射、扫描电镜和透射电镜对模拟焊接HAZ显微组织进一步分析，并对热模拟实验钢和焊接接头进行拉伸、冲击和硬度测试，研究实验钢模拟焊接HAZ和实际焊接接头的力学性能。结果表明：不同峰值温度的热模拟实验后，实验钢晶粒随峰值温度的升高逐渐变大；抗拉强度、硬度随峰值温度升高逐渐降低，但均分别高于母材799MPa的抗拉强度及其硬度239.26HV；塑性略微低于母材，峰值温度对其影响不大；但在峰值温度为1150℃处呈现不一样的变化规律。实验钢在经历不同线能量的焊接热循环后，焊接HAZ组织主要为奥氏体和孪晶，晶粒中有(Cr,Mn,Fe)23C6析出，随着线能量的增加，此碳化物析出逐渐消失，晶粒也发生不同程度的长大；实验钢的塑性略低于母材，但线能量的变化对其塑性影响不大；实验钢硬度均高于母材，不存在软化区域；线能量为10kJ/cm时，实验钢具有最佳的力学性能，抗拉强度达到826MPa，延伸率54.6%，吸收功306.1J，硬度为319.03HV。采用优化后的试验参数对实验钢进行了TIG焊，焊接接头热影响区组织均匀，硬度高于母材，拉伸断口出现在焊缝上。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2 高氮奥氏体不锈钢的概述

1.3高氮奥氏体不锈钢的焊接

1.4 焊接热影响区

1.5 焊接热模拟

1.6 课题来源及本论文的研究内容及技术路线

第二章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法及设备

2.3 组织观察

2.4 力学性能检测

第三章 峰值温度对高氮高锰低镍奥氏体不锈钢焊接HAZ组织和性能的影响

3.1 实验钢的热力学计算结果

3.2 峰值温度对显微组织的影响

3.3 峰值温度对力学性能的影响

3.4 本章小结

第四章 线能量对高氮高锰低镍奥氏体不锈钢焊接HAZ组织和性能的影响

4.1线能量对焊接HAZ组织的影响

4.2线能量对力学性能的影响

4.3 本章小结

第五章 实际焊接

5.1 焊接工艺的制定

5.2 焊接HAZ的金相组织

5.3 焊接接头的力学性能

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文