热循环对低碳贝氏体焊缝金属组织和性能的影响研究

题名	热循环对低碳贝氏体焊缝金属组织和性能的影响研究
作者	朱万超
导师	曹睿 ; 蒋勇
答辩日期	2017
学位名称	硕士
关键词	贝氏体焊缝金属热模拟微观组织显微硬度冲击韧性
摘要	近些年来钢铁材料的发展非常迅速,其力学性能和焊接性能都大幅度提高,且用途也多元化,超低碳贝氏体钢就是其中的一种。但是对于性能如此优良的钢种而言,如何提升焊缝性能使其与母材性能相匹配是非常重要的。因此研究焊缝金属组织与性能之间的关系,对这种性能优良的贝氏体钢的轧制过程与焊接工艺都是非常有意义的。焊缝金属的组织和性能不仅受焊缝中合金元素成分的影响,同时也受焊接工艺参数的影响。通常在多层多道焊焊接过程中,焊缝金属再热区会发生晶粒粗化进而导致冲击韧性变差,通过焊缝金属的连续冷却转变(CCT)曲线能够预测焊缝金属的组织和性能。本课题通过Gleeble-3800热/力模拟系统对两种Ni含量存在差别的低碳贝氏体焊缝金属进行了不同连续冷却速率下的热循环模拟试验,测得热循环过程中膨胀量随温度的变化曲线。对经历不同热循环下的焊缝进行了微观组织观察和显微硬度测定,绘制了该焊缝金属的连续冷却转变曲线(CCT曲线)和组织转变比例变化图;再将上述用于测定CCT曲线的热模拟工艺分别用于这两种贝氏体焊缝金属的冲击试样,对经过热模拟的冲击试样进行室温和低温(-50℃)的夏比冲击试验,测得不同连续冷却速度下的冲击韧性,绘制出贝氏体焊缝金属在不同冷却速度下冲击韧性的转变规律图,并研究不同Ni含量对冷却后组织相变以及奥氏体晶粒大小的影响。贝氏体焊缝金属的热模拟试验、热模拟粗晶区组织观察、显微硬度测试和热模拟夏比冲击试验结果表明:冷却速率不断增大,含Ni为0%贝氏体焊缝金属热模拟粗晶区组织变化为:准多边形铁素体→针状铁素体(少量)+粒状贝氏体,硬度值总体呈上升趋势,但由于组织类型和组织比例的变化,硬度曲线上升的快慢也有所不同,室温冲击韧性和-50℃冲击韧性变化规律一致,在低冷却速度范围,冲击韧性较差且变化不大,中等冷却速度范围,冲击韧性迅速上升,高冷却速度范围,冲击韧性达到最高值后缓慢下降;Ni含量为4%的贝氏体焊缝金属热模拟粗晶区组织转变为:粒状贝氏体+块状铁素体(少量)→板条贝氏体+针状铁素体(少量)+马氏体,硬度值呈先下降后上升趋势,在粒状贝氏体中粗大块状M-A组元含量最少时达到最小值,室温冲击韧性呈现上升后下降趋势,在中等偏慢冷却速度即粗大块状M-A组元含量最少时达到最高值,-50℃冲击韧性也呈现上升后下降趋势,在中等偏高冷却速度即板条贝氏体含量最多时达到最高值。Ni含量对贝氏体焊缝金属影响的研究表明:在贝氏体焊缝金属中加入合金元素Ni,可以强烈推迟铁素体的转变,降低贝氏体的相变温度区间,扩大形成贝氏体的冷速范围,有利于形成更多的板条贝氏体,在高冷却速度下还可形成马氏体。4%Ni含量的焊缝金属热模拟粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸要小于0%Ni含量的焊缝金属,说明添加适量的合金元素Ni可以起到细化晶粒的作用。Ni元素有利于形成更多板条贝氏体和细化晶粒的作用都可提高焊缝金属的低温韧性。而Ni含量过高的副作用在于:在较慢冷却速度下容易造成元素偏析形成硫化物和磷化物,导致韧性断裂的断口上出现缺陷,致使冲击韧性变差,在较大冷却速度下硬化相马氏体含量增加,导致塑性变形较大的断口上出现解理面和缺陷,使得韧性变差。
页数	77
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TG406
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92975
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	朱万超. 热循环对低碳贝氏体焊缝金属组织和性能的影响研究[D],2017.