【摘要】：目前,厚鋼板在造船、高層建筑、海洋平臺等領(lǐng)域的大型焊接結(jié)構(gòu)方面得到了廣泛應(yīng)用。為了提高焊接效率和質(zhì)量,進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益,焊接熱輸入不斷提高。由于在大熱輸入焊接過程中,鋼板焊接熱影響區(qū)的晶粒組織會變得粗大,導(dǎo)致鋼板焊接熱影響區(qū)韌性明顯下降,嚴(yán)重影響焊接接頭的力學(xué)性能。因而在保證鋼板強(qiáng)度的同時,如何有效改善熱影響區(qū)韌性成了人們需要解決的主要問題。本文以對大熱輸入焊接性能需求較為迫切的海洋工程用鋼E36為目標(biāo)鋼種,采用氧化物冶金工藝對鋼板進(jìn)行了試制。研究了軋制工藝和正火溫度對其組織和性能的影響,并進(jìn)行了相關(guān)大熱輸入焊接熱模擬實驗研究。為研究不同正火溫度對海洋工程用鋼E36的組織與性能的影響,在相同軋制工藝和不同正火溫度條件下對冶煉鋼進(jìn)行了處理。通過光學(xué)顯微鏡觀察了金相組織,通過沖擊實驗、拉伸實驗檢測了鋼板力學(xué)性能,結(jié)果表明:在沖擊功方面,在-40℃的條件下,910℃正火鋼的沖擊功高于軋態(tài)鋼的沖擊功,而890℃和870℃正火鋼的沖擊功低于軋態(tài)鋼的沖擊功;910℃正火鋼的屈服強(qiáng)度、延伸率以及沖擊功最高;870℃正火鋼的抗拉強(qiáng)度最高;890℃正火鋼的綜合性能相對較差,而910℃正火鋼的綜合性能最優(yōu)。為研究大熱輸入對鋼板焊接熱影響區(qū)組織及其低溫韌性的影響,對910℃正火鋼進(jìn)行了焊接熱模擬實驗,結(jié)果表明:910℃正火鋼在200 kJ/cm熱輸入的焊接熱模擬條件下,其組織為晶界鐵素體、多邊形鐵素體和針狀鐵素體,此時鋼板具有較好的低溫韌性,但鋼中還含有貝氏體時,鋼板的韌性會有所下降。通過對相關(guān)夾雜物的研究分析,結(jié)果表明:尺寸在0.2~5um范圍內(nèi)的含鈦化物的復(fù)合夾雜物能夠有效促進(jìn)針狀鐵素體的形核。在上述實驗結(jié)果的指導(dǎo)下,對鋼板進(jìn)行工業(yè)試制,結(jié)果表明采用新工藝在工業(yè)生產(chǎn)線上試制出的大熱輸入焊接用海洋工程用鋼的各項力學(xué)性能均符合國家標(biāo)準(zhǔn)及各船級社規(guī)范,模擬焊接熱輸入能夠達(dá)到200kJ/cm,實際氣電立焊在熱輸入為304kJ/cm的條件下,焊接熱影響區(qū)仍具有合格的性能。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1
【圖文】：

（a）典型針狀鐵素體 （b）夾雜物促進(jìn)針狀鐵素體形核示意圖圖 1.1 鋼中以夾雜物為形核核心的針狀鐵素體[26]Fig. 1.1 Acicular inclusions in steel as the core of acicular ferrite冷卻速率的影響。相關(guān)研究表明，在奧氏體轉(zhuǎn)變過程中，如果溫度過高則會形成晶界鐵素體與等軸鐵素體。但隨著溫度降低，則會形成針狀鐵素體，若溫度進(jìn)一步降低則會形成貝氏體鐵素體。一般認(rèn)為，如果冷卻速率較小，則可以得到多邊形鐵素體以及等軸狀鐵素體；如果冷卻速率較大，則會形成貝氏體鐵素體。原奧氏體晶粒尺寸的影響。大量實驗表明，當(dāng)奧氏體晶粒尺寸較小時，有利于晶界形核，貝氏體組織會在晶界處形核并向晶內(nèi)生長，嚴(yán)重阻礙了晶內(nèi)針狀鐵素體的形成；當(dāng)奧氏體晶粒較大時，夾雜物密度相對較大，從而能夠有效促進(jìn)針狀鐵素體的形核。梁冬梅等[27]通過研究表明，針狀鐵素體的形核能力與奧氏體晶粒的大小大致呈 C曲線關(guān)系，即隨著奧氏體晶粒變大，針狀鐵素體的形核能力會增加，當(dāng)達(dá)到一個最大值后其形核能力開始減小。夾雜物的影響。相關(guān)研究表明，細(xì)小且彌散分布的夾雜物能夠促進(jìn)針狀鐵素體的

論文 第二章 實驗材料及磨、細(xì)磨、拋光制備成拋光態(tài)金相試樣，使用掃描電子顯微鏡及夾雜物自動對夾雜物進(jìn)行統(tǒng)計分析和點(diǎn)掃描分析。本實驗的透射試樣為萃取復(fù)型試樣取復(fù)型，采用的是銅網(wǎng)。在真空鍍膜機(jī)中，在垂直方向上，向選擇性深浸蝕品表面噴上一層 10～20nm 厚的碳膜，然后用化學(xué)法或電解法腐蝕基體，得有基體組織形貌與粘附第二相粒子的碳膜，然后在透射電鏡下進(jìn)行夾雜物的種復(fù)型不僅可以觀察到基體組織的形貌特征，而且能夠直接觀察到析出物的分布狀態(tài)。 力學(xué)性能測試1）拉伸實驗伸實驗用于測試鋼板本身強(qiáng)度以及焊接以后的焊接接頭是否存在強(qiáng)度軟化拉伸實驗是在 WAW-1000 微機(jī)控制電液伺服萬能試驗機(jī)上進(jìn)行的，拉伸試試樣，拉伸速度為 5mm/min。拉伸實驗試樣相關(guān)尺寸如圖 2.1 所示。

沖擊功卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前四爐鋼的-40℃沖擊功。與軋態(tài)鋼相比較，在屈服強(qiáng)度方面，正火態(tài)鋼的屈服強(qiáng)度要低于軋態(tài)鋼的屈服強(qiáng)度。在抗拉強(qiáng)度方面，正火態(tài)鋼的抗拉強(qiáng)度相對較低，其中，5#鋼的抗拉強(qiáng)度相對于其他四爐正火鋼要低一些。在延伸率方面，正火態(tài)鋼的延伸率略高于軋態(tài)鋼。在-40℃沖擊功方面，910℃正火鋼的-40℃沖擊功在整體上略高于軋態(tài)鋼的-40℃沖擊功，而 890℃和 870℃正火鋼的-40℃沖擊功低于軋態(tài)鋼-40℃沖擊功，甚至在 890℃正火的 2#鋼中出現(xiàn)了-40℃沖擊功值為 33J 的情況。屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度變低的主要原因是在正火的過程中發(fā)生了動態(tài)回復(fù)。3.2 顯微組織3.2.1 不同試驗鋼軋態(tài)金相組織分析圖 3.1 為軋態(tài)試驗鋼 1#、2#、3#、4#、5#的金相組織。其中，圖 3.1（a）為試驗鋼 1#的軋態(tài)金相組織，從圖中可以看出，1#鋼組織為珠光體、鐵素體以及針狀鐵素體。圖 3.1（b）為試驗鋼 2#的軋態(tài)金相組織，從圖中可以看出，2#鋼與 1#鋼組織相同，也為珠光體、鐵素體和針狀鐵素體，只是珠光體的含量要明顯少于 1#鋼。(a)(b)

【參考文獻(xiàn)】

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