本文以氮強(qiáng)化高錳奧氏體鋼為研究對(duì)象,采用攪拌摩擦焊技術(shù)得到無(wú)缺陷的焊接接頭。并且,采用各種先進(jìn)的材料分析和測(cè)試方法,對(duì)氮強(qiáng)化高錳奧氏體鋼攪拌摩擦焊接頭組織及低溫拉伸性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。通過(guò)對(duì)氮強(qiáng)化高錳奧氏體鋼攪拌摩擦焊接頭進(jìn)行焊后熱處理,改善其低溫拉伸性能。此外,對(duì)焊接接頭熱影響區(qū)晶粒異常長(zhǎng)大機(jī)制進(jìn)行了深入分析。通過(guò)對(duì)焊接接頭組織及性能的研究發(fā)現(xiàn):采用攪拌摩擦焊技術(shù)得到的氮強(qiáng)化高錳奧氏體鋼焊接接頭沒(méi)有發(fā)生氮元素?fù)p失,平均氮含量與母材相近。接頭組織呈梯度分布,除焊核區(qū)帶狀組織區(qū)域存在少量σ相外,其余部分均由單一的奧氏體相組成。并且,焊核區(qū)由于發(fā)生明顯動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,組織以細(xì)小等軸晶粒為主。因此,接頭焊核區(qū)硬度明顯高于母材。通過(guò)對(duì)接頭進(jìn)行低溫拉伸發(fā)現(xiàn),接頭斷裂位置位于母材區(qū),沒(méi)有出現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象,表現(xiàn)為沿晶脆性斷裂,抗拉強(qiáng)度為862MPa。為了改善氮強(qiáng)化高錳奧氏體鋼焊接接頭的低溫力學(xué)性能,對(duì)其進(jìn)行焊后熱處理表明:水韌處理基本消除了接頭中的組織梯度和硬度差異。對(duì)水韌態(tài)接頭進(jìn)行低溫拉伸,斷口位于接頭熱影響區(qū),依舊表現(xiàn)為低溫沿晶脆性斷裂,屈服現(xiàn)象不明顯,且抗拉強(qiáng)度有所降低,為794MPa。對(duì)焊接接頭... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

攪拌摩擦焊接工藝原理示意圖

本試驗(yàn)所用材料為無(wú)鎳 Fe-Mn-Cr-N 系氮強(qiáng)化高錳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分如表 2-1 所示。采用熱軋工藝將試驗(yàn)鋼軋制為厚 3mm 的鋼板，并對(duì)其進(jìn)行 1100℃保溫90min 的水韌處理，以便得到均勻的奧氏體組織，阻止第二相的析出。熱處理后對(duì)試驗(yàn)鋼進(jìn)行攪拌摩擦焊接。表 2-1 Fe-34Mn 鋼化學(xué)成分(wt.%)元素 Mn Cr Mo N Fe含量 34.23 7.45 0.72 0.41 Balance2.2 試驗(yàn)方法2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備本試驗(yàn)采用北京賽福斯特公司生產(chǎn)的研究型 FSW-3LM-2010 攪拌摩擦焊機(jī)對(duì)試驗(yàn)鋼進(jìn)行焊接。因鎢錸合金具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)良特性，攪拌頭材質(zhì)則選取鎢錸合金。圖 2-1 為攪拌摩擦焊機(jī)及攪拌頭，表 2-2 為攪拌頭具體尺寸。(a) (b)

攪拌摩擦焊接，其中攪拌頭傾角為 2°，在焊接過(guò)程中，為行為，整個(gè)過(guò)程都使用氬氣對(duì)接頭進(jìn)行保護(hù)。熱處理工藝鋼攪拌摩擦焊接頭進(jìn)行焊后熱處理。水韌處理(post-weld wat為 1100℃，保溫時(shí)間 90min 后水冷。退火處理溫度為 550℃。對(duì)焊接接頭進(jìn)行自然時(shí)效處理(natural aging)，將攪拌摩置在干燥的環(huán)境中，在室溫條件下時(shí)效一年。熱循環(huán)測(cè)溫所采用的測(cè)溫設(shè)備為 QMB-DAQ-2416 數(shù)據(jù)采集器，頻率設(shè)很高的分辨率和精準(zhǔn)度，能夠準(zhǔn)確的測(cè)得熱電偶溫度。攪拌摩擦焊接前，使用點(diǎn)焊機(jī)在距離焊縫中心 9mm、10mm絲，用膠帶使電偶絲固定并使其與測(cè)溫儀器連接。測(cè)溫點(diǎn)如

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]304奧氏體不銹鋼應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的研究[J]. 楊釩,黃建龍.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2012(03)
[2]厚壁鑄造奧氏體不銹鋼管道焊縫超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)概述[J]. 林莉,楊平華,張東輝,趙天偉,楊會(huì)敏,李喜孟.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(04)
[3]伸縮式攪拌頭厚鋁板攪拌摩擦焊缺陷及其補(bǔ)焊工藝[J]. 李博,沈以赴,胡偉葉.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2012(01)
[4]利用氮化鉻鐵合金生產(chǎn)高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼的研究[J]. 劉繼冰,郭軍,季長(zhǎng)濤,劉云旭.  鐵合金. 2010(01)
[5]不銹鋼熔體中氮溶解度的熱力學(xué)計(jì)算模型[J]. 李花兵,姜周華.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(05)
[6]高氮奧氏體不銹鋼的氮化物析出及其對(duì)焊接性影響[J]. 夏明生,田志凌,彭云,馬成勇.  焊接學(xué)報(bào). 2005(12)
[7]高氮不銹鋼研究的發(fā)展近況[J]. 陳志強(qiáng).  寶鋼技術(shù). 2005(05)
[8]200系列(錳系)不銹鋼發(fā)展前景[J]. 嚴(yán)旺生.  中國(guó)錳業(yè). 2004(02)
[9]開(kāi)發(fā)和推廣200系列不銹鋼[J]. 徐效謙.  金屬制品. 2003(03)
[10]超級(jí)高氮奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能及氮的影響[J]. 郎宇平,康喜范.  鋼鐵研究學(xué)報(bào). 2001(01)



本文編號(hào)：2901580