【摘要】：隨著經(jīng)濟與科技的同步發(fā)展，經(jīng)濟型材料的應(yīng)用日益廣泛。在我國鎳資源相對貧乏的狀況下，不含或少含鎳的鐵素體不銹鋼具有節(jié)約資源和經(jīng)濟性高的優(yōu)勢。尤其是12Cr型低碳低鉻鐵素體不銹鋼的出現(xiàn)，其相關(guān)焊接構(gòu)件不僅可應(yīng)用于多種工況，還大幅度的降低了生產(chǎn)成本，突顯了鐵素體不銹鋼實用性與經(jīng)濟性緊密結(jié)合的優(yōu)勢。在生產(chǎn)過程中，鐵素體不銹鋼可通過特殊軋制過程來滿足其使用要求。然而在焊接加工中，鐵素體不銹鋼焊接熱影響區(qū)不可避免的經(jīng)歷高溫過程，其晶粒會急劇長大，嚴重制約了焊接構(gòu)件的安全使用。 本文針對經(jīng)濟型鐵素體不銹鋼T4003鋼焊接熱影響區(qū)的組織與性能進行了分析。采用紅外熱像實測法和有限元模擬法獲得熔化極惰性氣體保護焊(MIG)試樣熱影響區(qū)的溫度場，進而結(jié)合平衡相圖對該熱影響區(qū)的組織演變過程、晶粒長大及析出相的影響進行了研究。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用三種其他焊接熱源-冷金屬過渡焊(CMT)、電子束焊(EBW)、等離子焊(PAW)對板材進行焊接，分別分析不同熱輸入下的熱影響區(qū)組織分布，并對上述四種焊接方法的力學(xué)性能和電化學(xué)腐蝕性能進行分析。 通過紅外實測與模擬的結(jié)果表明，焊接過程溫度變化速度較快，接頭區(qū)域有較大的溫度梯度。熱影響區(qū)溫度范圍為830~1500℃，在不同焊接熱源下，各部分溫度變化規(guī)律一致，溫度變化速率有一定差別。結(jié)合溫度場分布、Fe-Cr相圖與實際組織分布，研究了T4003焊接熱影響區(qū)(HAZ)組織演變過程，結(jié)果表明：根據(jù)溫度梯度造成的組織相變和晶粒度的差異，可將熱影響區(qū)分為HAZ1、HAZ2和HAZ3三個區(qū)�？拷酆暇�的HAZ1處于峰值溫度區(qū)間1500~1300℃左右，組織構(gòu)成以鐵素體為主，另有少量馬氏體存在；HAZ2處于峰值溫度區(qū)間約為1300~1150℃，，組織構(gòu)成為鐵素體+低碳馬氏體；HAZ3處于峰值溫度區(qū)間1150~830℃，組織構(gòu)成為低碳馬氏體+鐵素體。根據(jù)晶粒長大公式與HAZ1的焊接熱循環(huán)曲線計算出了該區(qū)域的平均晶粒尺寸（D=50.69μm），同時也分析了析出相[TiN,(Nb, Ti)C]對晶粒長大機制的影響。 針對CMT、EBW、PAW三種焊接方法的焊接熱影響區(qū)組織分布進行分析，分別對焊接熱影響區(qū)、粗晶粒區(qū)范圍及不同溫度區(qū)域組織的變化情況進行了系統(tǒng)分析。 通過顯微硬度測試結(jié)果表明，焊接熱影響區(qū)的硬度分布極不均勻，隨著焊接熱輸入的增大，熱影響區(qū)寬度明顯增加，不同焊接方法的硬度曲線變化趨勢有相似的規(guī)律。焊接熱源不同對T4003鋼焊接熱影響區(qū)在不同溫度下的沖擊性能也有較大影響，具體體現(xiàn)在沖擊吸收功的不同和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差異，隨著試驗溫度的下降，熱影響區(qū)沖擊性能呈下降趨勢。在疲勞性能試驗中，等離子弧焊試樣的疲勞性能較母材有所下降，疲勞強度為母材的73%，疲勞極限為母材的68.19%。 通過電化學(xué)腐蝕試驗檢測了3.5wt%NaCl鹽溶液中四種焊接方法焊接熱影響區(qū)的耐蝕性。結(jié)合自腐蝕電流icorr、自腐蝕電位Ecorr和維鈍電流ip三項參數(shù)以及腐蝕坑的形貌和面積占比，綜合分析其耐電化學(xué)腐蝕性能優(yōu)劣依次為：MIG CMT PAW EBW。 通過對T4003鐵素體不銹鋼焊接性分析可得該鋼種焊接性能較為優(yōu)越，適用于多種工況環(huán)境。對比各焊接工藝，綜合結(jié)果表明：常規(guī)MIG焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能和耐腐蝕性能均較為優(yōu)越。
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【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11

【參考文獻】

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本文編號：2264564