本文關(guān)鍵詞：V-N-Ti、Nb-V-Ti鋼焊接粗晶區(qū)組織演變及對韌性的影響

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【摘要】：研發(fā)具有可大線能量焊接的海洋平臺用微合金鋼是我國海洋工程裝備高速發(fā)展和大力開發(fā)海洋經(jīng)濟的需要,本文對國內(nèi)外海洋平臺用可大線能量焊接微合金鋼粗晶區(qū)(CGHAZ)的相關(guān)研究進行了分析論述,在此基礎(chǔ)上對E36級別海洋平臺用V-N-Ti和NbV-Ti微合金鋼熱影響區(qū)中的粗晶區(qū)進行對比研究。系統(tǒng)分析了在不同焊接線能量,特別是大線能量焊接條件下,海洋平臺用V-N-Ti和Nb-V-Ti微合金鋼粗晶區(qū)組織演變和韌性變化的規(guī)律。本研究采用Gleeble 3800試驗機進行焊接熱循環(huán)模擬試驗。繪制、分析了兩種試驗鋼焊接熱模擬條件下粗晶區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(SHCCT),并對兩種鋼的組織演變規(guī)律進行了分析;對兩種試驗鋼粗晶區(qū)進行了力學性能試驗,結(jié)合組織演變規(guī)律,分析了粗晶區(qū)組織對硬度和韌性變化規(guī)律的影響;利用透射電鏡并結(jié)合Thermo-Calc熱力學計算軟件對試驗鋼中各沉淀粒子的析出類型、析出占比等進行了計算;進行了大角度晶界分析和有效晶粒尺寸統(tǒng)計,結(jié)合掃描電鏡對解理斷口以及二次裂紋進行了觀察分析,探討、分析了析出粒子對晶粒細化的作用;此外通過MA組元和珠光體團的統(tǒng)計和臨界解理裂紋尺寸計算,分析了MA組元和珠光體團對解理裂紋起裂的影響,進一步分析了兩者對韌性的影響。結(jié)果表明:對比Nb-V-Ti微合金鋼,在大線能量條件下,新型V-N-Ti微合金鋼粗晶區(qū)的韌性普遍提高。在t8/5為30s時,即線能量為103k J/cm,-40℃低溫沖擊功最高,為56.67J,粗晶區(qū)韌性改善效果最好。這是由于t8/5為30s時粗晶區(qū)裂紋起裂功和擴展功都最高。在不同t8/5條件下,裂紋起裂功的變化規(guī)律受到MA組元和珠光體團兩者的綜合影響,而斷口解理平面面積變化規(guī)律反映了裂紋擴展功的變化。對于V-N-Ti微合金鋼粗晶區(qū),從組織上看,主要由細小的多邊形鐵素體、板條貝氏體、粒狀貝氏體和少量珠光體組成;從沉淀粒子角度看,V-N-Ti微合金鋼粗晶區(qū)中,彌散分布著細小的(V,Ti)(C,N)粒子,一方面釘扎原始奧氏體晶界,另一方面促進鐵素體的形核;從斷裂機理看,MA組元和珠光體團兩種裂紋源的面積占比低,所需解理裂紋起裂功高;V-N-Ti微合金鋼粗晶區(qū)具有較小的有效晶粒尺寸,所需解理裂紋擴展功高。對于Nb-V-Ti微合金鋼粗晶區(qū),含鈮粒子完全溶解無法釘扎原始奧氏體,此外鈮元素抑制了鐵素體相變,導致有效晶粒尺寸過大,原始奧氏體晶界上分布著大量長條狀MA組元。由于以上多種因素綜合作用,導致了在大線能量作用下Nb-V-Ti微合金鋼粗晶區(qū)的沖擊韌性下降。
【關(guān)鍵詞】：V-N-Ti微合金鋼 Nb-V-Ti微合金鋼 粗晶區(qū) 組織 斷裂 沖擊韌性
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1;TG40
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 海洋平臺用鋼的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2 可大線能量焊接鋼的發(fā)展11-12
• 1.2.1 大線能量焊接粗晶區(qū)脆化問題11-12
• 1.2.2 可大線能量焊接鋼技術(shù)研究進展12
• 1.3 傳統(tǒng)海洋平臺用Nb-V-Ti微合金鋼焊接粗晶區(qū)研究進展12-18
• 1.3.1 粗晶區(qū)組織12-16
• 1.3.2 原始奧氏體晶粒尺寸16-17
• 1.3.3 沉淀粒子17-18
• 1.4 V-N及含鈦微合金鋼粗晶區(qū)韌性影響因素18-27
• 1.4.1 粗晶區(qū)組織19-21
• 1.4.2 原始奧氏體晶粒尺寸21-23
• 1.4.3 沉淀粒子23-27
• 1.5 本課題的研究意義27-29
• 第二章 試驗材料及試驗方法29-33
• 2.1 試驗材料及工藝29
• 2.2 研究內(nèi)容29
• 2.3 試驗方法29-33
• 2.3.1 焊接熱模擬試驗29-31
• 2.3.2 焊接粗晶區(qū)力學性能試驗及斷口分析31
• 2.3.3 焊接粗晶區(qū)顯微組織觀察31
• 2.3.4 焊接粗晶區(qū)晶體學特征31-32
• 2.3.5 焊接粗晶區(qū)第二相的觀察及統(tǒng)計32
• 2.3.6 焊接粗晶區(qū)透射電鏡觀察32
• 2.3.7 沉淀相粒子Thermo-Calc計算32-33
• 第三章 V-N-Ti和Nb-V-Ti微合金鋼焊接粗晶區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變行為33-41
• 3.1 粗晶區(qū)組織演變33-37
• 3.2 粗晶區(qū)硬度變化規(guī)律37-38
• 3.3 粗晶區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 V-N-Ti和Nb-V-Ti微合金鋼粗晶區(qū)組織和力學性能41-51
• 4.1 粗晶區(qū)韌性41-42
• 4.2 粗晶區(qū)微觀結(jié)構(gòu)42-43
• 4.3 粗晶區(qū)MA組元的規(guī)律43-44
• 4.4 粗晶區(qū)沉淀粒子的作用44-48
• 4.4.1 沉淀粒子對原始奧氏體晶粒尺寸的影響44-46
• 4.4.2 沉淀粒子對晶粒細化的影響46-48
• 4.5 粗晶區(qū)組織與韌性關(guān)系48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第五章 焊接線能量對V-N-Ti微合金鋼粗晶區(qū)解理裂紋起裂的影響51-62
• 5.1 MA組元和珠光體團形貌51-53
• 5.2 粗晶區(qū)斷口分析53-54
• 5.3 粗晶區(qū)二次裂紋分析54-55
• 5.4 粗晶區(qū)MA組元演變規(guī)律55-57
• 5.5 粗晶區(qū)珠光體團演變規(guī)律57-58
• 5.6 MA組元和珠光體團對解理斷裂的影響58-60
• 5.7 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-69
• 在學期間研究成果69-70
• 致謝70

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本文編號：656019