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高强度含铜钢焊接热影响区组织与性能研究

作　者: 陈伟东
导　师: 李伟；王青峰；苏航
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 含铜钢板条贝氏体 SHCCT 粗晶热影响区二次热循环传统船板钢 M-A岛
分类号: TG457.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用Formast-Digital全自动相变仪测定了含铜时效船板钢的SHCCT(Simulation HAZ Continuos Transformation)。利用Gleeble-3500热模拟试验机对含铜时效船板钢进行了热循环模拟试验。观察测试了含铜时效钢模拟焊接热影响区中不同区域的组织变化规律及力学性能。并对传统船体钢钢与含铜钢的组织及性能进行对比。试验结果表明:在SHCCT曲线测定的所有冷却速度范围(t8/5=6.7s～1000s)内,含铜钢模拟焊接粗晶区均形成了形态各异的贝氏体组织。冷却速度对模拟焊接粗晶热影响区的组织形态有显著的影响。随着冷却速度的增大,含铜钢模拟粗晶区的组织逐渐由粒状贝氏体、粗板条状贝氏体向细板条状贝氏体组织转变。其中t8/5≥200s时开始出现M-A岛状组织,且随着t8/5的增大,M-A岛状组织的形态逐渐由长条状转变为块状。在焊接热模拟试验中,含铜钢在较宽的t8/5范围(6.7s～100s)内表现出了良好的低温冲击韧性,其中t8/5=100s时,其-40℃冲击功高于200J。和传统10Ni3CrMoV钢及12Ni3CrMoV钢相比,含铜钢具有低的碳含量,较低的预热温度和最低热影响区硬度,其冷裂纹敏感性大幅度降低。t8/5较低(≤20s)时,含铜钢模拟焊接粗晶区的最高硬度为327 HV5,远低于10Ni3CrMoV钢(355 HV5),组织为板条贝氏体,板条间夹杂有长条状残余奥氏体组织,低温韧性较高。t8/5较高时,含铜钢模拟焊接粗晶区的组织同样为板条状贝氏体组织,但单个板条的尺寸较粗大,粗晶区仍能保持良好的低温韧性。二次热循环后的含铜钢焊接热影响区具有较高的低温韧性,其中粗晶区+细晶区的热循环冲击韧性最高,二次热循环处于粗晶区和两相区时焊接粗晶区硬度显著降低。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-34
  1.1 选题背景及意义  10-18
    1.1.1 高强船体钢的发展概况及特点  11
    1.1.2 船体钢的发展  11-13
    1.1.3 高强度  13-14
    1.1.4 高韧性  14-15
    1.1.5 易焊接性  15-17
    1.1.6 低碳合金钢焊接热影响区的组织  17-18
  1.2 含铜时效钢的发展与应用  18-26
    1.2.1 传统高强船板钢的发展与局限性  18-19
    1.2.2 新型高强度船板用钢的研究  19-26
  1.3 Cu 对含铜钢基体的影响  26-29
    1.3.1 Cu 对耐蚀性的影响  26-27
    1.3.2 Cu 对强度的影响  27-28
    1.3.3 Cu 对低温韧性的影响  28-29
  1.4 Cu 对含铜钢焊接性的影响  29-31
    1.4.1 Cu 对焊接性的影响  29-30
    1.4.2 Cu 对焊接热影响区的影响  30-31
  1.5 试验内容及目的  31-34
    1.5.1 试验内容  31-32
    1.5.2 试验目的  32-34
第二章试验材料及方法  34-40
  2.1 试验材料  34
  2.2 SHCCT 试验  34-37
    2.2.1 Formast-Digital 试验简介  34-35
    2.2.2 试样制备  35-36
    2.2.3 试验工艺参数  36-37
  2.3 焊接热模拟试验  37-39
    2.3.1 Gleeble-3500 试验机简介  37
    2.3.2 试样制备  37-38
    2.3.3 试验工艺参数  38-39
  2.4 试验组织观察及分析  39-40
第三章高强含铜船体钢SHCCT 曲线的测定及其应用  40-56
  3.1 试验数据处理  40-41
  3.2 试验结果及分析  41-53
    3.2.1 绘制SHCCT 曲线  41
    3.2.2 SHCCT 与CCT 的比较  41-43
    3.2.3 金相显微组织观察  43-45
    3.2.4 着色腐蚀观察  45-47
    3.2.5 扫描组织形貌观察  47-49
    3.2.6 晶粒度分析  49-51
    3.2.7 硬度测试  51-53
  3.3 本章小结  53-56
第四章焊接热模拟组织与性能  56-81
  4.1 母材的组织与性能特征  56-59
  4.2 模拟焊接粗晶区的力学性能  59-61
    4.2.1 粗晶区的冲击韧性  59-60
    4.2.2 粗晶区的硬度  60-61
  4.3 模拟焊接粗晶区的组织  61-65
    4.3.1 金相显微组织  61-63
    4.3.2 焊接粗晶区扫描组织  63-64
    4.3.3 断口观察  64-65
  4.4 二次热循环后的组织性能  65-70
    4.4.1 二次热循环后的冲击韧性  66-67
    4.4.2 二次热循环后的硬度  67-68
    4.4.3 二次热循环后的金相显微组织  68-69
    4.4.4 含铜钢二次热循环粗晶区扫描组织  69-70
  4.5 分析讨论  70-80
    4.5.1 冷裂纹敏感性评估  70-74
      4.5.1.1 碳当量计算  70-72
      4.5.1.2 裂纹敏感系数计算  72-74
    4.5.2 焊接粗晶区的韧化机理  74-78
    4.5.3 二次热循环的影响  78-80
  4.6 本章小结  80-81
结论  81-82
参考文献  82-87
攻读硕士学位期间承担的科研任务及研究成果  87-88
致谢  88-90
作者简介  90

高强度含铜钢焊接热影响区组织与性能研究

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