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微Ti管线钢焊接热影响区组织性能研究

作　者: 焦兰
导　师: 宋宁；刘清友
学　校: 昆明理工大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: X80管线钢焊接热影响区焊接热模拟 Ti/N值冲击韧性
分类号: TG401
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在管线钢焊接加热过程中,由于高熔点富Ti析出相钉扎了奥氏体晶界,阻碍了奥氏体晶粒的长大,从而使得含Ti微合金钢具有良好的焊接性能。随着钢铁冶炼技术水平的提高,钢中C、N的含量比以前明显的减少,且Nb、V等微合金元素的加入管线钢中,Ti元素的最佳加入量及合适的Ti/N的值也需要进一步的研究。本论文通过焊接热模拟实验,利用扫描电镜SEM、光学电镜OM、透射电镜TEM等进行组织观察,冲击性能测试等现代分析实验手段,以及Thermo-cacl热力学计算软件,系统的分析研究不同的Ti含量和不同的Ti/N值对X80管线钢焊接热影响区组织及性能影响。对实际工业生产的焊接钢管试样焊接热影响区进行研究的结果表明,奥氏体晶粒尺寸对焊接热影响区的冲击韧性影响很大。在实验材料成分范围内,随着Ti含量的提高和Ti/N值的增大,奥氏体晶粒尺寸逐渐减小,但Ti/N值超过3时韧性明显降低。奥氏体晶粒尺寸相差不大时,M/A(马奥岛)数量对冲击韧性也有一定的影响。经过焊接热循环实验后,经过观察,发现析出相主要为富Ti的方形析出,当Ti含量较高时,析出相的体积分数较大,同时奥氏体晶粒尺寸也较小。Ti含量或者Ti/N值较低时,再加热奥氏体晶粒变得粗大(Ti/N的值在2.3以下),当Ti/N达到在一定的值后(本实验中的值为3),虽然奥氏体晶粒尺寸随Ti/N增加而继续减小,但减小的幅度不大。故Ti/N的值在2-3之间,Ti的含量在0.01%-0.015%之间为最佳范围。研究还表明,冷却时间t8/5对试样的组织及性能有较大的影响,t8/5为30℃/S,组织为板条贝氏体和粒状贝氏体的混合组织,冲击韧性较好。合适的Ti/N的值(本实验中为2.6)对粗晶区特别是熔合线附近区域的晶粒尺寸有明显地抑制作用,使得热影响区的粗晶区冲击韧性较好。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章综述  8-24
  1.1 前沿  8-12
    1.1.1 国外管线钢的发展与应用  9-11
    1.1.2 国内管线钢的发展  11-12
  1.2 钢中主要元素的对焊接性的影响  12-16
  1.3 管线钢的焊接的研究  16-21
    1.3.1 研究现状  16
    1.3.2 管线钢的焊接生产工艺  16-18
    1.3.3 管线钢焊接热影响区存在的问题及解决方法  18-21
  1.4 本文的研究内容和意义  21-24
第二章 X80管线钢焊接接头的分析研究  24-40
  2.1 引言  24
  2.2 实验材料和实验方法  24-26
    2.2.1 实验材料  24
    2.2.2 实验方法  24-26
  2.3 实验结果和分析  26-39
    2.3.1 母材的显微组织分析  26-28
    2.3.2 焊接粗晶区组织和性能分析  28-32
    2.3.3 热影响区组织性能变化规律  32-35
    2.3.4 数据统计分析  35-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章化学成分对粗晶区组织和性能的影响  40-54
  3.1 引言  40
  3.2 实验材料及方法  40-42
    3.2.1 实验材料  40
    3.2.2 实验方法  40-42
  3.3 实验结果及分析讨论  42-51
    3.3.1 不同Ti含量、Ti/N值对金相组织的影响  42-47
    3.3.2 第二相析出对奥氏体晶粒尺寸的影响的理论计算  47-51
  3.4 本章小结  51-54
第四章峰值温度和冷却时间对粗晶区组织和性能的影响  54-72
  4.1 引言  54
  4.2 实验材料和实验方法  54-55
  4.3 试验结果及分析  55-70
    4.3.1 不同冷却时间对粗晶区组织和性能的影响  55-66
    4.3.2 峰值温度对粗晶区组织和性能的影响  66-70
  4.4 本章小结  70-72
第五章结论  72-74
致谢  74-76
参考文献  76-80
附录A:攻读硕士学位期间发表的学术论文  80

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