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《哈尔滨工业大学》 2009年
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含硼圆环链钢闪光对焊焊接性研究

赵斌  
【摘要】: 23MnNiMoCr54钢(简称54钢)作为成熟的钢种已广泛应用在矿用圆环链的制造行业中。与54钢相适应的、已形成了有效成熟的焊接工艺。含硼圆环链54钢是在23MnNiMoCr54钢的基础上添加微量的硼元素。试用含硼54钢制造矿用圆环链乃是新的课题,尚未见到相关资料的报道。经企业的焊接试验发现,含硼54钢对焊接头质量无论强度或塑性均未达到链条的质量标准。显然这是与添加硼元素密切相关。 为了分析含硼54钢焊接质量不合格的原因,本文首先分析了硼对圆环链54钢供货态母材组织与力学性能的影响。实验结果表明:含硼与无硼两类54钢供货态母材金相组织基本相同,均为为球化珠光体;供货态含硼钢与无硼钢相比强度略有提高,但塑性与韧性均有下降,特别是韧性大幅度下降。但含硼钢与无硼钢试件经热处理后(淬火880℃/小时+回火430℃/2.5小时),两者力学性能趋于一致;54钢添加硼后,其冲击试样由韧窝型韧性断裂转变为准解理型脆性断裂。 为了探讨含硼54钢的可用性,本文以无硼钢焊接工艺为基础,考虑硼对54钢焊接性的影响,制定了含硼54钢的焊接工艺方案。试验结果表明,含硼54钢经过诸多参数的综合调整试验,接头质量仍达不到圆环链的质量标准,说明含硼54钢闪光对焊的可焊性不能适应闪光对焊的工艺过程。 为了了解含硼54钢焊接性下降的原因,本文分析了硼对圆环链焊接接头组织与断口形貌的影响。从接头的金相观察发现,含硼与无硼54钢经热处理接头的焊缝均有一条很窄的亮带,含硼钢亮带较明显。焊缝的硬度均低于热影响区的硬度,特别是含硼钢接头焊缝硬度与热影响区硬度相差加大。由此可见,含硼的焊缝相当于接头的软区。而且两者焊缝的组织也不相同。正是由于上述不同导致了含硼接头抗弯,拉伸性能指标不合格的主要原因之一。比较无硼和含硼54钢焊后经热处理焊缝冲击断口形貌,由无硼钢的韧性特征转变为含硼钢的脆性特征,是由于硼在晶界和晶内结晶面析出的硼碳化合物导致沿晶和准解理断裂倾向增大,使钢的韧性明显下降。 综上所述,在矿用圆环链用钢23MnNiMoCr54中添加微量硼引发的“有效”硼含量,硼相的析出,焊缝的焊接组织等一系列问题,是闪光焊接头质量不达标的主要原因。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG457.11

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