收藏本站
《山东大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

800MPa高强钢GMAW接头组织性能及精细结构研究

蒋庆磊  
【摘要】:低合金高强钢因其高强度、高韧性等优点而被广泛应用于工程机械、能源、桥梁建筑和车辆船舶等重要行业。但高强钢的焊接情况复杂多变,裂纹及强韧性不匹配、熔合区及热影响区性能恶化等问题突出,成为限制高强钢在焊接结构中扩大应用和提高生产效率的关键。本文针对煤矿机械液压支架用低合金高强钢Q550和Q690展开研究,在不预热条件下,采用熔化极气体保护焊(GMAW)方法对Q550和Q690钢进行焊接,并对焊接接头的微观组织、精细结构、裂纹形态以及接头力学性能进行研究,建立焊接参数、焊接材料、接头组织结构、接头区裂纹扩展及接头力学性能之间的关系。 采用高强钢对接接头裂纹试验研究不同强度匹配的焊丝和焊接热输入对Q550、Q550+Q690以及Q690钢接头裂纹敏感性的影响,随着焊丝强度级别的升高,接头断面裂纹率增加;随着焊接热输入的增加,接头的断面裂纹率也逐渐升高。对Q550和Q550+Q690钢接头力学性能进行测定,采用ER50-6焊丝时,拉伸试样从焊缝中断裂;采用ER60-G焊丝,断裂发生在熔合区或热影响区,接头抗拉强度与母材抗拉强度相当。冲击试验结果表明,Q550和Q690钢焊接接头热影响区的冲击吸收功最好;采用ER60-G焊丝的接头焊缝和熔合区的韧性均优于ER50-6焊丝焊缝和熔合区。 采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及能谱分析仪等研究了Q550和Q690钢焊缝区的显微组织、精细结构及夹杂物的成分等,分析了焊接热输入、合金元素及焊缝中夹杂物对焊缝组织的影响。随着焊丝中合金成分的增加,焊缝组织中的先共析铁素体含量逐渐减少;针状铁素体的含量先升高,然后逐渐降低。对于ER50-6焊丝焊缝,因奥氏体晶界被先共析铁素体完全覆盖,热输入对针状铁素体的含量的影响相对不敏感;而对ER60-G焊丝焊缝,热输入较小(14kJ/cm)时会产生以贝氏体为主的组织,降低焊缝韧性。焊缝中夹杂物组成的不均匀性及夹杂物的尺寸是影响夹杂物形核的重要因素。当夹杂物含有多种相组成,并且夹杂物尺寸为0.5~0.8μm时,有利于针状铁素体的多维形核。透射电镜分析显示针状铁素体板条内部有高密度的位错;焊缝中铁素体基体上分布有条状残余奥氏体,衍射结果表明焊缝组织中α与γ相存在K-S位相关系。 研究了焊接热输入对Q690钢热影响区的组织和冲击韧性的影响,当焊接热输入从14kJ/cm提高的20kJ/cm时,热影响区冲击吸收功先升高再降低;控制焊接热输入在约16kJ/cm可获得较高的热影响区冲击韧性。提高焊接热输入虽使奥氏体晶粒尺寸增大,但下贝氏体的先期形成有效的细化了马氏体板条,形成的大角度晶界对提高热影响区韧性起到了重要作用。中等热输入时产生下贝氏体时,碳化物分布在贝氏体铁素体内并与铁素体主轴方向呈一定角度;较大热输入条件下在上贝氏体铁素体板条侧产生的Fe3C条对接头韧性有不利的影响。 在组织结构分析的基础上,采用扫描电镜对Q550+Q690接头区裂纹及冲击试样断口形貌进行了研究。接头断面裂纹起源于Q690钢侧根部熔合区,沿熔合区穿晶扩展;部分裂纹在奥氏体晶界处沿先共析铁素体或贝氏体板条边界转向焊缝扩展;焊缝中裂纹扩展模式为微裂纹形核→尖端钝化→发生撕裂→重新形核;当裂纹遇到夹杂物时会导致萌发空洞,形成更多的不同方向的裂纹。 焊缝金属断口纤维区为穿晶断裂,断口韧窝产生的机理是微孔聚集型,针状铁素体区对应的韧窝较大,晶界铁素体对应的韧窝较小。采用ER50-6焊丝,焊缝断口放射区呈河流花样,断口平滑;采用ER60-G焊丝,焊缝断口放射区为准解理断口,解理面层次不平。马氏体+下贝氏体组织的Q690钢热影响区纤维区具有韧窝特征,塑韧性好;放射区有较大的撕裂台阶。大热输入条件下的热影响区断口中,纤维区断裂具有塑性变形的滑移特征,上贝氏体中粗化的碳化物阻止了韧窝形成;放射区中碳化物作为裂纹源形成小的撕裂刻面。 本文系统研究了不预热条件下液压支架用高强钢Q550和Q690焊接接头的显微组织、精细结构以及接头力学性能,并研究了接头区裂纹扩展形态及断裂机制,为高强钢的不预热焊接提供了试验依据和理论基础,有利于提高高强钢焊接效率和促进高强钢应用范围的扩大。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG407

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董明水;陈明;秦朱峰;;低合金高强钢WELDOX700与WELDOX900的焊接工艺[J];机械工人(热加工);2006年06期
2 叶唐;胡传顺;;07 MnNiCrMoVDR钢的开发及其在低温球罐上的应用[J];钢铁研究;2007年03期
3 杨涤心;孙远方;;火焰矫正温度对低合金高强钢焊件组织及性能的影响[J];金属热处理;2011年08期
4 王一戎;车小莉;;焊后热处理对15MnMoVNXt、HQ80、StE690钢HAZ冲击韧性的影响[J];西南交通大学学报;1990年03期
5 王一戎;车小莉;;15MnMoVNRe、StE690、HQ80高强钢冷裂敏感性与焊接工艺的选择[J];西南交通大学学报;1993年02期
6 章瑞鹏;蒙华伟;;透射电镜萃取复型样品制备关键技术及应用[J];宁夏电力;2006年02期
7 李世柳;石油化工常用钢材性能[J];石油化工设计;1997年03期
8 李友,李强,王嘉麟;P460NL1钢的焊接热影响区粗晶区组织和性能[J];东北大学学报(自然科学版);2001年02期
9 董明水;陈明;;低合金高强钢WELDOX700与WELDOX900的焊接[J];焊接;2006年07期
10 陈志清;段双霞;;控轧控冷工艺对低合金高强钢Q460力学性能的影响[J];山西冶金;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵晨光;李春国;鲁欣豫;曹军;;低合金高强钢N-A-XTRA700的焊接[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
2 田志凌;;低合金高强钢的焊接性[A];与时俱进 追求卓越——中国机械工程学会焊接学会四十周年、中国焊接协会十五周年纪念文集[C];2002年
3 常荣辉;苏杭;倪家强;;T型接头焊接应力应变数值模拟分析[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
4 刘家发;袁冬明;周国大;徐淑领;邱海萍;;低合金高强钢13MnNiMoNbR钢板窄坡口埋弧焊工艺[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
5 费东;朱大喜;田雷;陈哲;;浅谈海洋工程焊接裂纹的防止措施[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下)[C];2011年
6 陈翠欣;彭会芬;梁晓莎;马晓莉;;添加纳米氧化铝的低合金高强钢熔敷金属中夹杂物的研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
7 樊兆宝;;某型号高压气瓶的焊接与加工技术[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
8 章友谊;屈金山;王大春;;高强钢Domex700MC焊接工艺及接头性能分析[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
9 桑华;顾荣华;;滑模工艺细部构造[A];全国矿山建设学术会议论文选集(下册)[C];2003年
10 余志刚;党恩;严富学;;氢脆对低合金高强钢冲击韧性的影响[A];第九次全国热处理大会论文集(一)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吴兆军 张龙柱;河北钢铁邯钢造出国标最高牌号低合金高强钢[N];中国冶金报;2011年
2 金荣江;唐钢一钢轧成功开发TZ700低合金高强钢[N];世界金属导报;2011年
3 李银娟 毛志明 吴文龙 蔡炜;中国火车有望告别“哐当”声[N];新华日报;2006年
4 本报记者 钟华林 李力 实习生 刘金;长江三峡工程[N];经济日报;2005年
5 记者 杨进 通讯员 常青 丁玉 卢兵 叶平生 杨丽媛;地铁四号线高架段轨道昨全线贯通[N];广州日报;2006年
6 记者 周炜;西安地铁二号线全线长轨贯通[N];西安日报;2010年
7 李丽;艰苦没有让女性走开[N];工人日报;2003年
8 本报记者 张毅;用焊条“绣花”的人[N];人民日报;2003年
9 齐艳丽 记者 曹吉根;浙江省特检院一项成果喜获国家发明专利授权[N];中国质量报;2009年
10 程臻 刘建斌;铸就“鲁班”精品[N];中国有色金属报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋庆磊;800MPa高强钢GMAW接头组织性能及精细结构研究[D];山东大学;2011年
2 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
3 施建峰;聚乙烯管道电熔接头冷焊形成机理及其检测和评定方法[D];浙江大学;2011年
4 赵旭东;铝/钢异种金属激光填充粉末熔钎焊接技术研究[D];北京工业大学;2012年
5 陈影;铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D];大连交通大学;2012年
6 刘佳;轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究[D];长春理工大学;2012年
7 车洪艳;铝合金汽车部件的变形及损伤行为[D];兰州理工大学;2008年
8 李立英;ASTM4130钢焊接热影响区组织与性能研究[D];中国石油大学;2011年
9 张小奇;矩形端面电极电阻点焊研究[D];吉林大学;2010年
10 张建军;07MnNiCrMoVDR钢焊接性的物理和数值模拟[D];天津大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑文健;铝合金T型接头双束激光双侧同步焊接的数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 孙岱;低碳钢/低合金高强钢薄板焊接变形的数值模拟[D];重庆大学;2011年
3 杨景华;低合金高强钢特高压铁塔焊接接头组织性能研究[D];浙江大学;2011年
4 徐良;HQ785T1低合金高强钢激光-MAG复合热源焊接工艺研究[D];机械科学研究总院;2011年
5 刘树义;低合金高强钢厚板双面双弧横焊工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 杨涛;高强铝合金T型接头激光焊接技术研究[D];武汉理工大学;2011年
7 丁肖;重型工程机械吊臂焊接工艺研究[D];西安工业大学;2012年
8 赵海洋;铝合金搅拌摩擦焊接接头组织及疲劳断裂行为研究[D];天津大学;2010年
9 王光大;BWELDY700QL4低合金高强钢焊接接头组织与力学性能研究[D];大连交通大学;2012年
10 杨功斌;低合金高强钢焊丝研制及焊接工艺研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026