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《武汉大学》 2004年
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20MnMo低合金调质铸锻钢焊接性研究

王学  
【摘要】:20MnMo铸锻钢是广泛应用于中温厚壁压力容器制造的一种低碳调质钢,其焊接质量直接影响到设备的安全使用。虽然国内外对低碳调质钢焊接性进行了大量的研究,但涉及到20MnMo钢的研究工作和成果很少。全面深入的研究其焊接性,不仅可以揭示20MnMo钢焊接性的特殊性,有效解决20MnMo钢焊接生产中的具体问题,也进一步丰富和完善低碳调质钢的焊接性理论。 本文从以下四个方面对20MnMo钢的焊接性进行系统、深入、特别是定量的研究,(1)冷裂纹敏感性;(2)热影响区组织性能;(3)消除应力处理;(4)低合金铸锻件焊接性比较。综合上述四个方面的研究成果,优化大拘束度、碳当量偏高的ZG20MnMo钢焊接、热处理工艺,为焊接生产提供科学指导。 在冷裂纹敏感性研究中,采用插销试验对20MnMo钢的冷裂纹敏感性进行定量,重点研究化学成分波动、焊接工艺因素对冷裂倾向的影响。标准规定范围内的成分波动将显著影响20MnMo钢的冷裂纹敏感性,但无论成分如何波动,粗晶区的最高硬度值小于350HV是判断是否开裂的重要标志。在工艺因素影响中,主要研究了预热及后热、奥氏体焊接材料、焊接方法对冷裂倾向的影响。从临界断裂应力o_cr、断口形貌、粗晶区组织及硬度等方面揭示各工艺的主要作用机理。通过对预热作用机理的研究,得到了在低氢条件下,预热在焊接易淬硬钢中的主要作用在于改善组织、降低硬度。降低硬度是通过增加马氏体“自回火”效应来实现。并且研究了“自回火”马氏体的精细结构及与预热的关系,分析了马氏体“自回火”提高抗裂性的作用机理。通过对后热工艺的研究,对后热作用效果进行了定量,对后热作用机理进行了深入探讨,明确了后热的主要作用在于除氢,其改善组织作用可以忽略,若后热温度偏低,还可能出现粗晶区二次硬化的现象,严重削弱后热的效果。提出了后热当量参数P_后的概念及表达式P_后=T_P(C+Int_p)(对一般低合金钢,C取5.3)来表征后热工艺,给出了20MnMo钢的o_cr与P_后的函数关系。在对弧焊方法影响的研究中,比较了CO_2气体保护焊和手工电弧焊条件下冷裂纹倾向的变化,结果表明:CO_2焊条件下,冷裂倾向明显增加。并对这一结果进行了分析和解释,纠正了过去片面强调CO_2焊超低氢优点,所以冷裂纹敏感性小的错误观点。在CO_2焊和药芯焊丝逐渐占据统治地位的今天,其理论和实用价值重大。在焊接材料的影响方面,对奥氏体钢焊条和镍基焊条在提高抗裂性中的效果进行了定量,结果表明,奥氏体钢焊条的效果有限,镍基焊条更为安全,可以完全取代预热;通过对熔合区成分分析及组织精细结构的研究,揭示了奥氏体钢焊条安全系数不高,容易失效的原因。上述研究成果为大拘束度条件下,碳当量偏高的20MnMo钢防止冷裂纹工艺措施的选择提供了理论和试验依据。 在热影响区组织性能研究中,研究了热循环对20MnMo铸件和锻件过热区的影
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG406

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【引证文献】
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【同被引文献】
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