低合金结构钢焊接HAZ组织贝氏体相变机理研究

【摘要】：低碳合金结构钢16MnDR和15MnMoVN是焊接制造业中常用的钢材,它们的焊接热影响区(HAZ)通常会产生贝氏体或马氏体相变。以往的研究大多是靠热模拟技术并结合金相或扫描电镜观察其转变组织。在计算机技术高速发展的今天,为了更进一步丰富和发展焊接热影响区组织转变机理研究,本文采用计算机软件和硬件技术,研究开发了一种新型焊接热循环曲线测试及分析系统,并利用该系统适时采集了16MnDR和15MnMoVN两种低合金结构钢的焊接HAZ热循环数据。通过计算机分析和处理这些数据,对在拘束和非拘束状态、预热和不预热焊接条件下的焊接HAZ的组织及相变规律进行了分析,并对HAZ的组织进行了金相观察及硬度测试等进行了对比实验。 在硬件和软件设计方面,本文设计了滤波调理电路并对采集到的数据进一步采用均值滤波方法去除随机噪声,采用公式法和二阶差分等方法计算和分析焊接热循环参数。通过对焊接试验结果进行分析,发现在16MnDR和15MnMoVN钢的HAZ热循环冷却过程中,在中温附近的冷却曲线上均对应着一个二阶差分绝对值( )为最大的温度拐点。结合两种钢的焊接CCT图以及对实际焊接接头所作的金相组织观察,作者推断该温度点为贝氏体相变起始点。 本研究结果表明,焊前预热、焊接峰值温度和焊接拘束度等可以影响15MnMoVN及16MnDR钢近缝区冷却过程中的组织转变。在有拘束和非拘束状态下焊接所获得的HAZ,其组织有明显不同。拘束状态下的HAZ组织性能优于非拘束状态下的HAZ组织,拘束状态下相变温度明显高于非拘束状态下的相变温度。 以上这些对研究拘束和非拘束状态下HAZ的组织和性能、了解预热对焊缝HAZ组织改变的影响、改进测定焊接热循环的方法、分析焊接冷却过程相变机理、制定新材料的焊接CCT图、优化焊接工艺均具有较高的理论意义和实际的使用价值。