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拘束条件下焊接HAZ马氏体相变机理研究

李勇  
【摘要】:本文利用了焊接热循环参数测试及分析系统。该测试系统硬件部分由微型计算机、热电偶、集成了放大和滤波作用的温度变送器和A/D数据采集卡等组成,软件主程序部分采用面向对象编程语言C++ Builder 7.0编写,数据采集部分采用Labview编写。系统功能集焊接热循环温度数据采集、存储、处理和分析于一体,与传统的焊接热循环参数测试仪器和测试方法相比,本系统具有精度高、误差小、实时性好、使用方便、界面友好、性价比高等优点。 本文利用该系统适时采集了45号中碳钢和40Cr中碳合金钢的焊接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组织的硬度进行了对比实验。 通过对焊接试验结果进行分析,发现在45号钢和40Cr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(y″)为最大的温度拐点。结合对两种钢的实际焊接接头所作的金相组织观察,可以推断该温度点为马氏体相变起始点。 本研究结果表明,焊接拘束度可以显著影响45号钢及40Cr钢近缝区冷却过程中的组织转变。拘束状态下相变温度明显高于非拘束状态下的相变温度,拘束状态下的HAZ组织性能优于非拘束状态下的HAZ组织。 根据本系统可以测定热循环冷却曲线及其上的温度相变点这一特点,利用本系统可以建立新材料的SH—CCT图以及丰富已有材料在不同复杂条件下的SH—CCT图,这比传统的热模拟条件下建立的SH—CCT图具有更高的真实性、简便性和丰富性。同时,本系统为制定、评定和优化焊接工艺提供了重要的参考依据,为分析HAZ的相变机理及组织性能提供了有效的手段和强有力的证据,从而提出了利用焊接冷却过程中相变潜热对热循环曲线有影响的现象来研究HAZ相变机理与组织性能的新思路。


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