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微Ti管线钢焊接热影响区组织性能研究

焦兰  
【摘要】:在管线钢焊接加热过程中,由于高熔点富Ti析出相钉扎了奥氏体晶界,阻碍了奥氏体晶粒的长大,从而使得含Ti微合金钢具有良好的焊接性能。随着钢铁冶炼技术水平的提高,钢中C、N的含量比以前明显的减少,且Nb、V等微合金元素的加入管线钢中,Ti元素的最佳加入量及合适的Ti/N的值也需要进一步的研究。 本论文通过焊接热模拟实验,利用扫描电镜SEM、光学电镜OM、透射电镜TEM等进行组织观察,冲击性能测试等现代分析实验手段,以及Thermo-cacl热力学计算软件,系统的分析研究不同的Ti含量和不同的Ti/N值对X80管线钢焊接热影响区组织及性能影响。 对实际工业生产的焊接钢管试样焊接热影响区进行研究的结果表明,奥氏体晶粒尺寸对焊接热影响区的冲击韧性影响很大。在实验材料成分范围内,随着Ti含量的提高和Ti/N值的增大,奥氏体晶粒尺寸逐渐减小,但Ti/N值超过3时韧性明显降低。奥氏体晶粒尺寸相差不大时,M/A(马奥岛)数量对冲击韧性也有一定的影响。 经过焊接热循环实验后,经过观察,发现析出相主要为富Ti的方形析出,当Ti含量较高时,析出相的体积分数较大,同时奥氏体晶粒尺寸也较小。Ti含量或者Ti/N值较低时,再加热奥氏体晶粒变得粗大(Ti/N的值在2.3以下),当Ti/N达到在一定的值后(本实验中的值为3),虽然奥氏体晶粒尺寸随Ti/N增加而继续减小,但减小的幅度不大。故Ti/N的值在2-3之间,Ti的含量在0.01%-0.015%之间为最佳范围。 研究还表明,冷却时间t8/5对试样的组织及性能有较大的影响,t8/5为30℃/S,组织为板条贝氏体和粒状贝氏体的混合组织,冲击韧性较好。合适的Ti/N的值(本实验中为2.6)对粗晶区特别是熔合线附近区域的晶粒尺寸有明显地抑制作用,使得热影响区的粗晶区冲击韧性较好。


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