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节镍型超级双相不锈钢SAF2507SMAW焊接接头组织与性能研究

作　者: 刘金明
导　师: 刘洁
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: SAF2507双相不锈钢 固溶处理 相比例 σ相 冲击性能 线能量
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


双相不锈钢(The Duplex Stainless Steel, DSS)因其具有的良好综合力学性能和耐腐蚀性能,已经广泛应用于海洋工程,石油化工及食品工程等行业。由于双相不锈钢钢兼有铁素体(α)和奥氏体(Y)的特点,因此在热处理和焊接热循环作用下,使得组织中双相比例难以控制以及极易析出第三相(主要为。相),从而导致焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能下降。超级双相不锈钢SAF2507与普通双相不锈钢2101、2205等相比,Cr、Mo、N含量的提高(尤其是N含量的提高),其强度,耐腐蚀性能更为优越,特别是在有机酸和无机酸中的腐蚀速率极低,因此非常适合在含氯的苛刻介质中使用。SAF2507同时也是一种节镍、钼的经济型双相不锈钢,随着在工业上应用逐渐增多,焊接性问题也日益突显,因此解决SAF2507焊接性问题,已经成为SAF2507发展中迫切需要解决的课题。对于我国这样一个镍资源缺乏的国家而言‘,研究、生产、推广SAF2507双相不锈钢具有重要的经济和战略意义。本文首先对SAF2507在500℃～1100℃温度范围内进行固溶处理,分析固溶处理后铁素体、奥氏体两相比例变化及σ相的析出情况,并对950℃和1050℃固溶处理下的拉伸性能作了比较。结果表明：1050～1100℃固溶处理后,铁素体、奥氏体两相比例接近1：1；σ相形成于铁素体内和铁素体-奥氏体的边界处,其析出量随固溶温度的升高而呈现出先增大后减小的趋势,900℃时达到最大值；在1050℃以上,σ相基本没有析出；950℃时,拉伸断口呈被韧性带分割拉长的脆性断裂,1050℃时为韧性断裂。焊接试验研究焊接板厚为12mm的2507,焊条为E2594,焊接线能量分别为0.4KJ/mm、0.6KJ/mm、0.8KJ/mm、1.45kJ/mm的焊条电弧焊进行焊接。采用光学显微镜及扫描电镜对焊接接头各区域组织演变特征、σ相的分布、断口形貌及断裂机制进行了分析观察；采用硬度仪和冲击试验机对焊接接头进行力学性能测试。结果表明：焊接线能量为0.6～0.8J/mm时,在焊缝和热影响区的铁素体奥氏体比例均在允许的范围内,在热影响区和焊缝上有少量。相析出；接头各区域冲击韧性均接近于母材组织,接头呈明显韧性断裂特征。焊接接头在500～1100℃温度范围内进行固溶处理,对接头各区域的铁素体奥氏体比例、σ相、硬度的测试,结果表明：当固溶温度在500～1100℃范围内时,随着固溶温度的提高,SAF2507焊接接头的洛氏硬度呈先上升后下降的趋势,在800～900℃时达到最大值。固溶处理后焊接接头的融合线、热影响区的硬度最高,焊缝区的硬度次之,母材区的硬度最低。,在500-1100℃固溶温度范围内,铁素体/奥氏体两相与固溶温度呈良好的线性关系,铁素体相比例逐渐升高,奥氏体相比例逐渐降低；σ相析出量随固溶温度的升高而呈现出先增大后减小的趋势,在800～900℃时达到最大值。

全文目录


中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-31
  1.1 双相不锈钢概述  9-11
  1.2 双相不锈钢性能特点及分类  11-13
  1.3 双相不锈钢组织转变特点  13-20
    1.3.1 铁素体-奥氏体相平衡  13
    1.3.2 析出反应  13-15
    1.3.3 双相不锈钢焊接接头组织转变特点  15-20
  1.4 双相不锈钢焊接研究进展  20-24
    1.4.1 双相不锈钢焊接性  20-21
    1.4.2 焊接材料  21-22
    1.4.3 焊接方法  22
    1.4.4 铁素体含量的预测和实际测定  22-24
  1.5 SAF2507超级双相不锈钢性能特点及应用  24-27
    1.5.1 SAF2507耐腐蚀能力  24
    1.5.2 SAF2507力学性能  24-26
    1.5.3 SAF2507超级双相不锈钢的应用  26-27
  1.6 本课题研究的目的及意义  27-28
  1.7 论文研究内容及技术路线  28-31
第二章 试验过程及试验方法  31-41
  2.1 SAF2507固溶处理试验  31-35
    2.1.1 试验材料  31
    2.1.2 试验方法及设备  31-35
  2.2 SAF2507焊接试验  35-38
    2.2.1 试验材料  35-36
    2.2.2 试验方案  36-38
  2.3 焊接接头固溶处理试验  38-41
    2.3.1 制备金相及相比例测量  39
    2.3.2 硬度测量  39-41
第三章 SAF2507母材固溶处理组织及性能研究  41-49
  3.1 固溶温度对组织的影响  41-46
    3.1.1 不同固溶温度下组织形态  41-43
    3.2.2 固溶温度对相比例的影响  43-44
    3.2.3 固溶温度对σ析出相的影响  44-46
  3.2 固溶温度对力学性能的影响  46-47
    3.2.1 固溶温度对硬度的影响  46
    3.2.2 固溶温度对拉伸性能的影响  46-47
  3.3 结论  47-49
第四章 SAF2507焊接接头组织及性能研究  49-55
  4.1 热输入对焊接接头组织的影响  49-51
  4.2 热输入对焊接接头力学性能的影响  51-53
    4.2.1 热输入对焊接接头冲击性能的影响  51-52
    4.2.2 冲击断口扫描电镜分析  52-53
  4.4 结论  53-55
第五章 固溶处理对焊接接头组织及力学性能的影响  55-63
  5.1 固溶温度对焊接接头组织的影响  55-60
    5.1.1 固溶温度对焊缝区组织形态的影响  55-57
    5.1.2 固溶温度相比例的影响  57-59
    5.1.3 固溶温度对σ相含量的影响  59-60
  5.2 固溶温度对焊接接头力学性能的影响  60-62
    5.2.1 焊接接头硬度分布  60-61
    5.2.2 固溶温度对接头各区域硬度的影响  61-62
  5.3 结论  62-63
第六章 结论  63-65
参考文献  65-71
致谢  71-73
攻读硕士学位期间发表的相关学术论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接接头的力学性能及其强度计算
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