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2205双相不锈钢电阻点焊接头组织及力学性能的研究

作　者: 常旭
导　师: 刘洁
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 2205双相不锈钢田口方法显微组织断口形貌力学性能
分类号: TG453.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

双相不锈钢（如2205）由于其组织中的奥氏体和铁素体含量大约各占一半，具有良好的性能，在含有氯离子环境中工作时机械强度和耐腐蚀性能好，具有相当于奥氏体两倍的强度和良好的韧性，且节约了稀缺资源镍，是一种优秀的组合钢类。目前，国内外对双相不锈钢焊接性能的研究，还仅局限于中厚板熔焊接头的组织和性能方面，对双相不锈钢的电阻点焊接头处综合性能的研究相关报道甚少，而该种材料薄板具有很广泛的应用前景。本文以2205双相不锈钢薄板为研究对象，深入研究了其电阻点焊接头显微组织与接头断裂特点，点焊工艺参数对其接头性能的影响，并通过田口方法对点焊工艺参数进行优化。结果表明：2205双相不锈钢电阻点焊接头发生断裂的形式主要有结合面断裂和纽扣断裂，其中，纽扣断裂是主要的断裂形式，发生纽扣断裂时，断裂的起始位置主要表现为塑形变形的特征，分布有一定的韧窝。当焊接压力为0.6MPa，焊接电流为9.5kA，焊接时间为200ms时，焊接接头的断裂形式为沿母材区域撕裂的纽扣断裂，微观断口上出现大量的韧窝，属于韧性断裂。通过研究焊接压力、焊接电流和焊接时间等主要工艺参数对1mm厚2205双相不锈钢点焊接头性能的影响，结果表明：焊接压力从0.5MPa增加到0.6MPa，焊接电流从7.4kA增加到9.5kA，焊接时间从180ms增加200ms时，焊接接头组织处的晶粒得以细化（焊接时间增加时细化不明显），接头的抗剪强度和熔核直径增加，显微硬度减小。但是当焊接压力过大（0.7MPa），焊接时间过长（220ms）时，接头的抗剪强度会减小，当焊接电流过大时(11.6kA)，不仅接头抗剪强度减小，而且焊接过程中会产生较大飞溅，导致接头组织出现缩孔缺陷。通过田口实验分析，得出1mm厚2205双相不锈钢电阻点焊工艺参数对接头承载能力的影响从大到小依次为焊接电流、焊接时间、焊接压力，其中焊接电流对接头承载能力具有显著的影响，焊接时间和焊接压力对接头承载能力的影响不显著。田口方法的优化结果为焊接电流9.5kA、焊接时间200ms、焊接压力0.6MPa，在该工艺参数组合下重复对3组2205双相不锈钢进行电阻点焊，然后测出接头的平均最大抗剪力为15.028kN，比优化之前的最优结果提高了2.27%。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 双相不锈钢的发展现状  10-12
  1.3 双相不锈钢的特点、分类和应用前景  12-18
    1.3.1 双相不锈钢的特点  12-14
    1.3.2 双相不锈钢的分类  14-15
    1.3.3 双相不锈钢的应用前景  15-18
  1.4 双相不锈钢焊接时的组织转变特点  18-19
    1.4.1 焊缝区的组织转变特点  19
    1.4.2 热影响区的组织转变特点  19
  1.5 双相不锈钢薄板的焊接研究现状  19-22
    1.5.1 电子束焊  20
    1.5.2 激光焊  20-21
    1.5.3 电阻点焊  21-22
  1.6 本文的研究内容及技术路线  22-24
第二章试验材料、设备及方法  24-32
  2.1 试验材料  24-25
  2.2 试验方法及设备  25-32
    2.2.1 电阻点焊  25-28
    2.2.2 微观组织分析  28-29
    2.2.3 显微硬度试验  29
    2.2.4 拉剪试验  29-32
第三章 2205 双相不锈钢电阻点焊接头的拉剪断裂  32-40
  3.1 2205 双相不锈钢电阻点焊接头组织结构  32-33
  3.2 2205 双相不锈钢电阻点焊接头断裂特点  33-37
    3.2.1 结合面断裂  33-35
    3.2.2 纽扣断裂  35-37
  3.3 2205 双相不锈钢电阻点焊缺陷  37-39
    3.3.1 飞溅  37-38
    3.3.2 裂纹  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章工艺参数对 2205 双相不锈钢电阻点焊接头性能的影响  40-50
  4.1 焊接压力对 2205 双相不锈钢电阻点焊接头性能的影响  40-43
    4.1.1 焊接压力对微观组织的影响  40-41
    4.1.2 焊接压力对力学性能的影响  41-42
    4.1.3 焊接压力对接头断裂形式和断口形貌的影响  42-43
  4.2 焊接电流对 2205 双相不锈钢电阻点焊接头性能的影响  43-46
    4.2.1 焊接电流对微观组织的影响  43-44
    4.2.2 焊接电流对力学性能的影响  44-45
    4.2.3 焊接电流对接头断裂形式及断口形貌的影响  45-46
  4.3 焊接时间对 2205 双相不锈钢电阻点焊接头性能的影响  46-49
    4.3.1 焊接时间对微观组织的影响  46-47
    4.3.2 焊接时间对力学性能的影响  47-48
    4.3.3 焊接时间对接头断裂形式和断口形貌的影响  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 2205 双相不锈钢电阻点焊工艺参数的田口优化设计  50-58
  5.1 DOE 实验设计方法  50
  5.2 田口方法  50-51
  5.3 田口实验设计  51-52
  5.4 试验结果与讨论  52-57
    5.4.1 信噪比分析  52-55
    5.4.2 方差分析  55-56
    5.4.3 田口预测结果及试验验证  56-57
  5.5 本章小结  57-58
第六章结论与展望  58-60
参考文献  60-66
致谢  66-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-69

2205双相不锈钢电阻点焊接头组织及力学性能的研究

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