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Mo-V-Ti-N微合金钢的焊接脆化倾向及其抑制方法

作　者: 许文文
导　师: 王青峰
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 钒氮微合金钢 焊接 热影响区 缺口韧性 断裂 M-A组元 多相组织 微观硬度
分类号: TG142.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文为了研究低碳Mo-V-Ti-N微合金结构钢的焊接脆化倾向及其抑制方法,制备了典型增N(120ppm)、单独加B(12ppm)及N + B(210ppm+17ppm)复合添加等三种试验钢,并采用Gleeble3500热模拟机制备了各试验钢在不同t8/5(6～100s)下的模拟粗晶热影响区(CGHAZ)样品。针对各样品,观察了光学显微组织,统计了各组织形态参量;观察了马氏体-奥氏体(M-A)组元脆性相的透射(TEM)结构;测试了M-A及附近基体的纳米压痕硬度;测试了-20℃的V型缺口(CVN)试样的冲击功,观察了扫描(SEM)断口和二次裂纹形貌。结果表明,在Mo-V-Ti-N钢的各CGHAZ中均形成了含M-A的多相组织。其微观结构、硬度和断裂特征随t8/5增加的变化趋势是:贝氏体铁素体(BF)和针状铁素体(AF)的数量减少,先共析铁素体(PF)的数量增多;M-A的形态从条状向块状演化、尺寸增大、弥散度降低,其内部结构从板条马氏体+残余奥氏体向孪晶马氏体演化,与附近基体的硬度差增加;CVN冲击功降低,断口形貌从韧窝塑性断裂向准解理脆性断裂演化。另外,在Mo-V-Ti-N钢中添加微量的硼,在各t8/5下的CGHAZ中均可通过抑制PF的转变,促进针状铁素体和粒状贝氏体的形成,使M-A的含量降低、尺寸减小、弥散度提高,冲击韧性改善。因此,Mo-V-Ti-N钢的焊接脆化倾向取决于CGHAZ中含M-A组元的多相组织的微观结构和微观硬度特征,抑制方法是采用小线能量焊接或在钢中添加微量的硼。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-28
  1.1 课题背景  8-11
    1.1.1 V-N 微合金钢的发展及其运用  8-9
    1.1.2 V-N 微合金钢的焊接脆化问题  9-11
  1.2 V-N 微合金钢焊接热影响区的组织  11-13
  1.3 M-A 组元的形成及其影响因素  13-20
    1.3.1 M-A 组元的形成过程  13-15
    1.3.2 焊接热循环参数对M-A 组元形态的影响  15-17
    1.3.3 合金元素对M-A 组元的影响  17-20
  1.4 M-A 组元的脆化作用  20-25
    1.4.1 M-A 组元的形态参数对HAZ 脆化倾向的影响  20-23
    1.4.2 M-A 组元的脆化作用机理  23-25
  1.5 M-A 组元脆化作用的抑制方法  25-27
    1.5.1 控制焊接参数  25
    1.5.2 控制奥氏体稳定化元素  25
    1.5.3 硼氮复合微合金化  25-27
  1.6 本文主要研究内容  27-28
第2章 实验材料及方法  28-33
  2.1 试验材料  28
  2.2 实验方法  28-32
    2.2.1 焊接热模拟试验  28-29
    2.2.2 HAZ 低温冲击试验及断口分析  29-30
    2.2.3 显微组织观察及定量分析  30-31
    2.2.4 M-A 组元的微观硬度测量  31-32
    2.2.5 M-A 组元的精细结构观察  32
  2.3 本章小结  32-33
第3章 CGHAZ 脆化机理的研究  33-53
  3.1 实验结果  33-44
    3.1.1 母材的金相组织  33
    3.1.2 焊接热影响区的组织  33-35
    3.1.3 焊接热影响区中M-A 组元的观察  35-39
    3.1.4 M-A 组元的微观硬度测试  39-42
    3.1.5 模拟粗晶热影响区的冲击韧性测试  42-44
  3.2 讨论  44-52
    3.2.1 粗晶热影响区基体组织和冲击性能的关系  44-45
    3.2.2 M-A 组元形态参数对脆化倾向的影响  45-48
    3.2.3 M-A 组元的脆化作用机理  48-52
  3.3 本章小结  52-53
第4章 微量硼对CGHAZ 脆化倾向的抑制  53-66
  4.1 实验结果  53-60
    4.1.1 试验钢的光学显微组织  53-54
    4.1.2 CGHAZ 的光学显微组织  54-56
    4.1.3 CGHAZ 中M-A 组元的观察  56-59
    4.1.4 模拟CGHAZ 的冲击韧性测试  59-60
  4.2 讨论  60-65
    4.2.1 硼对CGHAZ 显微组织的影响  60-62
    4.2.2 硼对M-A 组元形态的影响  62-65
  4.3 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-72
攻读硕士学位期间承担的科研任务及研究成果  72-73
致谢  73-74
作者简介  74

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能 > 钢的分析试验
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