納米貝氏體鋼焊接接頭再納米化強(qiáng)化方法與加速機(jī)制.pdf

1、針對(duì)新一代鋼鐵材料納米貝氏體鋼焊接性差的問題，提出了納米貝氏體鋼的再納米化焊接方法。再納米化焊接方法是通過控制納米貝氏體鋼焊接接頭的冷卻過程，使從高溫冷卻下來的焊縫和奧氏體化區(qū)的奧氏體在冷卻到貝氏體相變區(qū)間時(shí)，對(duì)其進(jìn)行一定時(shí)間的等溫處理，使焊接接頭的組織再次轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米貝氏體組織。闡明了焊縫和奧氏體化區(qū)組織再納米化特點(diǎn)，揭示了回火區(qū)再納米化規(guī)律。另外，針對(duì)再納米化需時(shí)較長(zhǎng)的問題，提出了通過使焊接接頭奧氏體發(fā)生塑性變形和細(xì)化晶粒的方法加速再

2、納米化過程。
　　文中系統(tǒng)的研究了納米貝氏體鋼的焊接性，結(jié)果表明降低焊接熱輸入和拘束度能夠消除焊接熱裂紋，焊接冷裂紋在常規(guī)焊中不可避免，其原因是高碳孿晶馬氏體的形成，而通過隨焊等溫?zé)崽幚砜梢韵淞鸭y，此外碳化物析出導(dǎo)致回火區(qū)性能下降嚴(yán)重。
　　對(duì)再納米化焊接接頭各區(qū)域的組織和性能進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，再納米化焊縫和奧氏體化區(qū)的組織為納米貝氏體組織，且力學(xué)性能與母材相當(dāng)。然而焊縫枝晶間出現(xiàn)粗大的殘余奧氏體，其原因是焊縫枝晶偏

3、析，這種粗大殘余奧氏體導(dǎo)致焊縫延伸率略低于母材。研究了再納米化時(shí)間和溫度對(duì)組織和性能的影響，當(dāng)再納米化時(shí)間較短時(shí)，焊接接頭將形成部分馬氏體。當(dāng)再納米化溫度變化時(shí)，能夠使焊縫和奧氏體化區(qū)的強(qiáng)度和塑性實(shí)現(xiàn)多種不同的力學(xué)性能搭配。
　　再納米化后的焊接接頭薄弱位置位于回火區(qū)，其原因是碳化物的大量析出。研究了回火區(qū)組織在焊接回火和再納米化過程中的組織演變，分析了塊狀?yuàn)W氏體、片層奧氏體、片層貝氏體和須狀?yuàn)W氏體的變化規(guī)律。結(jié)果表明，塊狀?yuàn)W氏體

4、在回火時(shí)析出碳化物，在再納米化過程中形成新的納米貝氏體。片層奧氏體分解變窄直至變成離散的斷續(xù)的奧氏體，片層貝氏體變寬最終連成一片，須狀?yuàn)W氏體分解并球化。研究了焊接熱輸入對(duì)組織演變的影響，發(fā)現(xiàn)降低焊接熱輸入能夠大幅減小碳化物的含量和尺寸，避免位錯(cuò)密度的下降，從而進(jìn)一步提高焊接接頭的性能。
　　為了解決再納米化時(shí)間長(zhǎng)的問題，文中提出了使焊接接頭發(fā)生大量的塑性變形進(jìn)而加速再納米化的方法。研究了變形溫度、變形量和應(yīng)變速率對(duì)變形奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

5、納米貝氏體的影響，結(jié)果表明變形溫度高于750℃時(shí)塑性變形抑制貝氏體相變，變形溫度低于500℃時(shí)塑性變形促進(jìn)貝氏體相變；低溫塑性變形時(shí)，變形量越大貝氏體相變速度越快；應(yīng)變速率對(duì)再納米化的影響較小。文中設(shè)計(jì)了曲面頭隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓裝置，該擠壓頭端面為中心對(duì)稱的凹面，有利于塑性變形的產(chǎn)生，從而使納米貝氏體鋼焊接接頭產(chǎn)生大量塑性變形。通過該方法獲得了加速后的再納米化焊接接頭，其強(qiáng)度為2131MPa，比相同再納米化時(shí)間下的未變形接頭提高一倍。

6、r>　　針對(duì)塑性變形加速再納米化要求變形溫度較低的問題，提出了靜態(tài)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒加速再納米化的方法。設(shè)計(jì)了靜態(tài)再結(jié)晶法細(xì)化焊接接頭熱影響區(qū)晶粒的新工藝，能夠使細(xì)化后的熱影響區(qū)晶粒小于母材晶粒。推導(dǎo)了半無限體雙移動(dòng)點(diǎn)熱源的溫度場(chǎng)表達(dá)式，獲得了納米貝氏體鋼焊接接頭靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)表達(dá)式，分析了焊接工藝參數(shù)對(duì)粗晶區(qū)靜態(tài)再結(jié)晶效果的影響，結(jié)果表明熱源間距越小、道間距離越小、焊接速度越小、焊接熱輸入越大越有利于靜態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。利用曲面沖擊