310S鋼焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)晶粒細(xì)化的研究.pdf

1、310S奧氏體耐熱不銹鋼用于高放廢物儲(chǔ)置罐材料，在焊接高放廢物儲(chǔ)置罐時(shí)焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)的晶粒粗化嚴(yán)重，導(dǎo)致其力學(xué)性能的降低。為了滿足高放廢物儲(chǔ)置罐焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)的強(qiáng)度和韌性的要求，通過(guò)微合金化的方法抑制晶粒的長(zhǎng)大。本論文利用金相顯微鏡、掃描觀察、透射電子顯微鏡， sysweld軟件等對(duì)儲(chǔ)置罐用310S鋼的CGHAZ區(qū)的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文主要內(nèi)容如下：
　　1.310S鋼自熔焊數(shù)值模擬
　

2、　基于sysweld軟件建立了焊接熱源模型，模擬了實(shí)際的單道自熔焊實(shí)驗(yàn)，提取得到了CGHAZ區(qū)的焊接熱循環(huán)曲線，模擬的焊接溫度場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度場(chǎng)吻合、焊接熱源參數(shù)選取的合理，建立的焊接熱源模型可靠，為下一步的測(cè)定CGHAZ的力學(xué)性能奠定基礎(chǔ)。
　　2.310S鋼相組成及其析出相研究
　　基于Thermo-Calc熱力學(xué)計(jì)算軟件計(jì)算了310S鋼的相組成、合金元素對(duì)相組成的影響，為制定310S鋼合理的含鋁范圍以及為后續(xù)的固溶工

3、藝奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為該材料的焊接熱影響區(qū)的溫度選擇提供了參考。計(jì)算結(jié)果表明，隨著Al含量的變化，310S鋼的組織保持不變，但AlN析出相的數(shù)量發(fā)生變化，并且AlN析出相由二次析出轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮挝龀?。隨著Nb含量的增加，310S鋼的固相線開(kāi)始下降。MX相和Z相的含量逐漸增加。
　　3.不同Al、Nb含量的310S鋼BM和CGHAZ區(qū)的微觀組織及析出相研究
　　通過(guò)對(duì)含Al和含Nb鋼的組織觀察。發(fā)現(xiàn)粗晶區(qū)的奧氏體晶粒尺寸和母材的大

4、致相當(dāng)。說(shuō)明Al和Nb元素都對(duì)粗晶區(qū)奧氏體晶粒有抑制長(zhǎng)大的作用。隨Al含量的增加，AlN析出相逐漸增多。且Al含量越多的310S鋼，在經(jīng)過(guò)鑄造、鍛造、熱軋后，殘存了一次AlN相并且其顆粒尺寸比較粗大，對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生損害。當(dāng)Al含量為1.38％時(shí)，310S鋼中析出了δ-鐵素體。在鑄造過(guò)程中， Al會(huì)優(yōu)先進(jìn)入δ-鐵素體中，減少了AlN相的含量。隨著Nb含量的增加，MX相有所增加，抑制粗晶區(qū)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的能力有所增加。
　　4.

5、 Al、Nb含量對(duì)310S鋼力學(xué)性能的影響
　　研究發(fā)現(xiàn)AlN在拉伸變形過(guò)程中，會(huì)阻止晶粒的變形，當(dāng)Al含量較高時(shí)（1.38%），δ-鐵素體沿拉伸方向延展，會(huì)起到―硬相‖的作用，從而增加了材料的塑性。由于AlN和δ-鐵素體的顯微硬度都高于奧氏體基體，會(huì)降低310S鋼的韌性。MX相在310S鋼中對(duì)拉伸影響不明顯，三種含Nb鋼的母材和粗晶區(qū)的抗拉強(qiáng)度大致相當(dāng)。對(duì)沖擊功造成的影響比較大，隨Nb含量的增加，沖擊功不斷降低。焊接熱循環(huán)前后，