《《铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能论文》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能论文》-公开DOC·毕业论文（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目 录 摘要I英文摘要II1 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2 铁素体与奥氏体不锈钢钢简介11.2.1 铁素体不锈钢钢简介11.2.2奥氏体不锈钢简介21.3 铁素体与奥氏体不锈钢的发展现状31.3.1 国外铁素体与奥氏体不锈钢的发展简史31.3.2 国内铁素体与奥氏体不锈钢的发展简史41.3.3 铁素体奥氏体等不锈钢材料今后的发展趋势62 不锈钢的焊接性能与工艺82.1 不锈钢的焊接工艺82.1.1 手工焊（MMA）82.1.2 常见焊接缺陷类型产生原因与防止措施92.2 奥氏体不锈钢的焊接性能分析122.2.1 焊接接头的晶间腐蚀问题122.2.2 焊接接头的刀状腐蚀132.2.
2、3 应力腐蚀开裂问题142.2.4 焊接接头的热裂纹问题142.3 铁素体不锈钢焊接性能分析152.3.1 铁素体不锈钢的焊接性152.3.2 铁素体不锈钢的焊接工艺特点162.4 铁素体与奥氏体异种钢对焊性能分析172.5 焊接接头的组织与性能192.5.1 熔池凝固与焊缝金属的固态相变192.5.2 焊接熔合区的特征212.5.3 焊接热影响区213 实验过程与实验结果分析223.1 焊接材料和焊接方法的选择223.2 实验过程及结果分析243.2.1 金相组织观察试验243.2.2 显微硬度实验274 结论30致 谢32参考文献33铁素体奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能铁素体奥氏体异种
3、钢接头界面组织及力学性能摘要伴随着现代社会生产的迅速发展，对材料的性能要求越来越高，碳素钢已经不能满足生产的需要。而不锈钢材料具有良好的抗腐蚀性能和耐久性，使产品安全可靠，结实耐久，具有极佳的应用和研究前景。目前，铁素体与奥氏体作为不锈钢材料普遍地被应用于生产制造中，这类钢具有屈服强度高、抗腐蚀性能好、优良的可焊接性能等诸多优点，所以通过分析研究铁素体奥氏体异种钢焊接接头状况，分析接头失效原因，提高接头服役寿命具有十分重要的现实意义。本文研究的是以铁素体与奥氏体不锈钢为母材，在完善的焊接工艺的前提下进行平板对焊。然后分别对截取的焊接试样做金相组织观察、硬度测试、金属力学拉伸等实验。通过观察金相
4、组织情况，对比分析实验数据，得出改善接头组织性能的最佳方案，是本实验研究的主要目的。关键词 铁素体/奥氏体/异种钢焊接/界面组织/力学性能FERRITIC AND AUSTENITIC DISSIMILAR STEEL JOINTS INTERFACE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTICEABSTRACTWith the rapid development of modern social production, We need the properties of materials more and more increasingly high,
5、carbon steel has been unable to meet the needs of production. While stainless steel has good corrosion resistance and durability, so that the product is safe and reliable, strong and durable, and has excellent application and research prospect. At present, the ferrite and austenite stainless steel m
6、aterial is widely used in manufacturing, this kind of steel has high yield strength, good corrosion resistance, excellent welding performance and many other advantages, so through the analysis and Research on the ferrite and austenitic dissimilar steel welding joint position, joint failure analysis,
7、 improve the joint service life has very important practical significance.This study is to take Ferritic and austenitic stainless steel as a base material, to improve the welding process is carried out under the premise of plate butt welding. And then the interception of welding specimen microstruct
8、ure observation, hardness test, tensile test of metal. Through the observation of microstructure, contrast analysis of the experimental data, the improvement of microstructure and properties of welded joint of the best solution,is the main purpose of this experimental study.KEY WORDS Ferritic,Austen
9、itic,dissimilar steel welding,interface microstructure,mechanical propertiesI1 绪论1.1 课题研究的目的及意义目前碳素钢在工业生产中应用很常见，但是伴随时间的推移我们发现它的缺点也很明显，例如抗腐蚀性差、耐久性不足等。而不锈钢1则能很好的改善这些缺陷，由于其优越的性能目前越来越多应用于现代社会生产中。这类刚的优点很多，如屈服强度较高，抗晶间腐蚀的能力较高，应力腐蚀的敏感性低，焊接时产生热裂纹的倾向小，铸造流动性好等等。它还具有高强度，很高的抗腐蚀性能和能量吸收性能，优良的抗冲刷腐蚀性和耐疲劳性以及优良的可焊接性能。
10、因此，目前普遍应用于热交换器和锅炉，大型储藏罐，海面作业平台的防爆墙，纸浆和造纸工业使用的蒸煮器，化学制品运输船中的货舱，海水淡化设备，烟气净化，海水处理设备等。然而不锈钢在使用中不可避免的出现异种钢焊接情况，本文就着重研究分析的是铁素体奥氏体异种钢焊接接头2问题。铁素体奥氏体异种钢焊接接头的失效问题已成为热动力工程急需解决的问题之一，近年来的研究普遍认为铁素体刚侧熔合区和热影响区是接头的薄弱环节。本实验通过在母材、焊接工艺合理的前提下，对焊缝试样进行金相图分析、测试维氏硬度、金属力学拉伸等实验步骤对比分析材料在焊后组织变化及力学性能情况，探讨分析可能影响接头失效的原因，以此来提高接头的服役寿
11、命。1.2 铁素体与奥氏体不锈钢钢简介1.2.1 铁素体不锈钢钢简介它是在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。所谓的铁素体（ferrite，缩写：FN，用F表示）即-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同，共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。 碳溶入-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方
12、晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或固溶体，用表示，存在的范围小，一般很少见到。 碳溶入-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，称为铁素体或固溶体，用或F表示，常用在相图标注中，F在行文中常用。室温下的铁素体的机械性能和纯铁相近。它的物理性质如下：抗拉强度180280MN/平方米，屈服强度100170MN/平方米，延伸率3050断面收缩率7080，冲击韧性160200J/平方厘米，硬度HB 5080。由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。铁素体不锈钢含铬量在11%30%之间，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等元素，这类钢具
13、导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。这类刚的应用领域主要有：电子电器、五金冲压件、弹簧弹片、垫膜片、精密零部件、配件、波纹管、密封件、蚀刻件厨房设备、洗涤槽（SINK）一般拉伸材（表面要求高）煤气灶表面要求高电冰箱（冰柜内胆）电器用具、洗衣机、烘干机、微波炉、装饰管、构造管（工业用）、排管用、建筑材料、MIRROR（镜面材）、再研磨、电梯建筑内外装饰材、窗户、门
14、材、化学设备、热交换器、锅炉、罐、化学工业炉、特殊用途、运输设备、集装箱、铁道、车辆、汽车工业、水工业、建筑业、家电业、环保工业、工业设施等。它常见的牌号主要有Cr17、Cr17Mo2Ti、Cr25、Cr25Mo3Ti、Cr28等，美国牌号有430、439、443、409等。1.2.2 奥氏体不锈钢简介奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。所谓的奥氏体既是碳溶解在铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称残留奥氏体。在合金钢中除碳之外，其他合金元素也可溶于奥氏体中，并扩
15、大或缩小奥氏体稳定区的温度和成分范围。奥氏体具有一定的特性，例如比容：在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小。膨胀：奥氏体的线膨胀系数比铁素体和渗碳体的平均线膨胀系数高出约一倍。故也可被用来制作要求膨胀灵敏的元件。导热性：除渗碳体外，奥氏体的导热性最差。为避免热应力引起的工件变形，不可采用过大的加热速度加热。它还具有较高的塑性、低的屈服强度，容易塑性变形加工成型等力学性能。奥氏体的硬度一般是170220HBS，延长率为40%50%。1.3 铁素体与奥氏体不锈钢的发展现状1.3.1 国外铁素体与奥氏体不锈钢的发展简史不锈钢作为现代工业中一种重要的材料，已有一百多年的历史。因不锈钢具有高强度、可焊接性、抗腐蚀性、易加工性和表面具有光泽性等许多优异的特性，在宇航、化工、汽车、食品机械、医药、仪器仪表、能源等工业及建筑装饰方面得到广泛而重要的应用。但随着石油化工工业、军事工业及海洋开发的迅速发展。以不锈钢为基体的传动轴、啮合件或动配合件经常会因为不锈钢质软不耐磨、表面强度低、摩擦系数大等因素发生咬合或粘滞现象3。为了提高不锈钢的耐磨性，许多学者在不锈钢表面进行了各种处理和强化研究，如利用化学镀在不锈钢表面沉积耐磨镀层，能提高产品表面硬度，并保证产品的耐腐蚀性能。20世纪初，
