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1、超高強(qiáng)鋼電子束焊接接頭微觀組織超高強(qiáng)鋼電子束焊接接頭微觀組織特征特征與力學(xué)性能研究力學(xué)性能研究Studyonthemicrostructurepropertiesofelectronbeamweldedjointsfultrahighstrengthsteel領(lǐng)域:材料工程作者姓名:謝永輝指導(dǎo)教師:楊新岐教授企業(yè)導(dǎo)師:李晉煒高級工程師天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一四年十二月摘要摘要30CrMnSiNi2A鋼是一種低合金中碳馬氏體超高強(qiáng)
2、度鋼,因具有良好綜合性能,廣泛應(yīng)用在機(jī)翼大梁、連接螺栓、起落架、平尾大軸等承受高應(yīng)力且對塑性要求不高的重要部位。由于技術(shù)專有性和保密等原因,30CrMnSiNi2A鋼電子束焊接技術(shù)對外公布可查數(shù)據(jù)較少,缺乏對其焊接工藝、熱處理制度和力學(xué)性能等相互影響作用的系統(tǒng)研究,尤其缺乏對疲勞性能的相關(guān)研究;另外航空領(lǐng)域某承力部件在實(shí)際應(yīng)用中迫切詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累和支持。因此,本文研究結(jié)果具有重要理論意義與工程應(yīng)用價值。本文針對工程應(yīng)用中30CrMn
3、SiNi2A鋼母材,首先采用正交試驗(yàn)和控制變量試驗(yàn)開展焊接工藝參數(shù)研究和五種焊后熱處理制度研究,隨后詳細(xì)分析了焊接工藝參數(shù)和熱處理制度對電子束焊接接頭宏觀形貌、微觀組織、焊接缺陷、硬度分布、抗拉強(qiáng)度及室溫沖擊韌性的影響,最后對熱處理后母材和焊接接頭進(jìn)行高周疲勞試驗(yàn),探討疲勞SN曲線與疲勞極限的變化規(guī)律。由于工程應(yīng)用中必須對電子束焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理工藝,本文針對14mm厚度試板探討了三種焊接工藝參數(shù)和二種焊后熱處理制度的影響。試驗(yàn)表明
4、:影響熔深、熔寬和深寬比的最大因素分別為加速電壓聚焦電流、焊接速度和焊接束流;在焊接工藝參數(shù)和熱處理制度優(yōu)化后,焊態(tài)接頭橫向組織呈現(xiàn)漸進(jìn)式梯度變化,熱處理態(tài)組織相差不大,主要為回火馬氏體;焊接缺陷由母材原始組織缺陷引起,工程應(yīng)用中需嚴(yán)格把控母材質(zhì)量。顯微硬度、拉伸和沖擊韌性試驗(yàn)表明:三種焊接工藝參數(shù)和二種淬火溫度的影響較小;焊態(tài)下接頭硬度高波動大,熱處理后接頭數(shù)據(jù)低波動小,淬火高溫回火處理后接頭硬度數(shù)據(jù)偏低,其余適中。淬火+回火試樣中,
5、隨著回火溫度升高,抗拉強(qiáng)度和屈服應(yīng)力逐漸降低,延伸率、斷面收縮率和沖擊韌性逐漸增加。熱處理態(tài)母材和焊接接頭疲勞極限分別為852MPa和834MPa,對應(yīng)中值疲勞SN曲線分別為7.011028=N(S)7.8268和2.571029=N(S)8.0289。對于熱處理態(tài)焊接接頭疲勞試樣,低應(yīng)力水平時在焊縫處斷裂,高應(yīng)力水平時在母材斷裂。局部存在的微缺陷是影響疲勞性能的主要因素。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:30CrMnSiNi2A鋼;電子束焊接;焊后熱處
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