对接焊缝金属和熔敷金属冲击功差异原因探讨

论文摘要

焊条性能的优劣一般用其熔敷金属和焊接接头的性能来评定,在实践中发现:对ZS60A、WE960、903、907A、945等舰船用船体结构钢焊条来说,在相同的焊接工艺条件下,-50℃时对接焊缝金属的冲击功与熔敷金属相比都有不同程度的下降,下降幅度一般超过30%;新研制的屈服强度590MPa的氩弧焊焊丝,下降幅度甚至达50%以上。针对这一问题,本文展开研究。通过系列示波冲击试验,揭示其韧脆转变规律如下:（1）对接焊缝金属的韧脆转变温度高于熔敷金属的韧脆转变温度;（2）在韧脆转变区间内,对接焊缝金属的冲击功低于熔敷金属的冲击功,且二者裂纹形成功基本保持10J的差距;而裂纹扩展功的差值是变化的,最高可达40J。二者冲击功的差距主要由裂纹扩展功造成。化学成分分析表明:二者在平均化学成分上并无太大差别。但金相组织分析和断口分析表明:（1）对接焊缝金属中存在大量的屈氏体,而熔敷金属中屈氏体则很少。由于对接焊缝金属中存在大量的铁素体-屈氏体,而裂纹易于在铁素体与某些屈氏体的边界和靠近铁素体一侧形成很高塑性应变集中的地方形核,因此对接焊缝金属的裂纹形成功小于熔敷金属的裂纹形成功;（2）对接焊缝金属表现出粗晶组织区和细晶组织区相间分布的特征,而熔敷金属则主要是细晶组织区,只有局部很小的粗晶组织区,这种差异,使对接焊缝金属中形成的裂纹在扩展时受到的阻力和熔敷金属相比要小得多,导致对接焊缝金属的裂纹扩展功远小于熔敷金属的裂纹扩展功。对接焊缝金属和熔敷金属组织形态的差异,是因为二者焊道布置不同,由后续焊道对先焊焊道再热作用的不同效果造成的。二者组织形态的差异导致两者冲击性能的不同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢的冷脆及评定
• 1.2.1 冷脆的本质
• 1.2.1.1 冷脆的力学本质
• 1.2.1.2 冷脆的物理本质
• 1.2.2 冷脆的评定方法
• 1.2.3 冷脆的评定准则
• 1.3 化学成分对焊缝金属冲击性能的影响
• 1.3.1 普通合金元素
• 1.3.2 微量合金元素
• 1.3.3 杂质元素
• 1.4 显微组织及夹杂物对焊缝金属冲击性能的影响
• 1.4.1 铁素体
• 1.4.2 贝氏体
• 1.4.3 马氏体
• 1.4.4 夹杂物
• 1.5 焊接工艺条件对焊缝金属冲击性能的影响
• 1.5.1 焊接线能量
• 1.5.2 道间温度
• 1.5.3 焊条直径
• 1.5.4 接头形式
• 1.5.5 冷却速度
• 1.6 课题的提出及解决方案的拟定
• 1.6.1 课题的提出
• 1.6.2 试验方案
• 1.6.3 研究内容
• 第2章 试验材料和方法
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料与方法
• 2.2.1 对接试板和熔敷试板的焊接
• 2.2.2 示波冲击试验
• 2.2.3 化学成分分析
• 2.2.4 金相组织分析
• 2.2.5 断口分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 熔敷金属和对接焊缝金属的韧脆转变规律
• 3.1 引言
• 3.2 材料、试样及试验方法
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 试验数据拟合函数的选择
• 3.3.2 熔敷金属和对接焊缝金属的韧脆转变曲线
• 3.3.3 裂纹形成功和裂纹扩展功的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 化学成分和组织对焊缝金属冲击性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料、试样及试验方法
• 4.3 试验结果
• 4.3.1 熔敷金属和对接焊缝金属的化学成分
• 4.3.2 熔敷金属和对接焊缝金属的组织
• 4.4 分析与讨论
• 4.4.1 二者组织呈不同分布的原因及其对冲击性能的影响
• 4.4.2 二者组织组成的差异及其对冲击性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 对接焊缝金属和熔敷金属低温韧性差异的本质
• 5.1 引言
• 5.2 材料、试样及试验方法
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 冲击试验中试样断裂过程分析
• 5.3.2 熔敷金属和对接焊缝金属载荷-位移曲线的比较
• 5.3.3 熔敷金属和对接焊缝金属冲击功差异的本质
• 5.3.3.1 熔敷金属和对接焊缝金属裂纹形成功差异的原因
• 5.3.3.2 熔敷金属和对接焊缝金属裂纹扩展功差异的原因
• 5.4 本章小结
• 第6章 缺口位置的影响
• 6.1 引言
• 6.2 材料、试验及试验方法
• 6.3 试验结果及分析讨论
• 6.3.1 D2和D1、B2冲击性能的比较
• 6.3.2 D2和D1、B2化学成分的比较
• 6.3.3 D2和D1、B2显微组织的比较
• 6.3.4 断口形貌观察结果及分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢