16MnR焊接接头显微结构，硬度和扭转疲劳特性研究

论文摘要

本文对车辆焊接转向架用16MnR钢的焊接接头进行了一系列试验,针对焊接接头的不同区域(焊缝区、热影响区和母材),对其各个区域分别取出试件,对其低周疲劳性能进行对比的研究,并对相应区域进行显微组织、硬度的观察和测定,并最后分析相应区域的组织对低周疲劳性能的影响。试验结果表明:在焊缝厚度方向上,差别不大,中间部分在稳定阶段相应的应力幅值稍低,第一行的较高,而热影响区的相对的应力幅值在在相同列上比较,比其他区域的应力幅值要高一些,而对于热影响区金属本身,越靠近底部,稳定阶段的应力幅值越低。总体看来,第一行的金属在稳定阶段的应力幅值偏高,并且其寿命普遍相对较短。在焊缝的横向上,焊缝和母材的硬度相差不大,热影响区的硬度明显比焊缝和母材的硬度要大,而且呈现梯度分布,靠近焊缝的部分硬度值最高。热影响区在稳定阶段的应力幅值都明显高于其他两个区域,从而导致其容易发生疲劳失效。热影响区在稳定阶段的应力幅值都明显高于其他两个区域,从而导致其容易发生疲劳。寿命长短的排序依次是:母材金属>焊缝金属>热影响区金属。16MnR焊接接头在组织、硬度和疲劳性能上的不均匀性存在一定的对应关系:对于组织的形态较好、分布均匀,晶粒尺寸更为细小的区域,比如焊缝的第二行、第三行,会拥有相对较高的硬度和较长的疲劳寿命。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 转向架简介
• 1.2 关于疲劳
• 1.2.1 转向架焊接接头疲劳的研究进展
• 1.2.2 16MnR钢的疲劳研究进展
• 1.3 关于焊接接头的研究
• 1.3.1 焊缝的形成、组织和性能
• 1.3.2 焊接接头热影响区的构成
• 1.3.3 焊接接头热影响区中的组织对性能的影响
• 1.3.4 多层焊的影响
• 1.3.5 考虑焊接接头材质不均匀的研究
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 16MnR焊接接头的显微组织分析及硬度测试
• 2.1 试验材料及焊接工艺
• 2.1.1 试验用钢板
• 2.1.2 焊接材料
• 2.1.3 焊接工艺
• 2.1.4 取样方式
• 2.2 焊接接头显微组织分析
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 焊接接头相同区域的纵向组织变化
• 2.2.3 焊接接头不同高度的横向组织变化
• 2.3 焊接接头硬度试验
• 2.3.1 硬度试验的原理
• 2.3.2 试验结果
• 2.4 本章小结
• 第三章 16MnR钢焊接接头的疲劳特性
• 3.1 试验
• 3.1.1 试验设备
• 3.1.2 试件
• 3.1.3 试验内容
• 3.1.4 试验设置及数据的处理
• 3.2 母材的疲劳
• 3.2.1 试验结果
• 3.2.2 疲劳特性
• 3.2.3 扭转Coffin-Manson疲劳寿命预测模型
• 3.3 焊接接头各区域材料疲劳特性的比较
• 3.3.1 试验结果
• 3.3.2 应力幅－寿命曲线综合比较
• 3.3.3 稳定后的应力－应变曲线对比
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢