TCS类不锈钢焊接热影响区组织性能变化规律研究及合金化措施探讨

论文摘要

随着铁路车辆用材料的发展,国内研究开发并采用了与国外3Cr12材料类似的TCS铁素体不锈钢。目前,国内开发的新型铁素体不锈钢货车已有万余辆在运行,取得良好效果。但在制造和运行中,也反映出一些问题,钢种、焊接工艺、车体设计等方面都在不断优化和完善过程中。本文采用光学金相试验、冲击性能试验、扫描电镜断口试验等分析方法,对国内外TCS类不锈钢焊接热影响区组织、性能变化规律进行了系统的研究,提出了控制焊接热影响区晶粒长大的工艺措施,分析探讨了抑制热影响区晶粒长大的冶金措施,为优化材料、确定合理的焊接工艺提供理论依据。研究结果表明:随焊接热输入增加,3种母材焊接热影响区粗晶区均呈现晶粒度降低、粗晶区宽度增加韵趋势,并且冲击韧性降低;相同焊接热输入条件下,N4003不锈钢热影响区的组织及冲击韧性优于国产TCS类不锈钢,其中粗晶区宽度对冲击韧性的影响较大;降低焊接热输入是控制TCS类不锈钢热影响区铁素体晶粒长大的根本工艺措施,在小热输入条件下增加焊接道次、采用脉冲MAG焊接工艺方法、适当增大坡口角度等工艺措施可有效的降低热影响区脆化倾向;较低铁素体形成元素含量,较高奥氏体形成元素含量,有利于增加TCS类不锈钢高温下即焊接热影响区的奥氏体含量,可有效抑制铁素体晶粒长大,改善室温下热影响区组织,提高焊接热影响区冲击韧性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外铁路货车用材料发展状况
• 1.1.1 国外铁路货车用材料应用现状
• 1.1.2 国内货车车辆用材料发展发展概况
• 1.2 铁素体不锈钢的特点
• 1.3 TCS不锈钢的特点
• 1.4 TCS不锈钢的焊接特点
• 1.4.1 铁素体不锈钢的焊接特点
• 1.4.2 TCS不锈钢焊接性的研究
• 1.5 TCS不锈钢焊接材料与焊接方法的研究状况
• 1.6 本论文研究内容
• 第二章 试验材料、设备及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验母材
• 2.1.2 焊接材料
• 2.2 焊接方法及设备
• 2.3 焊接热输入的计算
• 2.4 冲击试样的制取
• 2.5 光学金相试验
• 2.6 扫描电镜断口试验
• 2.7 本章小结
• 第三章 TCS类不锈钢焊接热影响区组织变化规律的研究
• 3.1 不同焊接热输入条件下TCS类不锈钢对接接头热影响区组织对比
• 3.1.1 不同焊接热输入条件下TCS类不锈钢对接接头热影响区显微组织
• 3.1.2 TCS类不锈钢对接接头热影响区组织变化规律分析
• 3.2 不同焊接热输入TCS类不锈钢T型接头热影响区组织对比
• 3.2.1 不同焊接热输入条件下TCS类不锈钢T型接头热影响区显微组织
• 3.2.2 TCS类不锈钢T型接头热影响区组织变化规律分析
• 3.3 不同焊接道次TCS类不锈钢对接接头热影响区组织对比
• 3.3.1 不同焊接道次TCS类不锈钢对接接头热影响区显微组织
• 3.3.2 不同焊接道次TCS类不锈钢对接接头热影响区组织变化规律分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 TCS类不锈钢焊接热影响区性能变化规律的研究
• 4.1 TCS类不锈钢焊接热影响区定义
• 4.2 焊接热输入对热影响区冲击韧性的影响
• 4.3 多道次焊接对TCS类不锈钢焊接热影响区冲击韧性的影响
• 4.3.1 多道焊对TCS-T不锈钢焊接热影响区冲击韧性的影响
• 4.3.2 多道焊对TCS-B不锈钢焊接热影响区冲击韧性的影响
• 4.3.3 多道焊对N4003不锈钢焊接热影响区冲击韧性的影响
• 4.4 TCS类不锈钢焊接热影响区室温～—40℃冲击韧性对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 控制TCS类不锈钢焊接热影响区脆化的工艺措施
• 5.1 脉冲MAG焊接工艺对TCS类不锈钢接头热影响区冲击韧性的影响
• 5.1.1 脉冲MAG工艺焊接热输入对热影响区影响的分析
• 5.1.2 脉冲MAG工艺对TCS类不锈钢热影响区低温冲击韧性的影响
• 5.2 坡口角度对TCS不锈钢接头热影响区冲击韧性的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 TCS不锈钢热影响区组织改善措施探讨
• 6.1 试验用三种TCS类不锈钢的合金化特点
• 6.2 TCS不锈钢焊接HAZ组织转变特征规律
• 6.3 合金元素的作用分析
• 6.3.1 主要合金元素对TCS不锈钢热影响区组织的影响
• 6.3.2 微量合金元素的作用分析
• 6.4 焊接CCT图分析
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢