【摘 要】
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低合金高强（HSLA）钢是一种重要的结构材料,因其优异的综合性能和良好的经济适用性,被广泛应用于人类社会生活的各个领域。焊接是HSLA钢重要的生产工序,首要目标是获得优质焊接接头。但HSLA钢焊接组织相变丰富、相变类型多,焊接组织通常由两类及以上组织构成,使得随组织类型和体积分数的变化,焊接性能展现出巨大的性能差异。因而明确HSLA钢的焊接组织类型及体积分数,对判断其焊接性能具有重要参考作用。针对
【基金项目】
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国家自然科学基金（51904125）；
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低合金高强（HSLA）钢是一种重要的结构材料,因其优异的综合性能和良好的经济适用性,被广泛应用于人类社会生活的各个领域。焊接是HSLA钢重要的生产工序,首要目标是获得优质焊接接头。但HSLA钢焊接组织相变丰富、相变类型多,焊接组织通常由两类及以上组织构成,使得随组织类型和体积分数的变化,焊接性能展现出巨大的性能差异。因而明确HSLA钢的焊接组织类型及体积分数,对判断其焊接性能具有重要参考作用。针对当前方法计算HSLA钢焊接组织体积分数的局限性,本论文基于相变动力学原理,通过建立HSLA钢各类焊接组织的相变动力学方程,开展相体积分数计算新方法的研究,解决HSLA钢焊接组织体积分数的计算问题,具有重要意义。全文结论如下:（1）低合金高强钢焊接组织类型涉及先析铁素体（PF）、珠光体（P）、针状铁素体（AF）、粒状贝氏体（GB）、板条贝氏体（Ll B）和板条马氏体（LM）。相变动力学理论研究结合高温共聚焦显微镜原位观察各类组织相变过程的结果表明,各类焊接组织均适合界面控制长大模型,其中PF和P形核过程适合饱和形核模型,长大过程适合3维长大模型;AF和Ll B形核过程适合连续形核模型,长大过程适合1维长大模型;GB形核过程适合连续形核模型,长大过程倾向于2维长大模型;LM形核过程适合连续形核模型,长大过程适合0维长大模型。（2）通过各类组织相变模型构建动力学方程,方程特点是:方程中的激活能/自由能参数可以被近似计算,方程均只含1个未知参数。分别采用四个焊接冷却过程的实验数据（包括相变动力学数据与相变速率数据）对每类组织的动力学方程进行拟合验证,结果表明各相变动力学方程均能很好的描述其相变过程,表明了方程的准确性。（3）基于相变动力学原理及构建的HSLA钢各类焊接组织相变动力学方程,改进了扩展杠杆法,建立了动力学拟合法。改进后的扩展杠杆法操作过程更简单,计算误差更小,可解决相变温度区间少量重叠时各相体积分数的计算问题。建立的动力学拟合法弥补了当前方法及扩展杠杆法的不足,可解决相变温度区间重叠时各相体积分数的计算问题。各种方法计算结果的对比分析表明,改进后的扩展杠杆法与动力学拟合法均可获得准确相体积分数结果。本文的创新点为:构建了HSLA钢各类焊接组织的连续冷却动力学方程;改进了扩展杠杆法;建立了动力学拟合法。
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