【摘 要】
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中锰钢具有强度高、韧性好、价格低廉等优点,能够实现工业化大规模生产,在海洋工程和工程机械制造领域应该具有广阔的应用前景。但由于在该钢种的焊接工艺性能和焊接力学性能方面研究还不够充分与深入,限制了此钢种的大规模推广及应用。本文以4.5%Mn的C-Si-Mn-Nb-Ti成分体系的中锰钢为研究对象,利用热模拟技术,研究了不同热输入条件下焊接热影响区各区域组织与性能的变化规律;研究了粗晶区的焊接过程中连续
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中锰钢具有强度高、韧性好、价格低廉等优点,能够实现工业化大规模生产,在海洋工程和工程机械制造领域应该具有广阔的应用前景。但由于在该钢种的焊接工艺性能和焊接力学性能方面研究还不够充分与深入,限制了此钢种的大规模推广及应用。本文以4.5%Mn的C-Si-Mn-Nb-Ti成分体系的中锰钢为研究对象,利用热模拟技术,研究了不同热输入条件下焊接热影响区各区域组织与性能的变化规律;研究了粗晶区的焊接过程中连续冷却转变规律;采用气体保护焊方法,研究了实际焊接接头的组织与性能。开展的主要研究工作及结果如下:（1）应用焊接热模拟方法,采用不同线能量模拟了中锰钢焊接热影响区的热循环过程。对粗晶区组织与性能的研究结果表明:在20～100kJ/cm线能量条件下的粗晶区组织均为板条状马氏体和铁素体,-40℃的冲击功均值范围为23.4～34.9J,冲击功变化范围不大;硬度HV389～412,硬度值随线能量增加呈现下降的趋势。（2）采用20kJ/cm相同的线能量、600～1300℃不同的峰值温度进行了焊接热循环试验。结果表明:600℃的亚临界区、700℃的临界区、900℃的细晶区和1300℃的粗晶区组织均为马氏体。粗晶与细晶区马氏体呈板条状,亚临界区与临界区马氏体呈球状。亚临界区硬度为HV285,临界区、细晶区及粗晶区硬度相近,约为HV390。（3）不同冷速下焊接热影响区粗晶区相变规律的研究结果表明:冷速从0.1℃/s增加至30℃/s时,显微组织均为板条马氏体。硬度从HV306增加至HV381,Ms从464℃降低至 353.3℃,Mf 从 263℃降低至 211.8℃。（4）80%Ar+20%CO2混合气体保护、10kJ/cm和14.5kJ/cm热输入条件下进行的实际焊接研究结果表明:焊缝区域的组织为针状铁素体+少量粒状贝氏体,焊接热影响区组织为马氏体。焊接接头的屈服强度分别为729MPa和722MPa,约为母材的93%;抗拉强度分别为801MPa和796MPa,约为母材的95%;2mm处热影响区冲击功分别为29J和22J,与母材韧性相同。对比发现:热输入为10kJ/cm时试验钢的焊接力学性能较好。
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