目 录
摘要 ................................................................................................................................................ I 英文摘要 ................................................................................................................................... II
1 绪论 .......................................................................................................................................... 1
1.1 课题研究的目的及意义 ................................................................................... 1 1.2 铁素体与奥氏体不锈钢钢简介........................................................... 1
1.2.1 铁素体不锈钢钢简介 .................................................................................... 1 1.2.2奥氏体不锈钢简介 ...................................................................................... 2
1.3 铁素体与奥氏体不锈钢的发展现状 ........................................................ 3
1.3.1 国外铁素体与奥氏体不锈钢的发展简史 ............................................... 3 1.3.2 国内铁素体与奥氏体不锈钢的发展简史 ............................................... 4 1.3.3 铁素体奥氏体等不锈钢材料今后的发展趋势 ...................................... 6
2 不锈钢的焊接性能与工艺 ...................................................................................... 8
2.1 不锈钢的焊接工艺 ............................................................................................. 8
2.1.1 手工焊（MMA） ............................................................................................... 8 2.1.2 常见焊接缺陷类型产生原因与防止措施 ............................................... 9
2.2 奥氏体不锈钢的焊接性能分析 ................................................................. 12
2.2.1 焊接接头的晶间腐蚀问题......................................................................... 12 2.2.2 焊接接头的刀状腐蚀 .................................................................................. 13 2.2.3 应力腐蚀开裂问题 ...................................................................................... 14 2.2.4 焊接接头的热裂纹问题 ............................................................................. 14
2.3 铁素体不锈钢焊接性能分析 ...................................................................... 15
2.3.1 铁素体不锈钢的焊接性 ............................................................................. 15 2.3.2 铁素体不锈钢的焊接工艺特点 ............................................................... 16
2.4 铁素体与奥氏体异种钢对焊性能分析 ................................................. 17 2.5 焊接接头的组织与性能 ................................................................................. 19
2.5.1 熔池凝固与焊缝金属的固态相变 ........................................................... 19 2.5.2 焊接熔合区的特征....................................................................................... 21 2.5.3 焊接热影响区 ................................................................................................ 21
3 实验过程与实验结果分析 .................................................................................... 22
3.1 焊接材料和焊接方法的选择 ...................................................................... 22 3.2 实验过程及结果分析 ...................................................................................... 24
3.2.1 金相组织观察试验....................................................................................... 24 3.2.2 显微硬度实验 ................................................................................................ 27
4 结论......................................................................................................................................... 30 致 谢......................................................................................................................................... 32 参考文献 ................................................................................................................................... 33
铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能
铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能
摘要
伴随着现代社会生产的迅速发展，对材料的性能要求越来越高，碳素钢已经不能满足生产的需要。而不锈钢材料具有良好的抗腐蚀性能和耐久性，使产品安全可靠，结实耐久，具有极佳的应用和研究前景。目前，铁素体与奥氏体作为不锈钢材料普遍地被应用于生产制造中，这类钢具有屈服强度高、抗腐蚀性能好、优良的可焊接性能等诸多优点，所以通过分析研究铁素体—奥氏体异种钢焊接接头状况，分析接头失效原因，提高接头服役寿命具有十分重要的现实意义。
本文研究的是以铁素体与奥氏体不锈钢为母材，在完善的焊接工艺的前提下进行平板对焊。然后分别对截取的焊接试样做金相组织观察、硬度测试、金属力学拉伸等实验。通过观察金相组织情况，对比分析实验数据，得出改善接头组织性能的最佳方案，是本实验研究的主要目的。
关键词 铁素体/奥氏体/异种钢焊接/界面组织/力学性能
I
铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能
FERRITIC AND AUSTENITIC DISSIMILAR STEEL JOINTS INTERFACE MICROSTRUCTURE AND
MECHANICAL PROPERTICE
ABSTRACT
With the rapid development of modern social production, We need the properties of materials more and more increasingly high, carbon steel has been unable to meet the needs of production. While stainless steel has good corrosion resistance and durability, so that the product is safe and reliable, strong and durable, and has excellent application and research prospect. At present, the ferrite and austenite stainless steel material is widely used in manufacturing, this kind of steel has high yield strength, good corrosion resistance, excellent welding performance and many other advantages, so through the analysis and Research on the ferrite and austenitic dissimilar steel welding joint position, joint failure analysis, improve the joint service life has very important practical significance.
This study is to take Ferritic and austenitic stainless steel as a base material, to improve the welding process is carried out under the premise of plate butt welding. And then the interception of welding specimen microstructure observation, hardness test, tensile test of metal. Through the observation of microstructure, contrast analysis of the experimental data, the improvement of microstructure and properties of welded joint of the best solution,is the main purpose of this experimental study.
KEY WORDS Ferritic,Austenitic,dissimilar steel welding,interface microstructure,mechanical properties
II
铁素体—奥氏体异种钢接头界面组织及力学性能
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
目前碳素钢在工业生产中应用很常见，但是伴随时间的推移我们发现它的缺点也很明显，例如抗腐蚀性差、耐久性不足等。而不锈钢[1]则能很好的改善这些缺陷，由于其优越的性能目前越来越多应用于现代社会生产中。这类刚的优点很多，如屈服强度较高，抗晶间腐蚀的能力较高，应力腐蚀的敏感性低，焊接时产生热裂纹的倾向小，铸造流动性好等等。它还具有高强度，很高的抗腐蚀性能和能量吸收性能，优良的抗冲刷腐蚀性和耐疲劳性以及优良的可焊接性能。因此，目前普遍应用于热交换器和锅炉，大型储藏罐，海面作业平台的防爆墙，纸浆和造纸工业使用的蒸煮器，化学制品运输船中的货舱，海水淡化设备，烟气净化，海水处理设备等。然而不锈钢在使用中不可避免的出现异种钢焊接情况，本文就着重研究分析的是铁素体—奥氏体异种钢焊接接头[2]问题。
铁素体—奥氏体异种钢焊接接头的失效问题已成为热动力工程急需解决的问题之一，近年来的研究普遍认为铁素体刚侧熔合区和热影响区是接头的薄弱环节。本实验通过在母材、焊接工艺合理的前提下，对焊缝试样进行金相图分析、测试维氏硬度、金属力学拉伸等实验步骤对比分析材料在焊后组织变化及力学性能情况，探讨分析可能影响接头失效的原因，以此来提高接头的服役寿命。
1.2 铁素体与奥氏体不锈钢钢简介
1.2.1 铁素体不锈钢钢简介
它是在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。所谓的铁素体（ferrite，缩写：FN，用F表示）即α-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。亚共析成分的奥氏体通过先共析析出形成铁素体。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同，共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是
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