E36与304异种金属激光焊接接头组织与性能研究

发布时间：2017-07-18 19:26

  本文关键词：E36与304异种金属激光焊接接头组织与性能研究

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【摘要】：随着科技的不断进步,对不同机械工件的要求也越来越高。它不仅要求材料具有良好的强度而且要同时具备较好的耐腐蚀性、耐磨性、低温韧性等。单一材料很难同时具备多种性能,所以异种材料的焊接成为必然的发展趋势。异种材料物化性能不同,使得在采用传统焊接方法进行对焊时,很难获得无缺陷的焊缝。激光焊能量相对集中,同时异种材料物化性能对光束影响较小,这为获得优质焊缝提供了条件。本文以E36高强钢和304奥氏体不锈钢的光纤激光焊接为研究对象,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线仪、显微硬度仪、拉伸试验机、电化学仪器对焊接接头的形貌、化学成分、断口形貌、金相组织、显微硬度、拉伸性能及焊缝的耐腐蚀性能进行了系统的测试和分析。主要分析了不同激光功率和焊接接速、相同线能量、以及不同激光光束偏移量三种条件下焊缝的宏观形貌、两侧热影响区的微观组织、一次微观组织、二次微观组织、化学成分、硬度、抗拉强度及焊缝的耐蚀性。E36与304不锈钢激光焊接试验的结果表明:不同焊接速度/激光功率条件下的焊缝成形良好。在304侧的熔合区位置,随着焊接速度的增加析出的δ铁素体逐渐减少。靠近304不锈钢的焊缝区为平面晶,焊缝中心和靠近E36侧焊缝区为柱状晶。随着焊接速度的增加,304不锈钢侧柱状晶逐渐增多,在焊缝中心胞状晶数量逐渐增多,E36侧焊缝没有明显变化。焊缝主要是由马氏体组织和少量碳化物组成。焊接速度对焊缝组织的影响不明显。焊缝区成分较均匀,而两侧的熔合区存在成分梯度且受焊接速度影响较大。在E36侧热影响区生成了板条马氏体、铁素体和珠光体组织。最高硬度出现在焊缝区,且随着焊接速度的增大,焊缝和E36侧的热影响区硬度明显增大。在不同的焊接速度/激光功率条件下,拉伸试样的断裂位置均在两侧的母材上。在相同线能量实验条件下,研究结果表明:焊接线能量和激光功率密度同时对焊接接头的宏观形貌起着决定性作用。焊接速度对焊接接头的晶粒形态影响较大。激光功率为1k W时,焊缝硬度较其他条件低且拉伸试样在焊缝处断裂,而其他试样均在E36基体上断裂。在激光光束偏移量改变时,研究结果表明,偏移量为-0.1mm~0.2mm时,焊缝成性良好,断裂均发生在E36母材处;偏移量为-0.3mm、0.3mm、0.4mm时,焊缝存在未熔合现象,断裂发生在焊缝处,且负偏移量时以准解理断裂为主,正偏移量时以塑性断裂为主。负偏移(或偏移量为0mm)时,焊缝主要是由马氏体和少量碳化物组成,最高硬度出现在此区域;正偏移时焊缝则主要是由奥氏体和少量δ-铁素体组成,最高硬度出现在E36侧热影响区。正偏移时焊缝耐蚀性增加,反之降低;偏移量为0.2mm焊缝抗腐蚀性能最优。总之,激光焊接E36与304不锈钢时,向304不锈钢侧偏移0.2mm时,既可以保证焊缝抗拉强度又可以提高焊接接头处的耐腐蚀性能。
【关键词】：激光焊 异种金属 显微组织 力学性能 腐蚀性能
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 课题背景及意义14-15
• 1.2 激光焊接的技术特点15-18
• 1.2.1 激光焊接原理15
• 1.2.2 激光焊接分类15-16
• 1.2.3 激光焊接优点16
• 1.2.4 激光焊接缺点16
• 1.2.5 激光焊接影响因素16-18
• 1.3 激光焊接的国内外研究进展18-20
• 1.3.1 铝合金的激光焊接18
• 1.3.2 不锈钢的激光焊接18-19
• 1.3.3 镁合金的激光焊接19-20
• 1.3.4 铜的激光焊接20
• 1.4 异种材料焊接的国内外研究进展20-23
• 1.4.1 异种材料焊接的国内研究进展20-22
• 1.4.2 异种材料焊接的国外研究进展22-23
• 1.5 本课题研究内容23-24
• 第二章 实验材料、设备及实验方法24-30
• 2.1 实验材料24-25
• 2.2 实验设备与实验方法25-27
• 2.3 检测设备与实验方法27-30
• 2.3.1 宏观形貌分析27-28
• 2.3.2 微观组织和成分分析28
• 2.3.3 相组成分析28
• 2.3.4 显微硬度分析28
• 2.3.5 拉伸性能分析28
• 2.3.6 电化学腐蚀分析28-30
• 第三章 焊接速度与激光功率对焊缝组织和性能的影响30-42
• 3.1 序言30
• 3.2 焊接速度与激光功率对焊缝形貌的影响30-31
• 3.3 焊接速度与激光功率对焊缝组织和成分的影响31-38
• 3.3.1 304不锈钢侧影响区组织31-32
• 3.3.2 焊接接头一次组织32-35
• 3.3.3 焊接接头二次组织和化学成分35-37
• 3.3.4 E36侧热影响区组织37-38
• 3.4 焊接速度和激光功率对焊缝硬度和抗拉强度的影响38-40
• 3.4.1 焊接速度和激光功率对焊缝硬度的影响38-39
• 3.4.2 焊接速度和激光功率对抗拉强度的影响39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 相同激光线能量对焊缝形貌和组织性能的影响42-50
• 4.1 序言42
• 4.2 相同激光线能量对焊缝形貌影响42-45
• 4.3 相同激光线能量对焊缝组织影响45-47
• 4.3.1 焊接接头一次组织45-46
• 4.3.2 焊接接头二次组织与两侧热影响区组织46-47
• 4.4 相同激光线能量对焊缝硬度和抗拉强度影响47-49
• 4.4.1 相同激光线能量对焊缝硬度的影响47-48
• 4.4.2 相同激光线能量对抗拉强度的影响48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 激光光束偏移量对异种金属焊接组织和性能影响50-59
• 5.1 序言50
• 5.2 激光光束偏移量对焊缝形貌的影响50-51
• 5.3 激光光束偏移量对成分和焊缝组织的影响51-54
• 5.4 激光光束偏移量对焊缝硬度和抗拉强度的影响54-56
• 5.4.1 激光光束偏移量对焊缝硬度的影响54-55
• 5.4.2 激光光束偏移量对抗拉强度的影响55-56
• 5.5 激光光束偏移量对耐腐蚀性能的影响56-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章总结与展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

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本文编号：559411