高强钢低匹配焊缝组织与性能分析开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着工程机械向大型化、轻量化发展,高强钢被广泛应用于工程机械结构件的制造[1]。国外先进钢铁企业如jfe、新日铁住金、ssab、蒂森克虏伯和安赛乐米塔尔开发的工程机械用高强钢品种全、质量好,具有高强度、高韧性、 优良的焊接性和成形性等特点。国内工程机械用高强钢的开发起步较晚,强度级别和品种质量都与国外存在一定的差距[2]。广泛用于石油、化工、气体分离和贮运气体的压力容器使用条件苛刻,多数容器内装有易燃易爆气体,并具有一定压力,容易发生爆炸事故。因此,要求压力容器钢具有较好的韧性。此外,压力容器绝大多数由钢板拼焊而成。在制造过程中钢板要经受冷热加工和焊接,所以要求压力容器钢具有良好的工艺性能[3]

对于我国这样一个人口资源大国,压力容器钢板是关系到国计民生的特殊材料,是冶金行业的短线产品。近年来,我国锅炉、压力容器用钢板不仅在产量上具备了一定规模,而且部分企业在实物质量上也逐步接近发达国家锅炉、压力容器用钢板的水平。到目前为止,我国已形成了具有一定生产规模、规格日渐增多、质量逐步提高的锅炉和压力容器用钢板的生产体系。目前,世界各国均将压力容器列为重要的监检产品,由国家指定的专门机构,按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。随着压力容器的应用范围不断扩大(如应用于海洋工程及寒冷地区),对压力容器用钢也不断提出了更高的强韧性要求。如何在保证其高强要求的前提下,保证其较好的韧性及工艺性能,仍然是高强钢进一步发展、完善的所要解决的首要问题。

为满足压力容器的最低强度要求,通常需要在普通碳素钢的基础上添加少量mn、si,低合金高强钢以mn为主加元素符合我国的资源特点,所以c-mn系低合金高强钢是压力容器一种较常使用的钢材,mn系贝氏体钢便是其中之一。20世纪70年代方鸿生教授等人研究发现[45]:mn元素在钢的冷却过程中,在γ、α两相中浓度并无较大差别,但在γ/α界面富集程度很大。mn在相界面的浓度的浓度峰势必对界面迁移产生拖曳作用,使得铁素体生长显著延迟。另外mn在界面富集也降低了相界面附近奥氏体基体内碳的活度及活度梯度,导致碳在奥氏体中的扩散速度降低,进一步抑制了铁素体生长。此拖曳作用还显著降低贝氏体相变驱动力及贝氏体相变温度,细化贝氏体尺寸。同时mn还具有一定的脱氧、脱硫效果,可改善钢材热加工性能。最基本的便有我国的gb3531中的16mndr,这类钢产量高使用面广,在承压设备中用量较大,使用时间长,制造工艺比较成熟[6]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:参照国家标准gb/t 2649-89对焊接接头进行取样制备金相试样,试样经砂纸研磨、抛光后,用体积分数3%的硝酸酒精腐蚀,用于观察其金相组织;按照国家标准gb/t2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》进行取样(拉伸);焊接接头弯曲试验主要用来评定焊接接头的塑性和致密性,按照国家标准gb/t 2653-2008《焊接接头弯曲及压扁试验方法》进行;按照国家标准gb/t2650-2008《焊接接头冲击试验方法》进行取样,取样后分别进行不同温度下的系列冲击试验,以对焊接接头的脆性转变温度进行评价。

材料表征:金相观察试样表面应清洁、光滑、透亮,无任何肉眼可见的划痕或凹陷;拉伸、弯曲、冲击试样表面平整,无明显凹陷或凸起。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,制备拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相试样(实验组+对照组)。

第8-11周:用相应设备进行试验,注意设备型号及其相应的标准,详细记录实验过程中的现象及相关数据。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]郑瑞,李飞.高强度工程机械用钢板应用现状和发展前景[j].冶金信息导刊物,2010,(3):34-38

[2]陈付红,丁伟,黄维,高真凤.国外先进公司工程机械用高强钢发展现状[j].上海金属,2015,(1)47-51.

[3]张建勋.压力容器钢及其焊接接头高速冲击韧性研究[j].材料开发与应用, 2002,17(4):1-3.

[4]杨柳,方鸿生,孟至和.fe-c-mn-b合金奥氏体等温分解动力学及mn的再分配[j].金属学报,1992(01):16-20.

[5]方鸿生,刘东雨,常开地,张弛,顾家琳,张文征,白秉哲,杨志刚.1500mpa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的组织与性能[j].钢铁研究学报,2001(03):31-36.

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