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畢業(yè)設(shè)計-焊條電弧焊工藝參數(shù)15crmo鋼haz組織和性能的影響(參考版)

2024-12-07 18:31本頁面
  

【正文】 王 老師不僅在學(xué)業(yè)中給予我莫大的教誨,而且在生活中也給予了無私的幫助和關(guān)心,在此向王 老師表達我深深的敬意和最衷心的感謝! 此外,在課題試驗及論 文整 理的過程中,得到我們組所有同學(xué)的熱情幫助,在此一并表示感謝 ! 最后,對參加答辯的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師表示誠摯的謝意 ! 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 26 參考文獻 [1]徐自立主編 . 高溫金屬材料的性能、強度設(shè)計及工程應(yīng)用 [M]. 北京: 機械工業(yè)出版社 ,2021:148152. . [2]李亞江、劉鵬主編 . 低合金鋼焊接及工程應(yīng)用 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2021: 130150 2226. [3]陳裕川主編 . 現(xiàn)代焊接生產(chǎn)實用手冊 [M]. 北京: 機械工業(yè)出版社 , 2021:640655. [4] 中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編 . 焊接書冊(第二 卷) [M]. 北京: 機械工業(yè)出版社 ,2021: 480600. [5] 李亞江主編 . 焊接冶金學(xué) —— 材料焊接性 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 2021 : 90120. [6] 楊元玉編 . 15 CrMo 耐熱鋼焊接性能及焊接工藝 [J], 焊接工藝 . 2021: 133( 4), 4548. [7] 周振豐主編 . 焊接冶金學(xué)(金屬焊接性) [M].北京:機械工業(yè)出版社, 1995:2530. [8] HE Bolin YU Yingxia. Study on Contact Fatigue Life and Failure Mechanism of Subquenched 15CrMo Steel[J]. 2021, 145( 8): 2224. [9] 王成文主編 . 焊接材料手冊及工程應(yīng)用案例 [M]. 山西: 山西科學(xué)技術(shù)出版社 , 2021: 162180. [10] 吳樹雄 編 . 焊條選用指南 [M] . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社, 2021: 90140. 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[17]崔忠圻 覃耀春編 .金屬學(xué)及熱處理 [M], 2021: 67102. 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 1 。在課題研究的過程中, 王 老師精心指導(dǎo),不僅授予了我科學(xué)研究的方法,更使 我 堅定了 對科學(xué)研究的執(zhí)著追求。 ③ 多層焊時,后道焊縫對前道有退火作用,可延長接頭冷卻時間,減少馬氏體的 產(chǎn)生,降低冷裂紋形成傾向,提高接頭韌性。為此,預(yù)熱溫度應(yīng)控制在150~ 250℃ 左右。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 24 4 結(jié) 論 經(jīng)過以上焊接試驗、金相觀察及硬度測試,可以分析得出以下結(jié)論: ① 15CrMo 鋼 導(dǎo)熱性好,焊接電流宜控制在 110~ 120A 左右,這樣,即可避免魏氏組織, 又 不會出現(xiàn)晶粒長大。 ② 較小的 15CrMo 鋼 板材的 預(yù)熱溫度宜控制在 150~ 250℃ 左右,既能減少馬氏體組織的產(chǎn)生,又能避免熱影響區(qū)晶粒粗化。在硬度曲線上, 如圖 ,多層焊退火使硬度降低 [14][15]。同時,“退火”還可以細化晶粒,均勻組織,降低硬度,提高鋼的韌性。 ( 3) 不同焊接層數(shù)對 HAZ 組織和性能的影響分析 單層焊時,焊縫冷卻速度較大,金屬在不平衡狀態(tài)下結(jié)晶, C 原子擴散不充分,容易造成晶格畸變。預(yù)熱溫度的確定主要是依據(jù)鋼的合金成分、接頭的拘束度和焊縫金屬的氫含量。比較試驗二不同的預(yù)熱溫度的金相照片如圖 、 和圖 ,可以發(fā)現(xiàn)隨著預(yù)熱溫度的提高,馬氏體含量越來越低,直至消失。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 23 預(yù)熱可直接影響到焊接試驗后焊縫的冷卻速度,從而直接影響到鋼的淬透性。 馬氏體轉(zhuǎn)變是強化金屬的重要手段之一。 馬氏體轉(zhuǎn)變具有無擴散性、切變共格性,并且具有特定的慣習(xí)面和位相關(guān)系。過冷奧氏體越穩(wěn)定 ,臨界冷卻速度越小 ,鋼的淬透性越好。 C 原子在鋼中為間隙性原子,容易擴散和轉(zhuǎn)移,形成不同碳化物或不同晶格。在其他條件(焊接速度、預(yù)熱溫度等)不變的情況下,經(jīng)多組電流焊接試驗比較后,可發(fā)現(xiàn),電流在 110~ 120A 左右,焊接接頭熱影響區(qū)既無明顯魏氏組織,又不會引起晶粒長大,在強度和硬度上,性能最佳 [14][15]。但當(dāng)電流增大時,焊接接頭冷卻速度降低,這樣便直接降低了魏氏組織的形成傾向。它使鋼的力學(xué)性能,特別是沖擊韌度和塑性有顯著降低,并提高鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度,因而使鋼容易發(fā)生脆性斷裂。奧氏體晶粒越粗大,越容易形成魏氏組織,形成魏氏組織的含碳量的范圍變寬。 魏氏組織的形成與鋼中含碳量、奧氏體晶粒大小及冷卻速度(轉(zhuǎn)變溫度)有關(guān)。當(dāng)魏氏組織中的鐵素體形成時,鐵素體中的碳擴散到兩側(cè)母相奧氏體中,從而使鐵素體針之間的奧氏體碳含量不斷增加,最終轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。由于鐵素體是在較快冷卻速度下形成的,因此鐵素體只能演奧氏體某一特定晶面(慣習(xí)面 {111}γ)析出,并與母相奧氏體 存在晶體學(xué)位相關(guān)系。前者稱為鐵素體魏氏組織,后者稱為滲碳體魏氏組織。 測試數(shù)據(jù) 按照上述方法, 有關(guān)試驗一的試樣硬度測試后結(jié)果可列表如下: 表 試驗一焊接試樣硬度表 焊縫 熱影響區(qū) 細晶區(qū) 球化區(qū) 基體 試驗一 90A 274 247 255 218 158 試驗一 110A 258 242 278 268 206 表 試驗二、三焊接試樣硬度表 母材 熱影響區(qū) 焊縫 試驗二 50℃預(yù)熱 228 320 321 試驗二 150℃預(yù)熱 195 264 230 試驗二 250℃預(yù)熱 182 248 211 試驗三 單層焊 204 268 251 試驗三 多層焊 215 292 285 按 照 所 測 的 硬 度 值 可 畫 出 對 應(yīng) 的 焊 接 接 頭 硬 度 曲 線 , 如 下 :山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 21 050100150200250300焊縫 熱影響區(qū) 母材HV90A110A 050100150200250300350焊縫 熱影響區(qū) 母材HV 50℃預(yù)熱150℃預(yù)熱 圖 不同電流焊接顯微硬度曲線圖 圖 不同預(yù)熱溫度顯微硬度曲線圖 050100150200250300350焊縫 熱影響區(qū) 母材HV單層焊三層焊 圖 單層焊、多層焊顯微硬度曲線圖 金相、硬度 分析 ( 1) 不同焊接電流對 HAZ 組織和性能的影響分析 在實 際生產(chǎn)中, )(cw %的亞共析鋼和 )(cw %的過共析鋼在鑄造、熱軋、鍛造后的空冷,焊縫或熱影響區(qū)空冷,或者當(dāng)加熱溫度過高并以較快速度冷卻時,先共析鐵素體或先共析滲碳體從奧氏體境界沿奧氏體一定晶面往晶內(nèi)生長,呈針片狀析出。 當(dāng)卸荷 實驗 力指示燈 LED 滅,顯示屏出現(xiàn)設(shè)定的時間時方可將轉(zhuǎn)換手柄順時針轉(zhuǎn)動,使 40物鏡處于主體前方。 ⑩ 實驗 力施加完畢,延時 LED 亮,數(shù)碼管顯示逆計數(shù)時間到, 實驗 力開始卸除,卸 實驗 力 LED 亮。 ⑧ 根據(jù) 實驗 要求在操作面板上鍵入 實驗 力延時保荷時間,(每鍵入一次為五秒,“ +”為加,“ — ”為減。 ⑦ 轉(zhuǎn) 動 實驗 力變換手輪,使 實驗 力符合選擇要求。 ⑥ 將轉(zhuǎn)換手柄逆時針轉(zhuǎn)動使壓頭主軸處于主體前方,此時壓頭頂尖與聚焦好的平面之間間隙約為 ~ 。如果視場太暗或太亮可通過操作面板上的軟鍵調(diào)節(jié)光源強弱。這時聚焦過程完成。眼睛接近測微目鏡觀察。 ② 轉(zhuǎn)動物鏡、壓頭轉(zhuǎn)換手柄,使 40物鏡處于主體前方位置。若組織不清晰或存在劃痕,則要重新拋光磨制,然后浸蝕、 觀察。 ( 5) 浸蝕 將拋光后的試樣用藥棉在清水中沖洗干凈,然后滴數(shù)滴硝酸酒精再磨好的一面上,靜置片刻,再用藥棉在水中擦洗,然后滴數(shù)滴酒精,最后用吹風(fēng)機吹干磨面。拋光前首先將絨布用剪子剪成大于拋光盤 40mm左右的圓形樣,并用清水洗凈和濕透絨布,放置在拋光盤上用緊固 圈將絨布固定。 ( 4) 拋光 拋光布應(yīng)選擇表面有絨、平整,并具有一定緊實程度的呢子布。力量過大容易使砂紙過早破損,過小 則 磨制時間增加。為了保證在粗磨、精磨和拋光中不損壞砂紙和絨布,將試樣各個角都磨出 的倒角,并在試樣四個角處磨出圓弧。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 17 3 試樣制備 及 金相、硬度 分析 金相試樣 制備 ( 1) 切割試樣 為防止因切割試樣使熱影響區(qū)組織和硬度發(fā)生變化,不能準(zhǔn)確反映 原始數(shù)據(jù),切割采用機械切割。 ③ 試驗三 15CrMo 鋼不同焊接層數(shù)的表面堆焊試驗 設(shè)定單層焊和三層焊,其他參數(shù)相同(焊速 140mm/min,電流 110A,無預(yù)熱) 試驗設(shè)備及材料 試驗 設(shè)備 按照設(shè)定好的工藝參數(shù)進行焊接,以及后面要進行的金相試樣制備、分析 和顯微硬度測試所需要的設(shè)備可列如下: ( 1) 加熱爐 SX2512 型箱式電阻爐; ( 2) 金相顯微鏡 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 16 尼康 300U; ( 3) 硬度機 HV1000; ( 4) 拋光機 型號 P2 金相試樣拋光機; ( 5) 砂輪機 直徑為 250mm落地砂輪機 ; ( 6) 電焊機 ZX5400; ( 7) 其它 八個粒度的 砂紙、鋼鋸、榔頭等 。 ② 試驗二 15CrMo 鋼不同預(yù)熱溫度的表面堆焊試驗 設(shè)定三組預(yù)熱溫度,分別為 50℃、 150℃和 250℃,其余參數(shù)相同(焊速 140mm/min,電流 110A,單層焊)。 焊接 試驗 內(nèi)容 ① 試驗一 15CrMo 鋼 不同電流的表面堆焊試驗 設(shè)定兩組電流,分別為 90A 和 110A,其余參數(shù)相同(焊速 140mm/min,不預(yù)熱,單層 焊)。不得隨意起弧。 表 焊接工藝參數(shù) [13] 名稱 焊條直徑 /mm 焊接電流
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