在船舶、建筑等領域的大型鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)建造中,采用大線能量焊接工藝可顯著提高工程施工效率,節(jié)約制造成本。常規(guī)鋼材在大熱輸入條件下熱影響區(qū)（HAZ）韌性嚴重惡化以致無法滿足使用要求,因此必須研發(fā)出具備耐大線能量焊接特性的鋼材。日本較早開展了大線能量焊接用鋼研發(fā)工作,并處于國際領先水平。我國近年己取得顯著研究進展,但產(chǎn)品級別以及性能穩(wěn)定性較低,還無法滿足各領域的迫切需求。氧化物冶金是開發(fā)大線能量焊接用鋼的有效工藝手段,但由于其技術(shù)復雜性和知識產(chǎn)權(quán)保護等原因,國內(nèi)仍未實現(xiàn)成熟的工業(yè)化應用。本課題以此為背景,圍繞氧化物冶金型大線能量焊接用鋼組織性能調(diào)控與生產(chǎn)工藝開展了研究,主要包括以下內(nèi)容。為闡明氧化物冶金工藝下夾雜物析出規(guī)律,并為實驗和工業(yè)研發(fā)提供理論指導,開展了氧化物冶金脫氧熱力學分析。計算結(jié)果表明,在一般微合金條件下Ti的多種脫氧產(chǎn)物中Ti203穩(wěn)定性最高,為避免Al203的析出,在0.01%Ti時需控制A1含量在0.004%以下。Zr和Mg脫氧能力極強,微量Zr可使A1203和Ti203還原,極微量Mg就可使A1203轉(zhuǎn)化成MgAl204尖晶石。凝固過程中由于元素偏析,Ti脫氧反應將繼續(xù)發(fā)展... 

【文章來源】：東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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圖１．１大線能量焊接工藝典型工程應用??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｙｐｉｃａｌ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｈｅａｔ?ｉｎｐｕｔ?ｗｅｌｄｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

的調(diào)整適應大線能量焊接要求。這一時期控軋控冷技術(shù)還未實現(xiàn)，對高級別鋼需通過正??火、調(diào)質(zhì)熱處理提高強靭性能，所以具有較高的碳含量和碳當量。這類鋼的組織類型、??韌性與線能量的關(guān)系如圖１．５所示１５］。小線能量時得到下貝氏體（ＢＪ或與馬氏體的混合組??織（Ｂｌ＋Ｍ），具有較高的沖擊初性；線能量提高，冷速降低，形成上貝氏體（Ｂｕ），包含??粗大的板條朿和ＭＡ組元，韌性急劇惡化。為此，要提高大線能量ＨＡＺ初性，需增加基??體的淬透性，降低相變溫度，促進下貝氏體轉(zhuǎn)變，并且要降低基體本身的脆性，增加Ｎｉ??含量、降低Ｃ含量。但是所達到的線能量仍然較低（約６０？７０ｋＪ／ｃｍ），對更大線能量只有??大幅增加Ｎｉ含量（約＞３％）才能滿足要求，這時所開發(fā)的鋼還不具備現(xiàn)代意義上的大線能??量焊接用鋼的特征。??－３－??

２０世紀７０年代中期，新日鐵（現(xiàn)屬新日鐵住金）的金沢等人［６＇７］開創(chuàng)性地研究了采用??ＴｉＮ細化ＨＡＺ組織，開發(fā)出可大線能量焊接ＨＴ５０、ＨＴ６０鋼。在對各種碳氮化物的研究??中發(fā)現(xiàn)，只有ＴｉＮ粒子對高溫奧氏體晶界釘扎效果顯著，如圖１．６所示。指出將奧氏體晶??粒細化至１００ｐｍ以下可顯著改善韌性，但只有尺寸０．?ｌｐｍ以下的ＴｉＮ中所含Ｔｉ元素質(zhì)量分??數(shù)達到０．０１％以上時，奧氏體晶粒尺寸才開始明顯減小。由于加熱時ＴｉＮ大量溶解，所以??鋼中所需Ｔｉ和Ｎ含量較高。ＴｉＮ對ＨＡＺ組織的細化效果如圖１．６，析出粒子不僅釘扎奧氏??體晶界，并促進晶界和晶內(nèi)鐵素體形成，顯微組織顯著細化。??７；?＂ｓｔｅｅｌ?５?０＇ｉＮ）?＇??３００?－?ｉｆ炫紛為魏ｓｓ??．?ｊ驟攀＿＿??１?ｒＳｔｅｅｌ２?ｆｆｉＮｆｒｅｅ）??〇?Ｌ?，?．——??１２００?１３００?１４００?＊?－一?＇?１０〇＾；??Ｍａｘ．?ｈｅａｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／°Ｃ?＇?＇??圖１．６?ＴｉＮ對奧氏體晶粒尺寸和ＨＡＺ組織的細化作用１７］??Ｆｉｇ．?１．６?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ＴｉＮ?ｏｎ?ｇｒａｉｎ?ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?ａｎｄ?ＨＡＺ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??通過?ＴｉＮ?處理所開發(fā)的?ＨＴ６０?鋼采用?０．１３％Ｃ－０．２８％Ｓｉ－ｌ?．３４％Ｍｎ－０．２３％Ｃｕ－０．２５％Ｎｉ－??０．０１９％Ｔｉ－０．００１９％Ｂ?（約０．００９％Ｎ）成分體系，在１００？２００１ｄ／ｃｍ焊接條件下，近熔合線部??韌脆轉(zhuǎn)變溫度約在－２０°Ｃ。雖然晶粒尺寸顯著細化

【參考文獻】：
期刊論文
[1] 劉洪波 李建新 吝章國 李玉謙 田志強 杜琦銘 梅東貴 劉崇 劉占禮 馬浩冉 .

博士論文
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本文編號：2895033