毕业论文范文——焊接热输入对Q235B焊缝组织与硬度的影响

西安航空职业学院毕业论文焊接热输入对Q235B焊缝组织与硬度的影响姓 名： 专 业： 航空电子 班 级： 完成日期： 指导教师: 摘要：Q235B是储罐建设最常用的钢板之一，其焊接过程直接影响储罐质量，本文对Q235B焊接过程不同热输入进行了探讨，对试样组织与硬度进行了分析，获得了较优焊接工艺。关键词：Q235B；焊接电流；焊接热输入；随着我国现代工业的发展和国家战略储备的需要，原油的需求量不断增加，用于储存原油、成品油等的储罐正向着多量化、大型化、规模化方向发展，大型储罐的建设发展非常迅速。Q235B是储罐最常用的钢板之一，安装方式主要为焊接，如何提高焊接质量已成为一个重要课题。1 实验材料与方法实验采用国内某大型钢厂热轧态Q235B钢板，板厚为6mm，其化学成分见表1，机械性能见表2。焊接方式采用手工电弧焊，相邻钢板对接，坡口为V型。焊接过程采用ZX7-400型逆变式直流焊机和E4315型焊条，焊接电流分别选用120A、160A、200A。焊后分别切块制取金相试样，使用4%硝酸酒精进行腐蚀，通过光学显微镜观察金相组织，使用显微硬度计测量硬度。表1 Q235B化学成分元素CMnSiAlNbNiCrSP百分含量0.140.330.260.0140.0170.020.010.0240.033表2 Q235B机械性能屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率25639036%2 实验结果及分析2.1 焊缝形貌整体来说，三种焊接电流所得焊缝表面成形较好，无明显缺陷。由于焊接和冷却过程中存在一定的热应力1，Q235B钢板焊缝附近均出现了变形情况，电流越大变形越严重。随着焊接电流的增加，焊缝的宽度和熔深也逐步增加，电流为200A时部分区域甚至出现了熔透现象。从金相试样上也可以看出，随着电流的增大，焊接热影响区面积逐渐增大。2.2 金相组织分别对三组试样的焊缝区、熔合区、热影响区进行金相检测，结果见图13。由图可以看出：焊缝区主要组织为珠光体+铁素体+粒状贝氏体，组织整体分布均匀，随着热输入的增加，晶粒尺寸逐渐增大；熔合区组织为一个过渡区，靠近热影响区一侧出现了柱状晶2痕迹，随着热输入增加，其晶粒逐渐变大，当电流达到200A时，焊缝已经不明显；热影响区组织主要为珠光体+铁素体，除120A试样外，其余两个试样晶粒明显比较大，随着热输入的增加，晶粒逐渐增大，部分区域甚至出现了魏氏组织。 a.120A b.160A c.200A图1 焊缝区金相组织 a.120A b.160A c.200A图2 熔合区金相组织 a.120A b.160A c.200A图3 热影响区金相组织公式中：q热输入（J/mm）； U电弧电压（V）； I焊接电流（A）； v焊接速度（mm/s）； 热效率焊接过程其实是一个热循环过程，由上述公式可以看出：在其他参数一致的情况下，焊接热输入与电流成正比。焊接过程中，各部位的金相组织与焊接过程中经历的热循环及内部应力3分布情况有关，Q235B首先发生熔化，在冷却时熔融态金属中首先形成过冷奥氏体，由于奥氏体晶界是高能区，初生铁素体将优先沿着奥氏体晶界析出，随着温度的下降和碳原子向奥氏体晶内的扩散，铁素体数量增多且逐渐长大，奥氏体转变为珠光体和少量粒状贝氏体，最终组织转变为珠光体+铁素体+粒状贝氏体。如果电流较大，则焊接热输入大，这会造成焊后冷却速度慢，形成粗大的奥氏体组织，这必然导致铁素体粗大，最终造成焊缝和热影响区晶粒尺寸较大，严重时甚至能形成粗大的魏氏组织。同时，铁素体的长大也导致了珠光体所占比例的缩小。如果焊接电流较小则热输入小，冷却速度相比较快，珠光体组织较多，组织细化，焊缝整体性能略好。2.3 显微硬度对整个焊接区进行硬度测试，结果如图4所示，可以看出：焊缝区硬度较低，硬度值比较稳定；沿着远离焊缝区方向，硬度逐渐提高，最终达到母材硬度；热影响区显微硬度有一定波动，这主要是由于热影响区的晶粒大小不同，珠光体、铁素体所占比例也不相同。这与金相检测结果基本一致。图4 Q235B焊缝硬度3 结论1）不同热输入所得焊缝表面成形均无明显缺陷，但焊接区均出现了变形情况，电流越大变形越严重，焊缝的宽度和熔深也随着焊接电流的增大而逐步增加；2）不同焊接热输入条件下，焊接区及热影响区组织一致，焊接电流大会造成热输入多，焊缝和热影响区组织粗大甚至会出现魏氏组织；焊接电流较大时，热影响区硬度略低且连续性不好；3）在能满足焊接要求的前提下，Q235B薄板焊接宜采用较小的电流。参考文献1 田盛，陆皓，徐济进. Q235薄板对接焊变形控制技术研究J. 热加工工艺，2013，42（17）：186-1912 胡文全，刘亚良，唐明忠. Q235薄钢板胶接点焊工艺及性能研究J. 热加工工艺，2011，40（23）：161-1633 高辉，焦向东，周灿丰，等. Q235钢摩擦叠焊单元成形焊接接头金相组织分析J. 焊接技术