Nb与Ti对高温失塑裂纹敏感性影响机理研究.doc

Nb与Ti对高温失塑裂纹敏感性影响机理研究 一试验研究?蜉掳?和?对高温失塑裂纹敏感性影响机理研究机械科学研究院哈尔滨焊接研究所?唐正柱陈佩寅吴伟摘要通过?试验法测定?临界开裂的最小应变值?确定?焊丝中?和?对熔敷金属高温失塑裂纹?敏感性的影响规律。 通过扫描电镜和透射电镜等技术手段?对熔敷金属中晶界形态和析出物的数量和形态进行了观察。 结果表明?在焊接工艺相同的条件下?采用向?焊丝中添加?和?的冶金方法能够改善第二相?数量和晶界形态?并明显改善熔敷金属的?敏感性。 关键词?镍基合金?试验高温失塑裂纹第二相?前言?年?发现了塑性金属在中温区间有塑性下降现象出现?高温失塑裂纹?这一说法最早由?提出。 ?是一种尺寸较小?常发生在奥氏体不锈钢、镍基合金、铜基合金和钛合金等材料中的高温固态开裂现象?它主要出现在固相线温度以下一个狭窄的温度区间?在这一温度区问材料表现出较低塑性?在一定载荷的作用下?晶界将发生滑移并最终开裂?这种裂纹的形成与晶界处液膜的出现无任何联系。 ?是一种高铬镍基合金焊丝?对应的?型号为?主要应用于压水堆和沸水堆蒸发器等关键部件。 文中对三种不同?和?含量的焊丝熔敷金属进行了?试验?查明了焊丝中?和?对焊丝熔敷金属?敏感性的影响规律?从而为镍基焊丝的研制提供了试验依据和理论基础。 ?试验材料及方法?试验材料试验用焊丝直径尺寸为?根据试验的需要对焊丝中?和?的含量进行了调整?三种试验焊丝的主要化学成分见表?。 表?试验用?焊丝的化学成分?试验方法文中采用?试验确定?种焊丝的?敏感性曲线。 ?试验是由?等人提出的?它通过确定最小临界应变和出现的温度点来评价热纹的敏感性。 此方法除了能够较好模拟焊接过程中的热循环过程?还能够区分液化裂纹和?从而保证了试验结果的准确性。 试样的制备首先通过采用?自动焊在?钢?板进行堆焊?堆焊参数如下?电压?焊接电流?焊接速度?。 然后采用线切割将堆焊层切下?并加工为?试验试样?由于?与晶界的方向有一定的相关性?所以采用在试件中心处进行点焊获得多方向晶界。 试样尺寸如图?所示。 试验温度范围为?图?为?温度点的加热和加载示意图?首先以?的加热速度将试样加热到?并保温?然后以?的加载速度拉伸到预定的伸长量?并保持载荷?最后冷却至室温。 最后采用?倍光学显微镜?年第?期?俘掳试验研究?耄兰样中间是否出现微裂纹?确定出现裂纹的?试验结果及其讨论临界应变值。 一?呈?渣?图?试验试样?热循环?位移?冷却?时间?图?温度点加热和加载过程?试验结果三种焊丝的?试验柱状图如图?所示?黑色代表?焊丝的试验结果?白色代表?焊丝的试验结果?灰色代表?焊丝的试验结果?表?为各温度点的具体试验结果。 从柱状图的形态可以看出?种焊丝的?试验结果为澡盆状?即在整个温度区间上表现出两头高中间低的分布形态。 临界开裂应变在?范围内下降是由于在此温度下晶界强度发生弱化?塑性变形主要集中在晶界处?而晶界面积相对于晶内面积较小?因此在较小的应变下就会产生沿晶开裂?焊丝?焊丝?焊丝?温度?图?种焊丝熔敷金属的?试验结果表?种焊丝熔敷金属各温度点的临界开裂应变结果?临界开裂应变值在?又出现了上升趋势?有资料认为这是由于材料在这一温度下发生了动态再结晶?材料的塑性得到了一定的恢复?。 为了更好的评价各焊丝熔敷金属?敏感性的高低?文中采用试验温度区间上的最小临界开裂应变?作为评价标准。 焊丝熔敷金属的?敏感性分析结果如图?所示。 分析结果表明?焊丝中合金元素?和?在改善材料?敏感性方面存在协同关系。 可以看出?只含有?元素的?焊丝的?敏感性较高?而?和?焊丝在?含量上?的差别却导致两种?年第?期?焊丝编号图?各焊丝的最?界开裂应变的对比结果?一一试验研究俘掳焊丝熔敷金属在?敏感性方面出现明显的差别。 ?种焊丝在?敏感性方面表现出的差异性与焊丝熔敷金属中的析出物的分布存在内在的联系?由于?的特点决定晶界析出物对晶界滑动具有钉扎作用?从而有助于改善材料的?敏感性。 ?合金元素对析出物特征的影响图?为?焊丝熔敷金属晶界上的析出物形态?晶界上的析出物尺寸为?左右?析出物分布非常不均匀。 图?为?焊丝熔敷金属晶界上的析出物形态?析出物尺寸为?左右?呈弥散分布?从能谱结果可以看出?此析出物为富?和?相。 图?为?焊丝熔敷金属晶界处的?尺寸在?左右?可以看出晶界处的析出物密度较大?析出物之间的间距非常的小?由于析出物能够对晶界的滑移产生钉扎作用?而?的形成正是由于晶界的优先滑移造成的?因此?晶界析出物具有改善材料的?敏感性的作用。 ?和?都是极易形成碳化物的合金元素?由于?的析出温度较高?因此?后期析出的?将以?为形核并长大?并且?和?的复合碳化物稳定性明显高于?、?的碳化物?因此熔敷金属中的析出物表现为?复合相。 图?为?焊丝熔敷金属中析出物的电子衍射斑点?通过计算确定此析出物的晶格常数为?因此可以确定此析出物为?。 图?为?焊丝的析出物能谱结果?可以看出此析出物为富?相。 图?、?分别为?和?焊丝熔敷金属中析出物能谱。 ?合金元素对晶界形态的影响?等人认为镍基合金中晶界的扭曲程度将增加晶界滑移的难度?从而有助于改善材料的?敏感性?图?和图?分别为?焊丝和?焊丝熔敷金属的晶界形态?可以看出?焊丝熔敷金属中的晶界形态图?稃焊丝熔敷金属中富相图?稃焊丝熔敷金属中富?、?析出物图?稃焊丝熔敷金属中的富?、?相图?稃焊丝熔敷金属中富?、?相的电子衍射斑点相对较直?而?焊丝熔敷金属中的晶界曲折程度较高?晶界的曲折能够增加晶界滑移的难度?从而能够改善焊丝熔敷金属的?敏感性。 材料晶界曲折程度的差别与晶界处析出物的分布有着直接联系?由于整个?年第期?俘掳试验研究。 体系处于亚稳定状态?因此?晶粒存在通过晶界的迁移长大降低体系自由能的倾向?而晶界处的析出物能够对晶界的迁移产生钉扎?有助于避免晶界的过于直化?从而能够提高材料的抗?能力。 ?骚士?骚士图?焊丝熔敷金属中析出物能谱图?焊丝熔敷金属中析出物能谱图?焊丝熔敷金属中析出物能谱?年第?期图?焊丝熔敷金属晶界形态图?焊丝熔敷金属晶界形态?结论?焊丝中?和?能够改善熔敷金属的?敏感性。 ?合金元素?和?在改善?焊丝熔敷金属?敏感性方面存在协作关系。 熔敷金属中的富?、?析出物为?随着焊丝中?和?含量的增加?晶界处的析出物密度明显提高。 ?对结晶晶界具有钉扎作用?随着晶界处析出物数量的增加?晶界的扭曲程度得到明显的提高。 参考文献?加?试验研究?蜉掳?钢焊接接头多次补焊残余应力数值模拟南京?大学机械与动力工程学?汤洁巩建鸣蒋文春摘要利用有限元法?对?钢焊接接头多次补焊产生的残余应力进行分析。 计算结果表明?在焊缝及热影响区?初始残余应力的值较大?远离焊缝及热影响区的区域?应力逐渐降低。 补焊后?在靠近补焊区域周围的原焊缝及热影响区?纵向残余应力降低?横向应力增加?在补焊区域?纵向应力的变化不大?但是横向应力的值增幅较大。 随着补焊次数的增加?应力值增加的幅度不大?但是高应力区的宽度增加。 关键词?钢焊接接头多次补焊残余应力数值模拟?前言石油化工中使用的压力容器和管道?检修过程中?在焊接接头处经常发现裂纹?】?。 如果简单的整体报废只会造成浪费?因此常采用局部补焊的手段进行修复。 同一部位?往往需要多次补焊。 而补焊部位的材料多次受热?残余应力的状态十分复杂?成为影响接头强度的重要因素之一。 因此?对多次补焊部位的残余应力进行分析?对制定正确的补焊工艺?提高补焊结构的可靠性具有重要的意义。 ?是压力容器和管道常用的材料之一?在补焊部位的裂纹问题较为常见。 数值模拟的方法在焊接接头残余应力的分析上得到了广泛的应用。 作者利用有限元软件?对?钢焊接接头的多次补焊进行模拟?分析多次补焊部位残余应力的分布?为?钢多次补焊提供参考。 ?有限元模型的建立?几何模型及网格划分文中建立平板多次补焊三维有限元模型?在原有焊缝中心出现一道裂纹?裂纹方向平行于原有焊缝。 ?基金项目?江苏省六大人才高峰项目?将出现裂纹区域打磨掉?然后补焊三次。 由于几何模型关于焊缝中心对称?因此有限元模型取几何模型