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铁素体不锈钢焊接性能研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-12  浏览次数:17 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网资讯部获悉:纺织结构复合材料是以纺织预制件为增强材料的先进复合材料,已广泛应用于航空、航天、舰船、原子能、

  中华不锈钢网资讯部获悉:纺织结构复合材料是以纺织预制件为增强材料的先进复合材料,已广泛应用于航空、航天、舰船、原子能、交通、机械、建筑等工业领域。然而复合材料结构在成形和使用过程中常常会在温度变化下受到大应变的作用,这就要求使用损伤检测传感技术来阻止一些重大损伤,因而需要一种传感器,既能对高温又能对大应变进行测量,从而对材料的选择及设计有一个指导作用,但是这种传感器目前国内外尚未见报道。金属导电纤维或纱线电阻值随应变/温度的变化而变化,其本身耐高温,但纱线断裂应变小,且电阻响应灵敏度低,不能满足测量要求。本工作利用金属纤维纱设计了一种针织结构来形成金属导电纺织结构传感器,对其织物的应变与电阻关系进行了研究,通过。分别将测量探头放在烘箱内外进行测量,由于探头不耐高温,所以仅升温到52°C.a是烘箱内测量的纱线电阻值,b是在烘箱外测量总电阻减去烘箱外纱线电阻值,烘箱外测量的电阻包含了烘箱外的纱线及烘箱内外的温度梯度的影响,由于烘箱外纱线不经受温度的作用,因此减去其电阻后与烘箱内测量的差异主要是由于烘箱内外的温度梯度的影响。从可看出,纱线电阻随温度增加而增加,且为一线性关系。其中降温曲线在升温曲线之上,这是由于电阻随温度变化的滞后性所引起。另外在烘箱外测量的电阻变化灵敏度要略大于烘箱内测量的电阻,这是由于烘箱内外温度差异,导致一根纱线上存在温度梯度及进而存在一定的热传导的原因。
  
  采用不锈钢作为铁路货车车体材料无疑是最为有效的解决耐腐蚀问题的方法,但是通常使用的奥氏体不锈钢由于铬、镍等合金含量高、价格昂贵而无法应用于货车车体的制造。国外从上世纪80年代开始,采用铬、镍含量相对较少的铁素体不锈钢(经济型不锈钢)312或5Ci.12制造铁路货车车体20世纪90年代开始,这类不锈钢在南非和澳大利亚运煤货车中大量使用。由于铁素体不锈钢与耐候钢的耐大气腐蚀机理不同,不锈钢的耐大气腐蚀能力远远高于耐候钢,因此使用的结果极为理想。据有关介绍采用铁素体不锈钢制造的运煤货车,经过25年的使用,车体的耐腐蚀、耐磨损性能良好;车体内表面没有观察到明显的锈蚀点,磨损量也极小。
  
  某钢铁有限公司于2004年在312的基础上,研发了铁路货车车体用TCS不锈钢。由于TCS不锈钢的材质、性能与耐候钢(或普通结构钢)相比有较大差异,虽然有良好的耐大气腐蚀性能,但该材料的焊接性能明显存在差距。一般认为,铁素体不锈钢在焊接热循环的作用下,少量经过奥氏体转变,但多数铁素体经过热循环后,晶粒发生剧烈长大,强度有所下降,冲击韧性剧烈下降,因此,有必要对TCS不锈钢进行全面的焊接性能分析。
  
  1TCS不锈钢母材力学性能TCS不锈钢为低铬、低镍经济型不锈钢,铬含量为10.5-125%镍含量为0.3~1.0%碳含量为<0.03%.表1为TCS不锈钢化学成分分析结果,实际钢中的碳含量极低。
  
  TCS不锈钢化学成分表2 TCS不锈钢力学性能抗拉强度下屈服强度Rm/MPaRPi/MPa t断后伸长冷弯180e率A/%d=2一401:冲击硬度功Akv/J铁道部运装货车478号文要求试验结果完好表2为TCS不锈钢力学性能试验结果。冲击试样尺寸为5mmX10mmX55mm.试验结果显示,TCS不锈钢的母材力学性能良好,塑性和低温冲击韧性均在较高水平。
  
  2焊接工艺焊接采用实心焊丝气体保护焊(MAG焊)方法,焊丝牌号为CHM―308L.对接焊的试板开60°双V型坡口,尺寸为3⑴mmX150mmX6mm.焊接工艺参数列于表3.表3 CHM308L焊丝焊接工艺参数焊丝直径保护气氛焊接速度焊接电压/V焊接电流/A气体流量/L°min1丰1. 3焊接接头金属显微组织及力学性能、和分别为焊接接头的焊缝、热影响丁韦(960-)男,浙江宁波人,副研究员(:2006区以及母材的金属显微组织。焊缝采用10 %草酸电解较为粗大的平台构成,平台的面积与粗晶区的晶粒截腐蚀,电解腐蚀电流1.2A,腐蚀时间50s.焊接热影面大小较为一致,平台的微观形貌为解理,因此是脆响区和母材的腐蚀采用25%FeCl3+25%HCl溶液,腐性断裂。在焊接热影响区冲击实验中,断裂沿焊接热蚀时间为5s.影响区中的粗晶区进展,这说明粗晶区的禚性在焊接焊缝金属显微组织为奥氏体,组织较细。焊接热影响区的过热区晶粒长大严重,呈等轴状分布,粗晶区的晶粒度只有1~3级,宽度为0.5~0.7mm.母材的金属显微组织是以铁素体为主,呈带状分布,铁素体晶粒较为细小。由此可见,焊接热循环使TCS不锈钢的铁素体晶粒严重长大。
  
  中华不锈钢网资讯部获悉:硬度试验采用维氏硬度方法,焊缝、热影响区和焊接接头近区母材的硬度试验结果见表4.试验结果表明,母材硬度最低,焊缝硬度高于母材,粗晶区的硬度不低于母材。粗晶区虽然晶粒粗大,但是硬度没有下降。
  
  表4TCS不锈钢焊接接头硬度HV部位焊缝热影响区母材硬度焊接接头拉伸、冷弯和低温冲击试验结果列于表5.由于焊接接头拉伸试样断裂部位在焊接接头以外的母材,说明焊接接头抗拉强度大于母材。焊接接头经180°弯曲未见裂纹,接头的弯曲性能良好。冲击试样尺寸为5mmX10mmX55mm.焊缝低温冲击功较高,达到35J,相比之下,焊接热影响区冲击禚性由于受到粗晶区的影响,降低幅度较大,试验结果仅为15J明显低于母材和焊缝。焊接热影响区冲击断口形貌显示,断裂沿粗晶区进展,断口表面是由方向不同并且热影响区中最低。

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