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304/308L不锈钢结构焊接接头组织和性能的研究

文章出处:辉腾激光 人气:-发表时间:2018-03-16 14:31
304不锈钢由于其优异的功能,所以在工业中得到了广泛应用。现在,人们针对304不锈钢焊接接头强化机制的研讨主要会集在传统的焊接办法。而激光焊接技术作为一种新式焊接办法,热输入低、焊接速度高、焊接接头质量好等,所以在材料衔接范畴得到了广泛应用,但激光焊接过程对焊接接头的安排-功能联系的影响还不清楚。很少有人研讨304不锈钢激光焊接接头强化机制。

【效果简介】
近来,普渡大学的Keyou Mao在Materials Science and Engineering: A上宣布了最新的研讨效果“Microstructure-property relationship for AISI 304/308L stainless steel laser weldment”。在该文中,研讨人员使用纳米压痕和显微镜技术来研讨了焊接接头的安排与功能之间的联系,提出了一种新的焊接接头强化机制。

|焊接接头示意图

 
(a)焊接接头示意图
(b)焊缝的显微安排
(c)热影响区的显微安排
(d)母材的显微安排

| 晶粒结构示意图



(a)EBSD晶粒取向图
(b)热影响区树枝晶的SEM图
(c)从母材到热影响区和焊缝过渡过程中晶界视点份额

焊接件不同位置的纳米压痕


焊接接头的显微硬度和折合模量


沿压痕分布的硬度和平均晶粒尺寸



(a)不同载荷下,母材、热影响区和焊缝的折合模量

(b)不同载荷下,母材、热影响区和焊缝的显微硬度

焊接件的位错

(a)热影响区的TEM明场像和电子衍射的晶带轴
(b)图(a)矩形框内的高倍STEM明场像
(c)母材的TEM明场像
(d)焊丝的TEM明场像

热影响区的Ti-C-N析出相

 
 

(a)TEM明场像

(b)图(a)红框内的TEM明场像

(c)分出相的核的集聚束电子衍射样式

(d)分出相的壳的集聚束电子衍射样式

(e)基体的集聚束电子衍射样式

(f)分出相的EDX分析


Hall-Petch计算值和实验测量值的比较


提出的强化模型和实验测量值的比较



应用提出的模型计算得到的晶界强化、固溶强化、位错强化和析出相强化


【小结】
本文经过对304不锈钢激光焊接接头(母材、热影响区和焊缝)进行SEM、TEM以及纳米压痕测试,依据显微安排的特色,提出了焊接接头三个区域的显微安排-功能模型,该模型考虑了分出相强化、晶界强化、位错强化和固溶强化,可以精确猜测焊接接头三个区域的屈从强度。
和母材以及焊丝相比,热影响区的晶粒尺度更小,硬度更高。但依据Hall-Petch联系得到的硬度大于试验测量值。热影响区的位错密度和母材以及焊缝的位错密度附近。热影响区会形成核-壳结构的Ti-C-N分出相。热影响区的晶界强化对屈从强度的提高作用比母材和焊丝的作用好。

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