对于碳迁移对9%cr和2.25%cr异种钢焊接接头高温韧性的影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5l卷第l6期机械工程学报Vlol_5lNO．162015年8月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGAug．2O15DoI：10．3901／JME．2015．16．150碳迁移对9％Cr和2．25％Cr异种钢焊接接头高同泪／an韧例性l土的口'J影响李克俭蔡志鹏李轶非孙林根何雨晨潘际銮(清华大学机械工程系北京100084)摘要：异种钢的焊接连接在发电设备中制造中扮演着重要角色，其中碳迁移是影响异种钢焊接接头服役性能的一个重要因素。研究9％Cr+2

2、．25％Cr异种钢焊接接头的碳迁移现象及其对接头高温韧性的影响，发现该接头在9％Cr母材侧热影响区(Heatafectedzone，HAz1中形成富碳区，在紧邻的2．25％Cr焊缝一侧形成贫碳区，富碳区和贫碳区存在较大的硬度差异。在对接头HAZ的高温(500℃)准静态断裂韧度测试中，发现位于焊缝的贫碳区裂纹容易扩展。富碳区断口形貌以准解理为主，贫碳区断口形貌以浅韧窝为主。有限元计算结果表明，在贫碳区中有塑性应变集中现象，导致其损伤加剧，成为裂纹扩展过程中的较弱环节。结合断口形貌以及有限元计算结果，对控制该接

3、头断裂过程的机理进行分析，认为弹性能与塑性能储备能力的不同是导致断口形貌差异的主要原因。关键词：异种钢接头：碳迁移；高温韧性；显微硬度；有限元分析中图分类号：TG457InfluenceofCarbonMigrationontheToughnessofHeatAffectedZoneof9％Cr+2．25％CrDissimilarWeldsatHighTemperatureLIKejianCAIZhipengLIYifeiSUNLingenHEYuchenPANJiluan(DepartmentofMech

4、anicalEngineering，TsinghuaUniversity,Beijing100084)Abstract：Dissimilarweldsareplayingimportantrolesinthemanufacturingofcomponentsinpowerstations，andcarbonmigrationiSanimportantfactorinfluencingthelifeofdissimilarwelds．Theinfluenceofcarbonmigrationondissimi

5、larwelds(9％Cr+2．25％Cr)isstudied．Acarbon：richhardzono，adjoiningthesoftzone(carbondenudedzone)isalsodetectedinthehighcrsidcofthewelds．Thereisanobviousdiferenceinhardnessbetweenthecarboflrichanddenudedzones．Inthequasi—staticfracturetoughnesstestofHAZoftheweld

6、mentathightemperature(500℃)，itisfoundthatthecrackpropagatesmoreeasilyinthecarbondenudedzone．Thefractureappearanceofcarbon-richzoneisquasi-cleavage，andthecarbondenudedzone’Spresentsmainlydimples．Finiteelementanalysis(FEA)indicatesthatplasticstrainconcentrat

7、esinthecarbondenudedzone．Thecarbondenudedzoneistheweakerpartoftoughnessbecauseofthelowabsorptionofelastic&plasticenergy．Keywords：dissimilarwelds：carbonmigration；hightemperaturetoughness；microhardness；finiteelementanalysis可避免地遇到异种钢焊接的问题。此外，在汽轮机0前言中，单缸高中低压一体

8、化转子以其高效率、低成本等优势成为转子制造的趋势L2J，一体化转子除了采焊接作为一种制造大型及复杂构件的方法，在用同种材料经熔炼、锻造的方法制造外，采用焊接发电、石化等领域应用广泛。在一些高温构件的制制造一体化转子的方法越来越受到人们的重视，除造中，为了充分发挥材料的性能，同时为了避免材了能够突破锻造能力的限制外，还能充分发挥不同料性能的“浪费”，会根据不同的工况采用相应的材材料在不同温度段下的性能，是制造一体化