高氮钢激光-MAG复合焊工艺及焊缝增氮研究

《高氮钢激光-MAG复合焊工艺及焊缝增氮研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文高氮钢激光-MAG复合焊工艺及焊缝增氮研究INVESTIGATIONOFLASER-MAGHYBRIDWELDINGOFHIGHNITROGENSTEELANDNITROGENENRICHMENTINTHEWELD熊鹰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG456.7学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文高氮钢激光-MAG复合焊工艺及焊缝增氮研究硕士研究生：熊鹰导师：陈彦宾教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学

2、院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TG456.7U.D.C：621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINVESTIGATIONOFLASER-MAGHYBRIDWELDINGOFHIGHNITROGENSTEELANDNITROGENENRICHMENTINTHEWELDCandidate：XiongYingSupervisor：Prof.ChenYanbinAcademicDegre

3、eAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June，2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高氮钢具有高强度、良好的冲击韧性以及耐腐蚀性，并且氮替代镍带来

4、了生产经济性和良好的生物相容性，在防弹装甲、运输管道和医疗器械等领域应用前景广阔。但由于高氮钢含氮量高的自身特点，其焊接性较差，存在固溶氮损失、气孔缺陷显著以及氮化物析出的问题，本课题提出基于粉末填充的高氮钢激光-MAG复合焊接焊缝增氮工艺，并对熔滴过渡稳定性、氮的溶入与析出行为、气孔缺陷成因、焊缝组织演变以及性能改善程度等方面进行了分析。本文首先进行了高氮钢激光-MAG复合焊接优化工艺，能够实现较好的表面成形，焊接稳定性较好，飞溅较少，但氮含量仅为母材的73%。焊接速度对高氮钢气孔具有较高的敏

5、感性，离焦量会明显影响焊接稳定性，在零离焦时能获得较好的成形质量，同时需要控制焊接电流和光丝间距，保证电弧与激光热源起到良好的耦合效果。选用氮化锰粉末进行了增氮工艺试验。送粉角度主要影响焊接过程稳定性，只有从焊枪下方送粉才能较好地维持稳定焊接。随着送粉量的增加，成形质量逐渐变差，含氮量先增加后趋于稳定，增氮效果存在阈值。通过对增氮工艺试验中氮行为分析表明，氮化工艺接头的氮含量最高可达0.55%，约为母材氮含量的84.6%，氮主要以固溶态存在，少部分以氮气孔的形式残留于焊缝中，无明显析出物产生。增

6、氮工艺过程中，氮化锰粉末完全分解，经熔滴表面传质进入熔池，虽然氮气孔析出倾向变大，但综合体现为焊缝固溶氮含量的提高。随着焊接速度提高，工艺类气孔减少，氮气孔增多，总体呈现气孔数量增加，平均尺寸减小的变化规律。对增氮前后的高氮钢焊缝组织和性能进行了对比分析，研究表明焊缝均为奥氏体基体+δ-铁素体的混合组织，随着氮含量提高，δ-铁素体含量降低。奥氏体基体中分布有少量TiN颗粒相，且奥氏体与δ-铁素体的相界面存在氮富集现象，存在大量显微气孔。氮化工艺的高氮钢接头力学性能得到提高，但厚度方向上具有一定的

7、不均匀性。接头拉伸强度为1072MPa，提高了14%，可达母材强度的73%，为韧性断裂。冲击韧性提高不明显，焊缝冲击断口呈现准解理断裂和韧窝断裂的混合特征。关键词：高氮钢；激光-MAG复合焊接；增氮工艺；组织调控I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHighnitrogensteelshavehighmechanicalstrength,goodimpacttoughnessandcorrosionresistance.Replacingnickelwithnitrogeninstee

8、lsalsoallowseconomicalproductionandgoodbiologicalcompatibility.Theyhavewideapplicationinarmors,transportationpipelines,andmedicaldevices.However,duetothehighnitrogenfeature,theyareinferiorduringtheweldingprocess,causingnitrogenloss,airbubbleformation