2205双相不锈钢激光焊缝组织调控方法研究-硕士论文

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1、上海交通大学硕士学位论文2205双相不锈钢激光焊缝组织调控方法研究硕士研究生：赖睿学号：1130509040导师：蔡艳副教授申请学位：工学硕士学科：材料科学与工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2016年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSTUDYONREGULATIONOFMICROSTUCTUREIN2205DUPLEXSTAINLESSSTEELWELDPROCESSEDBYFIBERLASERCa

2、ndidate：LaiRuiStudentID:1130509040Supervisor：Prof.CaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialScienceAndEngineerSchoolofMaterialScienceAndAffiliation：EngineerDateofDefence：Jan,2016Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学学位论文原创性声明本

3、人郑重声明：所呈交的学位论文《2205双相不锈钢激光焊缝组织调控方法研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将

4、本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海交通大学硕士学位论文2205双相不锈钢激光焊缝组织调控方法研究摘要双相不锈钢优良的性能是靠适当比例的两相组织来保证的。在激光自熔焊快速冷却条件下，焊缝金属极易发生两相比例失调，导致接头机械性能和耐蚀性能显著恶化，从而局限了激光自熔焊在双相不锈钢连接领域的应用。本文探索了改善2205双相不锈钢激光焊焊

5、缝两相比例的方法，分析了焊接热循环和添加元素对焊缝组织的影响能力和作用规律。首先分析了激光焊离焦量对焊缝组织的影响，建立了高功率激光自熔焊有限元模型，计算了不同离焦量下的焊接温度场，并进行了相应的激光焊接试验。计算和试验结果表明：离焦量对焊接过程温度场、焊缝形态，以及焊缝组织均存在重要影响。采用正离焦量时，焊缝金属中部的奥氏体含量最高（25%）；负离焦量时，焊缝金属下部的奥氏体含量最高（28%）；当离焦量为0时，焊缝金属上、中、下部的奥氏体含量趋于一致。通过添加镍箔的方法研究了镍元素对2205双相钢激光焊焊缝组织的影响，分析了镍含量对焊缝金属

6、两相比例的作用规律。试验结果表明，镍含量为7-10%时，焊缝金属能够获得接近母材的均匀两相组织，镍元素使熔池凝固模式由铁素体模式转变为奥氏体模式，从而促进奥氏体形成。当镍含量超过12%后，焊缝金属中奥氏体比例迅速增加，反而不利于两相平衡。通过改变保护气体组分的方法研究了氮元素对2205双相不锈钢激光焊缝组织的影响，探索了氮元素对焊缝金属奥氏体组织的影响规律。研究结果表明，当保护气体中氮含量超过50%后，氮元素通过熔池表面渗入液态金属，随着熔池流动到达焊缝中部，并在凝固过程中I上海交通大学硕士学位论文保留在焊缝金属中。熔入焊缝金属的氮元素提升了

7、铁素体-奥氏体转变的温度，促进了奥氏体的形成。采用纯氮气保护时，焊缝金属中的氮含量最高，焊缝中的奥氏体比例达到40%。对2205激光自熔焊接头进行机械性能测试和耐蚀性测试，结果表明，采用纯氮气保护的光纤激光焊接头具有最优性能，其抗拉强度为756MPa，冲击功为177J，接头点蚀电位与母材十分接近。对比焊缝组织的不同调控方法，发现采用负离焦，或者添加镍元素和氮元素均有利于改善焊缝金属的两相比例，相对而言，通过保护气体提高焊缝金属氮含量的方法，具有较好效果，并且具有在生产实践中推广的价值。关键词：双相不锈钢、光纤激光焊接、温度场、化学元素、焊缝组

8、织II上海交通大学硕士学位论文STUDYONREGULATIONOFMICROSTUCTUREIN2205DUPLEXSTAINLESSSTEELWELDPROCE