大学毕业设计hr3c与t91钢焊接工艺及接头组织与性能Word文档格式.docx
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学生姓名：
齐帅
学院：
材料科学与工程
系别：
材料成型及控制工程
专业：
班级：
材10-3
指导教师：
董俊慧教授
二〇一四年六月
摘要
最近几年HR3C奥氏体不锈钢与T91马氏体耐热钢的异种钢焊接被广泛的应用在火力发电厂的超临界组中的过热器和再热器中。
到现在为止，对于这两种钢的焊接接头的研究还很少，所以对于这两种钢的研究还是有必要加强。
基于这种情况，我们对于上述两种钢的焊接工艺以及其焊后的显微组织与性能进行了研究，同时研究了同种钢HR3C奥氏体不锈钢的焊接工艺以及焊后组织与性能，比较同种钢焊接接头与异种钢焊接接头的在显微组织与性能方面的不同。
本次试验采用的是氩弧焊焊接的方法，运用镍基焊丝完成了HR3C/T91异种钢焊接以及HR3C/HR3C同种钢的焊接。
然后通过拉伸试验、金相组织的观察，主要研究了相同工艺下异种钢焊接与同种钢焊接的组织变化以及接头的力学性能以及不同工艺下的同种钢焊接的组织的变化与接头的力学性能。
通过常温拉伸试验可以看出异种钢焊接的接头的抗拉强度和屈服强度与同种钢比相差不多，甚至略高于同种钢的。
通过金相组织观察发现异种钢焊接接头的焊缝区和热影响区的晶粒大小与同种钢焊接的焊缝的晶粒大小几乎一样。
关键词：
奥氏体不锈钢；
马氏体耐热钢；
异种钢接头；
组织；
力学性能
Abstract
InrecentyearsdissimilarsteelHR3Caustenitic
stainlesssteelandT91martensiteheat-resistant
steel
weldingwidelyusedinsuperheaterandreheaterofsupercritical
groupofthermalpowerplant.Uptonow,fortheresearchofthistwokindsofsteelweldedjointwererare,soitisnecessarytostrengthenthestudyofthetwokindsofsteel.Basedonthissituation,theweldingprocessoftheabovetwokindsofsteelandthemicrostructureandpropertieswerestudiedafterwelding,atthesametime,studiedthesamesteelHR3Causteniticstainlesssteelweldingprocessandmicrostructureandpropertiesafterwelding,comparingthesamesteelweldingjointanddissimilarsteelweldingjointinmicrostructureandpropertiesofdifferentaspects.
Thisexperimentadoptsargonarcweldingmethod,usingnickel-basedweldingwirecompletedtheT91/HR3CdissimilarsteelweldingandweldingHR3C/HE3Cthesamesteel.Andthenthroughthetensiletest,metallographicobservationoftheorganization,mainlystudiedtheorganizationalchangeandthemechanicalpropertiesbetweendissimilarsteelweldingandthesamesteelweldingunderthesameprocessandthesamesteelweldingunderdifferentprocessbetweenorganizationalchangeandthemechanicalpropertiesofjoint.Canbeseenthroughtheroomtemperaturetensiletestofdissimilarsteelwelding,thetensilestrengthandyieldstrengthofthejointsofalmostwiththesamesteelratio,evenslightlyhigherthanthesamesteelweldingjoint.Throughthemicrostructureobservationwecanknowthegrainsizeofthedissimilarsteelweldingjointweldareaandheataffectedzonecomparedto
thegrainsizeofthesamesteelweldingseamtobethesame.
Keywords:
austeniticstainlesssteel;
martensiteheat-resistantsteel;
dissimilarsteel;
weldingjoint;
organizations;
mechanicalproperties
目录
引言1
第一章绪论2
1.1奥氏体不锈钢简介2
1.1.1奥氏体不锈钢的定义与性能2
1.1.2奥氏体不锈钢的发展状况3
1.1.3奥氏体不锈钢的特性4
1.1.4HR3C奥氏体体不锈钢的特性和应用4
1.2马氏体耐热钢的简介5
1.2.1马氏体耐热钢的发展状况5
1.2.2马氏体耐热钢的种类和应用6
1.2.3新型马氏体耐热钢的特性与应用7
1.2.4T91马氏体耐热钢的发展与应用8
第二章试验过程及方法9
2.1试验材料9
2.1.1试验材料9
2.1.2焊接材料9
2.2试验方法10
2.2.1焊前准备10
2.2.2焊接工艺10
2.2.3焊接工艺评定10
2.3拉伸试验11
2.3.1试验条件11
2.3.2试验步骤11
2.4试样的显微组织结构分析12
2.4.1试验条件12
2.4.2试样的制备12
2.4.3试样的组织观察12
第三章试验结果与分析14
3.1拉伸试验的结果与分析14
3.2试样的金相组织分析15
第四章结论21
参考文献22
致谢24
引言
最近几年我们国家从外国引进一种技术就是关于在火力发电厂方面增加一种超临界机组，使用超临界机组不仅在控制二氧化碳方面起到了很好的效，更重要的能充分的利用能约。
我们国家的超临界机组的使用参数为蒸汽压力大于25MPa，蒸汽的温度高于580C[1]。
由于这种超临界机组的工作环境要比普通的机组的工作环境困难的多，所以用于超临界机组中的处于高温处的零件必须具有较高的耐热性，比如有新型的奥氏体不锈钢HR3C（TP310NbN）、新型细晶强韧马氏体耐热钢SA213-T91/P91（新型的马氏体耐热钢9Cr-1MoVNb）等[2]。
新型奥氏体不锈钢HR3C具有优异的高温强度以及抗烟气腐蚀和抗蒸汽氧化性能，主要用于超超临界火电机组过热器、再热器的高温部位[1-2]，T91钢具有较好的韧性、焊接性、抗氧化性、抗热疲劳性能以及很好的焊接性，并且加工时候方便简单。
目前世界范围内T91钢已经广泛的应用于电力、能源、锅炉、压力容器、石油、化工、核电等领域[2-3]，所以说异种钢的焊接是不可避免的。
但是我们国家一直研究的重点是同种钢的焊接，对于异种钢焊接还是处于一个探索中前进的阶段。
异种钢焊接是指不同化学成分或组织的两种钢的对接接头的特点是其化学成分、金属组织和机械性能存在不均匀性、线膨胀系数相差较大，焊接时其应力和变形比同种钢大，并且不能用焊后热处理的方法加以消除，因此对焊接材料和焊接规范有更为严格的要求[4]。
所以说异种钢焊接过程中更容易产生各种缺陷，甚至会产生早期的失效。
目前国内外有不少研究关于T91与HR3C异种钢的焊接，但是大部分都是研究他们的焊接性和高温蠕变性能，对于T91/HR3C的焊接工艺和焊接接头的组织的性能研究很少，本文通过研究T91/HR3C的焊接工艺及焊接接头的组织性能，及同种钢HR3C/HR3C焊接接头的组织性能的比较，希望能为超临界组在各种大型设备中的安全、经济的使用给予有力的保证。
第一章绪论
1.1奥氏体不锈钢简介
奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，它具有较强的综合力学性能和抗腐蚀性能，多数用于大型的压力容器设备中。
奥氏体不锈钢的本质是在18Cr-8Ni钢的本体上添入了Cr、Ni、Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素，奥氏体不锈钢中Cr的含量约18%、Ni的含量约为8%～10%、C的含量约为0.1%。
奥氏体不锈钢不能利用热处理使晶粒细化，也不能通过淬火提高其硬度，因其显微组织为奥氏体，所以普通的奥氏体不锈钢强度都较低[5]。
奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢类，生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%，钢号也最多[6]。
1.1.1奥氏体不锈钢的定义与性能
奥氏体不锈钢就是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，为了能得到稳定的奥氏体组织，在钢中加入了一些合金元素Cr18%、Ni8%～10%、C约0.1%。
奥氏体不锈钢具有很好的耐蚀性，这都取决于加入钢中的合金元素的种类，不同种类的合金元素起着不同的效果，抗腐蚀性能也会有所不同。
奥氏体不锈钢从字面上来说就是一种在任何工作环境中都不容易生锈的钢种。
我们都知道，对于一般的钢种来说如果经常处于大气、水、酸性等条件下，钢种的表面就会与大气、水、酸性的介质发生化学反应而生锈。
而不锈钢之所以不会生锈是因为其表面含有铬元素，当奥氏体不锈钢表面的铬元素达到一定的含量时，它的耐蚀性就会增强，也就不会生锈了。
奥氏体不锈钢具有很好的生产工艺，通过平常的方法就可以生产出各种不同形状的产品，比如有板材、管材、棒材等等。
奥氏体不锈钢的焊接性也相当好，不容易产生氢脆，通常可以使用各种焊接方法来完成奥氏体不锈钢的焊接过程，而且在焊接之前不用像其他的钢种进行焊前预热，焊接以后也不用热处理。
奥氏体不锈钢主要存在的问题是在热裂纹上，奥氏体不锈钢在焊接的过程中主要是容易产生热裂纹，而且焊后的奥氏体不锈钢的焊接接头容易产生焊接残余应力。
对于奥氏体不锈钢产生的热裂纹在实际生产中主要是通过采用含有铁素体的不锈钢焊条焊接，这样就能避免焊接过程中产生热裂纹。
如果有特殊情况，就像焊件如果容易碰到腐蚀性的介质时，焊接过后要进行热处理，以免焊接接头产生晶间腐蚀或者应力腐蚀。
还有一点就是奥氏体不锈钢的切削性能相对很差，在对奥氏体不锈钢进行切削时，很容易产生加工硬化，就算是在切削时产生的变形不会太大但是对于奥氏体不锈钢来说都会产生很强烈的加工硬化。
而且奥氏体不锈钢的韧性很高，在切削加工时容易产生粘刀的情况，这样会使加工无
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