推荐16Mn钢焊接研究 精品.docx

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16Mn钢焊接研究

摘要

16Mn钢是具有高强度、高韧性和耐腐蚀等优良特性的低合金高强钢，是我国低合金高强钢中用量最多、产量最大的钢种，广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

鉴于16Mn钢在我国工业和国民经济建设中的重要性，而16Mn钢的焊接又是16Mn钢应用中必不可少的一道工艺技术,因此16Mn钢的焊接进行研究对实践应用意义重大。

本课题采用焊条电弧焊对16Mn钢进行焊接，分析焊接接头的组织和性能的变化；并对得到的焊接接头进行正火处理，分析热处理前后焊接接头组织和性能的变化。

结果表明，焊接接头焊缝区组织为柱状晶；熔合区为粗大晶粒；过热区为魏氏组织；完全结晶区为细小的铁素体和珠光体；不完全结晶区一部分为细小的铁素体和珠光体，一部分为粗大的铁素体。

由于熔合区粗大晶粒和过热区魏氏组织的存在使得16Mn钢焊接接头可能存在冷裂纹和热影响区脆化等缺陷。

所以对其进行焊后正火处理，热处理后的焊接接头晶粒明显比未热处理过的要细小，组织结构更加均匀。

硬度也相应的有所升高。

因此，热处理可以改善焊接接头的组织，并提高其性能。

本课题研究的16Mn钢焊条电弧焊工艺、焊接接头组织和性能以及焊后热处理工艺可为实践生产中16Mn钢的焊接提供参考。

关键词：

16Mn钢；焊条电弧焊；焊接接头；组织和性能；热处理

WeldingResearchof16MnSteel

Abstract

16Mnsteelisalowalloyhighstrengthsteelwhichhashighstrength,hightoughnessandcorrosionresistanceandotherexcellentcharacteristics.IthasthelargestamountandthelargeststeelproductionamongthelowalloyhighstrengthsteelinChina.Itiswidelyusedinmanufactureofbridges,ships,vehicles,boilers,pressurevessels,pipelines,largesteelstructure.Inviewoftheimportanceof16Mnsteelinoursindustryandnationaleconomy,also16Mnsteelweldingisanessentialtechnology,sotheweldingofsteel16Mnstudyissignificantforpracticalapplication.Inthisissue16MnsteelwasweldedbySMAW,thechangesweldedjointwereanalyzedintheorganizationandperformance;weldedjointswereobtainedbynormalizingprocessing,andanalyzedthechangesoftheorganizationandperformancebetweenbeforeandafterheattreatment.

Theresultsshowthattheweldzoneisthecolumnarcrystal;fusionzoneiscoarsecrystal;hotareaisthewidmanstattenstructure;pletelycrystallineregionistheferriteandpearlite;onepartofinpletecrystallineregionisthesmallFerriteandPearlite,anotheristhecoarseFerrite.Thecoarsecrystalofthe16Mnsteelweldedjointfusionzoneandthewidmanstattenstructureofthe16MnsteelweldedjointhotareaastheresultofColdcrackingandHAZ.Soitwasprocessedbynormalizingafterwelding,weldedjointsafterheattreatmentweresignificantlyhigherthanthegrainisnotheattreatedtosmallandmoreuniformstructure.Hardnesswasincreasedaccordingly.Therefore,heattreatmentofweldedjointscanimprovetheorganizationandimproveitsperformance.

Researchof16Mnsteel'sSMAW,microstructureandpropertiesofweldedjoints,heattreatmentafterweldingcanbeusedasareferenceoftheweldingof16Mnsteelinpractice.

Keywords:

16Mnsteel;electrodearcwelding;weldedjoint;microstructureandproperties;heattreatment

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2.前缀

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引言1

第1章绪论2

1.1背景与意义2

1.2发展概况2

1.3来源与内容3

第2章焊接理论知识4

2.1焊接性及其实验评定4

2.1.1焊接性及影响因素4

2.1.2焊接性评定原则及方法5

2.2焊接接头及组织和性能7

2.2.1焊接接头的概念7

2.2.2焊接接头的基本形式8

2.2.3焊接接头的设计要求10

2.2.4坡口的基本形式10

2.2.5焊接接头特性11

2.3焊条电弧焊13

2.3.1焊条电弧焊概述13

2.3.2焊接设备及辅助工具13

2.3.3焊条电弧焊基础16

2.3.4焊条电弧焊工艺参数18

2.3.5焊条电弧焊的基本操作技术19

2.3.6常见的焊条电弧焊缺陷及防治措施21

第3章实验过程22

3.116Mn的焊接22

3.1.116Mn钢简介22

3.1.216Mn钢的焊接性23

3.1.316Mn钢的焊接工艺参数23

3.2金相试样的制备、观察及其硬度测试25

3.2.1金相试样的制备25

3.2.2金相试样的观察26

3.2.3试样的硬度测试26

第4章实验结果分析28

4.1焊接接头金相组织分析28

4.1.1焊缝区28

4.1.2熔合区28

4.1.3过热区29

4.1.4完全结晶区29

4.1.5不完全结晶区30

4.1.6母材31

4.2焊接接头硬度分析31

结论与展望34

结论34

展望35

致谢36

参考文献37

附录A引用的英文资料及翻译38

附录B主要参考文献及摘要47

插图清单

图2-1焊接接头示意图7

图2-2焊接接头的基本类型8

图2-3对接接头的几种形式8

图2-4T型接头9

图2-5搭接接头9

图2-6角接接头10

图2-7对接焊缝坡口形式11

图2-8角接和T形接头的坡口11

图2-9焊条电弧焊的过程13

图2-10动铁式交流弧焊机机构示意图14

图2-11同体式焊接结构图14

图2-12动圈式焊机结构14

图2-13电捍钳的规格和主要技术数据16

图2-14电捍钳的规格和主要技术数据16

图2-15焊条的组成17

图2-16几种常见的运条方式20

图3-1维氏硬度试验原理图27

图4-116Mn钢焊接接头焊缝区200×28

图4-216Mn钢焊接接头熔合区200×29

图4-316Mn钢焊接接头过热区200×29

图4-416Mn钢焊接接头完全结晶区200×30

图4-516Mn钢焊接接头不完全重结晶区200×30

图4-616Mn钢焊接接头母材200×31

图4-716Mn钢焊接接头硬度变化曲线32

表格清单

表2-1焊条电弧焊机14

表2-2电捍钳的规格和主要技术数据15

表3-116Mn钢化学成分22

表3-2不同环境温度下焊接16Mn钢的预热温度23

表3-316Mn钢焊条电弧焊的工艺参数24

表4-116Mn钢焊接接头热处理前后维氏硬度值32

引言

本课题研究是本科教学工作中实验教学问题，是对所学专业理论知识的一次总结概括和实践应用。

焊接工艺是金属应用中最重要的连接技术之一，通过对16Mn钢焊接的研究，对焊接工艺有个基本的了解。

主要实验内容包括16Mn钢焊接工艺参数的设计及实验，焊后热处理工艺的设计及实验，焊接接头金相试样的制备，显微组织的观察，焊接接头的硬度测量实验，最后是组织和性能的测定与分析。

通过这些工作，不仅加深对所学焊接理论知识的理解和掌握，了解当代焊接的前沿技术，同时提高学生分析和解决实际问题的能力，锻炼和培养动手和操作能力，为今后从事相关工作奠定基础。

随着全球科学技术的飞速发展和进步以及新材料、新能源、新结构的不断涌现，传统的焊接方法和工艺（如焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊等）已经无法满足新时代工业对焊接性能的要求。

激光焊、超声波焊、等离子弧焊、摩擦焊、爆炸焊等一些高新技术不断成熟完善。

焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。

焊接成形精确化、焊接生产自动化和过程控制智能化、优质高效的焊接工艺将不断涌现，特殊材料及特殊环境下焊接技术，焊接过程计算机模拟技术将得到不断发展和应用，同时焊接技术也将不断向材料科学和工程的新兴领域渗透和拓展[1]。

本试验是在前人的研究基础上对16Mn钢进行焊条电弧焊，分析其焊接接头组织和性能。

试验的结果为16Mn钢焊条电弧焊后，焊接接头焊缝区组织为柱状晶；熔合区为粗大晶粒；过热区为魏氏组织；完全结晶区为细小的铁素体和珠光体；不完全结晶区一部分为细小的铁素体和珠光体，一部分为粗大的铁素体。

除去由于熔合区粗大晶粒和过热区魏氏组织的存在，使得16Mn钢焊接接头可能存在冷裂纹和热影响区脆化等缺陷外，具有良好的焊接性能。

经正火处理后，焊接接头晶粒明显比未热处理过的要细小，组织结构更加均匀，硬度也相应的有所升高，接头的组织和性能有明显的提