q345钢与316不锈钢焊接接头组织与性能的研究【字数：12440】
伴随着国家社会经济持续发展和科学技术的日益进步，新型的材料、加工工艺以及加工设备不断涌现，对焊接构件的性能要求进一步提升，特别是异种钢的焊接接头其组织和性能有着更高更特定的要求。该文章采用了手工电弧焊和钨极氩弧焊的焊接方法，以Q345和316不锈钢为研究对象，对异种钢在不同焊接方法下的焊接接头的组织以及性能进行研究，分析其组织和性能的差异性以及焊接方法对异种钢焊接接头组织及性能的影响。试验研究表明Q345 侧从母材到焊缝晶粒呈现长大状态，铁素体明显增多，珠光体显著减少; 316 侧两侧主要为等轴晶区中间HAZ组织主要为块状的奥氏体，在焊缝和316L侧HAZ之间形成熔合区，这是在奥氏体基体上的细小铁素体的无方向和不连续分布；焊缝区域由于形成不同的马氏体结构，使得硬度值明显高于两侧母材及热影响区；拉伸断口均在Q345侧热影响区为塑形断裂，最大拉伸应力均在31KN左右；TIG填充焊丝获得耐腐蚀性更好的焊接接头。整体而言，TIG填充焊丝的焊接工艺能获得更加优质的焊接接头。
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1课题简介及意义 1
1.2异种钢焊接接头概述 1
1.2.1金属母材简介 1
1.2.3异种钢焊接接头简介及特点 1
1.3手工电弧焊技术概述 2
1.3.1手工电弧焊技术简介 2
1.3.2手工电弧焊技术的特点 2
1.4钨极氩弧焊技术概述 5
1.4.1钨极氩弧焊技术简介 5
1.4.2钨极氩弧焊技术的特点 5
1.5课题研究内容和技术路线 3
1.5.1 课题研究内容 4
1.5.2 技术路线 4
第二章 实验过程及实验方法 6
2.1异种钢手工电弧焊焊接接头试样制备 6
2.1.1 实验设备及所用材料 6
2.1.2手工电弧焊实验及参数 6
2.1.3 实验方法及步骤 6
2.1.4 手工电弧焊完成后处理 7
2.2 钨极氩弧焊焊接接头试样制备 7
2.2.1 实验设备及所用材料 7
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 2.2.2 钨极氩弧焊实验及参数 7
2.2.3 实验方法及步骤 8
2.2.4 钨极氩弧焊完成后处理 10
2.3 接头金相试样制备与组织观察 9
2.3.1 试验接头的金相试样制备 9
2.3.2 焊接接头组织的观察 10
2.4 接头显微硬度测试 10
2.4.1 试验前准备及材料 11
2.4.2 实验过程及步骤 11
2.5 接头拉伸强度测试 11
2.5.1 试验前准备及材料 11
2.5.2 实验操作过程 11
2.6 接头耐腐蚀性测试 11
2.6.1实验前准备及材料 11
2.6.2耐腐性测试 12
第三章 接头金相显微组织分析 14
3.1 手工电弧焊显微组织分析 14
3.2 钨极氩弧焊不填充焊丝焊接接头显微组织分析 15
3.3 钨极氩弧焊填充焊丝焊接接头显微组织分析 16
3.4 不同焊接方法相同金相区域对比分析 17
第四章 接头力学性能和耐腐蚀性能分析 21
4.1 接头硬度测试结果及分析 21
4.2 接头拉伸强度结果及分析 22
4.3 耐腐蚀性测试结果及分析 23
第五章 结论 26
参考文献 27
致谢 29
第一章 绪论
1.1课题简介及意义
新型的材料、加工工艺以及加工设备不断涌现，对焊接构件的性能要求进一步提升，特别是异种钢的焊接接头其组织和性能有着更高更特定的要求。关于异种金属材料的焊接，因为其母材本身的物理和化学性能甚至化学成分存在着显著差异，所以其焊接机理以及操作技术都要比同种金属要复杂困难得多。由于母材性能和组织间的差异，会导致非常明显的焊接上的缺陷，进而使得焊接接头其性能的下降。 为了能够获得更加优质的焊接接头， 确保异种钢的焊接结构件的正常使用及使用安全，国内外相关领域的研究者针对异种钢焊接接头进行了大量的研究，并取得了显著的研究成果[512] 。
异种金属材料的连接技术在机械制造以及石油化工等领域内得到越来越多的关注和应用。但因为异种金属材料在成分、组织、性能方面存在差异性，所以在采用平常的焊接工艺进行焊接时会存在很多的问题，如裂纹、未熔合等现象，进而对工程需要比较难满足。为了确保有异种钢焊接接头的机械构件能够正常运行和安全使用，就需对其焊接接头进行组织及性能的全面研究。
课题以Q345钢和316不锈钢为实验母材，采用SMAW和TIG对异种钢进行焊接，研究各种情况下的异种钢焊接接头其组织结构与力学性能，为进一步提高焊接质量和优化焊接工艺，从而为满足工程上的需求提供建议。
1.2异种钢焊接接头概述
1.2.1金属母材简介
（1）316不锈钢具有较好的耐腐蚀性和耐高温性，是一种奥氏体不锈钢。主要是机械设备、管道、沿海筑物的外部材料的使用。316不锈钢曾在2013年在电磁阀的领域的各种零部件上得到充分的使用与发展。由于316不锈钢其良好的焊接性能，能够采用一切标准的焊接方法对其进行焊接处理，因此需要结合实际情况的需要，采用不同型号的不锈钢的填料棒亦或焊条进行施焊。
（2）Q345为低合金钢，其屈服强度理论值在345MPa，在交通领域、压力容器的工业领域等得到广泛的使用。材质的厚度不同会影响到Q345的屈服值的高低，并且在机械工艺设计的时候需要注意其强度须小于345这个值，尽量避免在生产的制造以及使用的过程中发生问题。随着现代工业和科技的发展，影响强度和性能的因素已经不再仅是Mn的含量高低。所以在对Q345进行性能检测的时候，除了检测钢材该元素的含量是否符合国家标准的要求，最重要的是检查钢的力学性能（屈服强度，拉伸试验）是否符合标准。
1.2.2异种钢焊接接头的简介以及及特点
异种钢焊接的两种母材在组织、成分以及性能上都存在差异，因此在焊接时，要比同种钢焊接要复杂困难得多。正确选择焊接材料是确定异种钢焊接接头质量的关键。
特点：异种钢与同种钢的焊接接头有根本区别。这是由于沉积金属和两侧的热影响区和基底金属的不均匀性引起的。不均匀性主要包括：
1.化学成分不均匀。当加热焊接时，两侧的基底金属的熔化量，沉积的金属的组成和基底材料的熔融材料可能由于“稀释”效应而改变。接合部分的成分不均匀程度取决于基材和填充材料本身的选择以及焊接过程。
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1课题简介及意义 1
1.2异种钢焊接接头概述 1
1.2.1金属母材简介 1
1.2.3异种钢焊接接头简介及特点 1
1.3手工电弧焊技术概述 2
1.3.1手工电弧焊技术简介 2
1.3.2手工电弧焊技术的特点 2
1.4钨极氩弧焊技术概述 5
1.4.1钨极氩弧焊技术简介 5
1.4.2钨极氩弧焊技术的特点 5
1.5课题研究内容和技术路线 3
1.5.1 课题研究内容 4
1.5.2 技术路线 4
第二章 实验过程及实验方法 6
2.1异种钢手工电弧焊焊接接头试样制备 6
2.1.1 实验设备及所用材料 6
2.1.2手工电弧焊实验及参数 6
2.1.3 实验方法及步骤 6
2.1.4 手工电弧焊完成后处理 7
2.2 钨极氩弧焊焊接接头试样制备 7
2.2.1 实验设备及所用材料 7
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 2.2.2 钨极氩弧焊实验及参数 7
2.2.3 实验方法及步骤 8
2.2.4 钨极氩弧焊完成后处理 10
2.3 接头金相试样制备与组织观察 9
2.3.1 试验接头的金相试样制备 9
2.3.2 焊接接头组织的观察 10
2.4 接头显微硬度测试 10
2.4.1 试验前准备及材料 11
2.4.2 实验过程及步骤 11
2.5 接头拉伸强度测试 11
2.5.1 试验前准备及材料 11
2.5.2 实验操作过程 11
2.6 接头耐腐蚀性测试 11
2.6.1实验前准备及材料 11
2.6.2耐腐性测试 12
第三章 接头金相显微组织分析 14
3.1 手工电弧焊显微组织分析 14
3.2 钨极氩弧焊不填充焊丝焊接接头显微组织分析 15
3.3 钨极氩弧焊填充焊丝焊接接头显微组织分析 16
3.4 不同焊接方法相同金相区域对比分析 17
第四章 接头力学性能和耐腐蚀性能分析 21
4.1 接头硬度测试结果及分析 21
4.2 接头拉伸强度结果及分析 22
4.3 耐腐蚀性测试结果及分析 23
第五章 结论 26
参考文献 27
致谢 29
第一章 绪论
1.1课题简介及意义
新型的材料、加工工艺以及加工设备不断涌现，对焊接构件的性能要求进一步提升，特别是异种钢的焊接接头其组织和性能有着更高更特定的要求。关于异种金属材料的焊接，因为其母材本身的物理和化学性能甚至化学成分存在着显著差异，所以其焊接机理以及操作技术都要比同种金属要复杂困难得多。由于母材性能和组织间的差异，会导致非常明显的焊接上的缺陷，进而使得焊接接头其性能的下降。 为了能够获得更加优质的焊接接头， 确保异种钢的焊接结构件的正常使用及使用安全，国内外相关领域的研究者针对异种钢焊接接头进行了大量的研究，并取得了显著的研究成果[512] 。
异种金属材料的连接技术在机械制造以及石油化工等领域内得到越来越多的关注和应用。但因为异种金属材料在成分、组织、性能方面存在差异性，所以在采用平常的焊接工艺进行焊接时会存在很多的问题，如裂纹、未熔合等现象，进而对工程需要比较难满足。为了确保有异种钢焊接接头的机械构件能够正常运行和安全使用，就需对其焊接接头进行组织及性能的全面研究。
课题以Q345钢和316不锈钢为实验母材，采用SMAW和TIG对异种钢进行焊接，研究各种情况下的异种钢焊接接头其组织结构与力学性能，为进一步提高焊接质量和优化焊接工艺，从而为满足工程上的需求提供建议。
1.2异种钢焊接接头概述
1.2.1金属母材简介
（1）316不锈钢具有较好的耐腐蚀性和耐高温性，是一种奥氏体不锈钢。主要是机械设备、管道、沿海筑物的外部材料的使用。316不锈钢曾在2013年在电磁阀的领域的各种零部件上得到充分的使用与发展。由于316不锈钢其良好的焊接性能，能够采用一切标准的焊接方法对其进行焊接处理，因此需要结合实际情况的需要，采用不同型号的不锈钢的填料棒亦或焊条进行施焊。
（2）Q345为低合金钢，其屈服强度理论值在345MPa，在交通领域、压力容器的工业领域等得到广泛的使用。材质的厚度不同会影响到Q345的屈服值的高低，并且在机械工艺设计的时候需要注意其强度须小于345这个值，尽量避免在生产的制造以及使用的过程中发生问题。随着现代工业和科技的发展，影响强度和性能的因素已经不再仅是Mn的含量高低。所以在对Q345进行性能检测的时候，除了检测钢材该元素的含量是否符合国家标准的要求，最重要的是检查钢的力学性能（屈服强度，拉伸试验）是否符合标准。
1.2.2异种钢焊接接头的简介以及及特点
异种钢焊接的两种母材在组织、成分以及性能上都存在差异，因此在焊接时，要比同种钢焊接要复杂困难得多。正确选择焊接材料是确定异种钢焊接接头质量的关键。
特点：异种钢与同种钢的焊接接头有根本区别。这是由于沉积金属和两侧的热影响区和基底金属的不均匀性引起的。不均匀性主要包括：
1.化学成分不均匀。当加热焊接时，两侧的基底金属的熔化量，沉积的金属的组成和基底材料的熔融材料可能由于“稀释”效应而改变。接合部分的成分不均匀程度取决于基材和填充材料本身的选择以及焊接过程。
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