310S鋼焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)晶粒細化的研究.pdf

1、310S奧氏體耐熱不銹鋼用于高放廢物儲置罐材料，在焊接高放廢物儲置罐時焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)的晶粒粗化嚴重，導致其力學性能的降低。為了滿足高放廢物儲置罐焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)的強度和韌性的要求，通過微合金化的方法抑制晶粒的長大。本論文利用金相顯微鏡、掃描觀察、透射電子顯微鏡， sysweld軟件等對儲置罐用310S鋼的CGHAZ區(qū)的組織和力學性能進行了系統(tǒng)的研究。論文主要內容如下：
　　1.310S鋼自熔焊數(shù)值模擬
　

2、　基于sysweld軟件建立了焊接熱源模型，模擬了實際的單道自熔焊實驗，提取得到了CGHAZ區(qū)的焊接熱循環(huán)曲線，模擬的焊接溫度場與實驗測得的溫度場吻合、焊接熱源參數(shù)選取的合理，建立的焊接熱源模型可靠，為下一步的測定CGHAZ的力學性能奠定基礎。
　　2.310S鋼相組成及其析出相研究
　　基于Thermo-Calc熱力學計算軟件計算了310S鋼的相組成、合金元素對相組成的影響，為制定310S鋼合理的含鋁范圍以及為后續(xù)的固溶工

3、藝奠定了基礎，同時也為該材料的焊接熱影響區(qū)的溫度選擇提供了參考。計算結果表明，隨著Al含量的變化，310S鋼的組織保持不變，但AlN析出相的數(shù)量發(fā)生變化，并且AlN析出相由二次析出轉變?yōu)橐淮挝龀?。隨著Nb含量的增加，310S鋼的固相線開始下降。MX相和Z相的含量逐漸增加。
　　3.不同Al、Nb含量的310S鋼BM和CGHAZ區(qū)的微觀組織及析出相研究
　　通過對含Al和含Nb鋼的組織觀察。發(fā)現(xiàn)粗晶區(qū)的奧氏體晶粒尺寸和母材的大

4、致相當。說明Al和Nb元素都對粗晶區(qū)奧氏體晶粒有抑制長大的作用。隨Al含量的增加，AlN析出相逐漸增多。且Al含量越多的310S鋼，在經過鑄造、鍛造、熱軋后，殘存了一次AlN相并且其顆粒尺寸比較粗大，對材料的力學性能產生損害。當Al含量為1.38％時，310S鋼中析出了δ-鐵素體。在鑄造過程中， Al會優(yōu)先進入δ-鐵素體中，減少了AlN相的含量。隨著Nb含量的增加，MX相有所增加，抑制粗晶區(qū)奧氏體晶粒長大的能力有所增加。
　　4.

5、 Al、Nb含量對310S鋼力學性能的影響
　　研究發(fā)現(xiàn)AlN在拉伸變形過程中，會阻止晶粒的變形，當Al含量較高時（1.38%），δ-鐵素體沿拉伸方向延展，會起到―硬相‖的作用，從而增加了材料的塑性。由于AlN和δ-鐵素體的顯微硬度都高于奧氏體基體，會降低310S鋼的韌性。MX相在310S鋼中對拉伸影響不明顯，三種含Nb鋼的母材和粗晶區(qū)的抗拉強度大致相當。對沖擊功造成的影響比較大，隨Nb含量的增加，沖擊功不斷降低。焊接熱循環(huán)前后，