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1、深熔TIG焊接430鐵素體不銹鋼接頭性能強(qiáng)化及關(guān)鍵工藝研究ResearchonweldperformanceoptimizationofAISI430ferriticstainlesssteelviadeeppenetrationTIGweldingandpivotaltechniques學(xué)科專業(yè):材料加工工程作者姓名:解龑指導(dǎo)教師:羅震教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一七年十二月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)
2、位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要深熔TIG焊接工藝是一種采用大焊接電流、非約束電弧的新型穿孔焊接工藝，焊接過程不需要填充
3、焊絲及制備坡口，單道焊接即可實(shí)現(xiàn)中厚板一次焊透、單面焊雙面成型。且設(shè)備成本及生產(chǎn)成本較低，便于現(xiàn)場(chǎng)焊接，在中厚板材焊接中具有巨大的應(yīng)用潛力。由于深熔TIG焊接熱輸入量較大，故應(yīng)用于部分材料時(shí)，會(huì)使接頭組織粗大，降低接頭的性能，限制了深熔TIG焊的應(yīng)用。探索了深熔TIG焊接8mm厚AISI430鐵素體不銹鋼的焊接工藝，分析了接頭組織組成，測(cè)試了接頭的力學(xué)性能及耐腐蝕性能。由于深熔TIG熔池體積較大，流動(dòng)行為復(fù)雜，為了更深入理解熔池的穩(wěn)定過程以及缺陷的形成原因，結(jié)合鈦元素示蹤及三維重構(gòu)方法，從三維尺度研究了深熔TIG熔池的流動(dòng)行為。并進(jìn)行了改善焊接接頭組織與性能的方法探索：結(jié)合高頻脈沖焊
4、接電流以降低熱輸入，結(jié)合添加304奧氏體不銹鋼中間層的方法提高接頭中的奧氏體含量，以及采用焊后熱處理方法促進(jìn)接頭內(nèi)元素均勻化。研究結(jié)果表明，深熔TIG工藝焊接430不銹鋼的工藝參數(shù)中，較高的電流與較高的焊接速度相匹配，即使在較小的熱輸入下，較大的焊接電流也有助于實(shí)現(xiàn)更大的熔深。接頭分為焊縫區(qū)、高溫?zé)嵊绊憛^(qū)、低溫?zé)嵊绊憛^(qū)三個(gè)部分，其中，焊縫主要由粗大的柱狀鐵素體晶粒以及部分分布于晶界處的殘余奧氏體組成，鐵素體基體中分布有顆粒狀馬氏體。接頭拉伸強(qiáng)度與SMAW、GMAW和GTAW方法制備的接頭相近；接頭的耐腐蝕性能較母材有一定降低。理想的深熔TIG熔池分為三個(gè)區(qū)域，分別為由表面張力推動(dòng)的馬
5、蘭格尼對(duì)流圈、由洛倫茲力推動(dòng)的對(duì)流圈，以及兩個(gè)對(duì)流圈之間的過渡區(qū)域。與傳統(tǒng)直流恒流焊接電流相比，高頻脈沖電流顯著降低了熱輸入，焊縫變窄，焊縫區(qū)中殘余奧氏體含量增加，熱影響區(qū)寬度變窄。與直流恒流接頭相比，接頭的拉伸性能及沖擊性能有顯著提高，接頭的耐腐蝕性能沒有明顯變化。加入奧氏體中間層后，焊縫區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大量初生奧氏體相，接頭的拉伸性能以及沖擊性能較直流恒流接頭有顯著提高，接頭耐腐蝕性能有顯著提高。進(jìn)行焊后熱處理后，碳化物沉淀以及馬氏體回熔，接頭的拉伸性能超過母材，然而與直流恒流接頭相比，焊后熱處理接頭的耐腐蝕性能有一定下降。關(guān)鍵詞：深熔TIG焊接，鐵素體不銹鋼，接頭性能強(qiáng)化，三維重構(gòu)評(píng)價(jià)
6、IABSTRACTDeeppenetrationTIGweldingisarecentlydevelopedkeyholeweldingprocess,whichadoptslargeweldingcurrentandunrestrainedarc.Thisprocessenablessinglepasswelding,withoutfillermetaladditionorjointpreparation.Theequipmentcostandproductioncostarelowanditisconvenientforsitewelding.DeeppenetrationTIG
7、processhasgreatpotentialintheweldingofmediumthicknessplate.DuetothelargeamountofheatinputofdeeppenetrationTIGwelding,whenappliedtosomematerials,themicrostructureandperformanceofthejointsareunsatisfactory.Thatlimitstheapplicationof
