热处理对0Cr13Ni5Mo钢焊接接头组织和性能的影响..doc

学术规范与论文写作 题 目 __________________________________ __________________________________ 任课教师__________________________ 导 师__________________________ 专 业__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号__________________________  超级马氏体不锈钢的研究进展及其焊接性能 摘要： 关于低碳马氏体不锈钢的研究， 国内外的研究工作开展了很长时间， 但在实际工程应用中仍然出现不少焊接问题， 焊材的选择、焊接过程控制、焊后热处理等方面还存在一定的细节问题， 常常导致宏观、微观焊接裂纹，造成成本的浪费和产品质量的下降。本文综述马氏体不锈钢研究现状及发展前景，对其未来发展方向提出了展望。 关键词：马氏体不锈钢 组织性能 焊接 研究进展 0 前沿 　 50 年代末,由瑞士引入超级马氏体不锈钢这个概念, 亦称软马氏体不锈钢( Supermartensitic Stainless Steel 简称SMSS)。它是在传统马氏体的基础上通过降低碳含量(最高含碳量为0.07 %) ,增加镍(3.5 %～4.5 %)和钼(1.5 %～2.5 %) 的含量,使其强度、硬度提高的同时,改善韧性。此外,它还克服了传统马氏体在焊接过程中应力裂纹敏感性以及可焊性差等缺点[1] 。因此,成为不锈钢族中耀眼的一个系列,受到人们广泛的关注。 1 马氏体不锈钢的研究进展 1.1 不锈钢的发展及其应用 不锈钢诞生已有近百年历史，它的发明是世界冶金史上的一项重大成就。不锈钢自20世纪初问世以来发展迅速，至今已形成一个有300多个牌号的系列化大类钢[2]，并且应用范围不断扩大，消费量剧增。至20世纪90年代世界不锈钢的消费量平均每年以7.4%的速度增长。我国自2001年起，表观消费量己连续五年居世界第一[3]。随着石油、化工、能源、宇航和生物工程等工业技术的发展，对不锈钢耐蚀性能及综合力学性能提出了更高的要求。 马氏体不锈钢作为不锈钢的一种发展至今也已有近百年的历史，被广泛应用在注塑模具，玻璃模具，切割模具，结构零件，汽车零部件，外科和牙科仪器。它具有优良的机械性能，但相对奥氏体不锈钢其耐蚀性较低，应用在一些特殊领域就需要提高工件的表面硬度和耐腐蚀性能。 马氏体不锈钢广泛应用之前,对许多应用不锈钢的领域,特别是含二氧化碳,或者含硫化氢腐蚀介质的环境下,往往使用双相不锈钢。一些特殊部件甚至要求使用超级双相不锈钢。现在,人们越来越多地用SMSS来部分取代双相不锈钢和超级双相不锈钢,这除了SMSS在某些腐蚀环境下具有强度高、耐蚀性好以及低温韧性好之外,更主要的原因是SMSS比双相不锈钢更经济[4-5] 。这是因为: 1) 在重量相等、耐腐蚀性相当的前提下,采用SMSS比采用双相不锈钢成本降低大约25% 。2) SMSS的抗拉强度约为双相不锈钢2倍,所以用SMSS制作的零部件(如支管、弯头和输送管)的壁厚可以减薄,成本降低10%～15%。总计下来,与双相不锈钢比较SMSS总成本降低35%～45%。另外,随着氩氧脱碳技术和真空氧脱碳技术的出现和完善,未来新SMSS将会得到继续发展。因此, SMSS在不锈钢家族中具有极强的竞争优势, 应用前景十分广阔。现在SMSS已被广泛应用于石油和天然气传输管道、造船、海上钻井平台、水轮机叶片等行业。而关于SMSS的焊接,国内外进行了一些研究,但只是处于起步阶段,存在许多亟待解决的问题。例如与母材相匹配的焊接材料的开发、焊接接头中缺陷的防止和焊接工艺对焊接接头性能的影响等。 1.2 研究现状 近年来,由于SMSS 的广泛应用,所以国内外对SMSS 焊接材料的研究一直处于快速发展阶段,但是对焊接材料的各项标准还没有形成统一的标准,对焊接材料的选择主要考虑要满足金属高屈服强度和韧性兼优的要求。 到目前为止,几乎所有SMSS 管道的焊接都采用双相不锈钢或超级双相不锈钢焊材,但其焊缝金属的强度低于母材的强度,在冲击载荷作用下,焊缝耐疲劳性能较差,容易首先发生屈服,导致接头丧失承载能力。而最易发生局部腐蚀和应力腐蚀的临界区是热影响区,这是由于熔合线附近组织在焊接过程中经反复热循环作用,且加热温度很高,导致碳和其他合金元素、杂质元素向晶界迁移、析集所造成的[6]。因此,为了解决上述问题,必须开发相匹配的焊条或焊丝。由于采用匹配的焊丝将使焊缝金属同母材在强度、硬度和耐腐蚀性上相类似,即便是在较高的温度(上限200 ℃) ,其性能也一