304不锈钢激光焊接接头形貌与组织性能分析

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1、304不锈钢激光（申请工学硕士学位论文）焊接接头形貌与304不锈钢激光焊接接头形貌组织性与组织性能研究能研究培养单位：材料科学与工程学院王慧学科专业：材料加工工程研究生：王慧指导教师：兰箭教授武汉理2015年05月工大学万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目304不锈钢激光焊接接头形貌与组织性能研究英文StudyonMorphology,MicrostructureandProperty题目ofLaserWelded304StainlessSteelJoints研究生姓名王慧姓名兰箭职称教授学位博士指导教师单位名称汽车工程学

2、院邮编430070姓名职称学位副指导教师单位名称邮编申请学位级别硕士学科专业名称材料加工工程论文提交日期2015年05月论文答辩日期2015年05月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席秦训鹏评阅人2015年05月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表

3、示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：

4、万方数据中文摘要AISI304不锈钢是应用最为广泛的一种奥氏体不锈钢，很多情况下它的应用都需要利用到一种重要的加工方法——焊接。相对于传统的焊接方法，激光焊接因其具有能量集中、热影响区小、热变形小及焊接速度快等优点，故能提高304不锈钢焊接接头的质量。由于接头质量与宏观形貌和组织性能密切相关，所以很有必要对304不锈钢激光焊接接头形貌和组织性能进行研究。本文以304不锈钢激光焊接接头为对象，旨在研究焊接工艺参数对接头宏观形貌、微观组织和机械性能的影响规律，得到合适的焊接工艺参数。此外，建立适用于激光焊接的三维热源模型和有限元分析模型，实现焊

5、接温度场的三维动态模拟，从宏观形貌和微观组织两方面将模拟结果与试验结果联系起来，指导工艺参数的设计和优化。首先，采用板厚为0.7mm的304不锈钢板进行焊接工艺试验，分析了工艺参数对焊缝宏观形貌的影响规律。当工艺参数选择得当时，所获得的焊缝具有合适的焊缝尺寸且没有宏观焊接缺陷的产生。然后，将得到的焊接接头制成金相分析试样并进行电解腐蚀，利用光学显微镜对焊缝的微观组织进行观察，发现焊缝的微观组织不同于母材，且工艺参数对焊缝的微观组织有影响，主要体现在焊缝边缘柱状晶区域宽度和焊缝中心等轴晶尺寸的变化上。对接头不同区域进行显微硬度测试，发现焊缝的

6、显微硬度值高于母材。此外，对不同工艺参数下的焊接接头进行拉伸试验，并将接头的拉伸强度与焊缝的宏观形貌和微观组织联系了起来。当焊缝拥有较好的宏观形貌和较小的晶粒尺寸时，能获得拉伸性能最好的焊接接头，且接头在拉伸试验后于母材处断裂。利用扫描电镜对该拉伸断口的形貌进行拍摄，发现断面上存在大量韧窝，断裂模式为韧性断裂。最后，根据激光焊接的焊缝成形特征，构造了双椭球体热源和高斯面热源叠加的组合热源模型，利用有限元分析软件ABAQUS和FORTRAN语言编写的用户子程序，实现了激光焊接温度场的三维动态模拟。在宏观形貌方面，模拟结果中的熔池边界线和试验结

7、果中的熔合线基本吻合，验证了模型的可靠性；在微观组织方面，通过焊接温度场预测焊缝液相中的温度梯度和焊缝中心的冷却速度，以此定性地推断焊缝结晶形态的倾向和晶粒的相对大小，探究焊接温度场与焊缝微观组织的关系。关键词：激光焊接，微观组织，机械性能，温度场，有限元模拟I万方数据AbstractAISI304stainlesssteel(SS)isakindofthemostwidelyusedausteniticstainlesssteel.Inmanysituations,theapplicationsof304SSneedtousetheimp

8、ortantprocessingmethod—welding.Comparingtotheconventionalweldingmethods,laserweldinghasth