文档介绍：400MPa级超细晶粒钢的焊接
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摘要:对超细晶粒钢在焊接热循环作用下晶粒长大和组织、性能变化的规律进行了研究。400MPa级钢由于不存在第Ⅱ相粒子对晶粒长大的钉扎作用,晶粒长大趋势明显,焊接热输入越大,长大程度越严重。无论是焊接热模拟试件还是焊接接头硬度测试均表明HAZ不存在软化问题,接头拉伸试验断在远离热影响区的母材上。HAZ粗晶区有较多的侧板条铁素体,但缺口冲击功未显示热影响区的冲机韧性低于母材,尽管试件断口分析说明粗晶区的韧性低于母材。
关键词:超细晶粒钢:焊接:晶粒长大:粗织
0序言在国家重大规划基础研究项目”新一代钢铁材料重大基础研究”中,将通过晶粒超细化实现钢材强度韧性提高一倍的目标。对于超细晶粒钢而言,热影响区(HAZ)晶粒粗化导致的性能恶化及不适当焊接热输入导致的HAZ软化将是最主要的问题。研究焊接热循环对母材组织、性能的影响规律及研究适合超细晶粒钢的新型焊接技术和工艺是非常必要的。
日本在其
”超级钢”规划中,将超级钢焊接技术作为三个研究主题之一,在800MPa级高强度课题中更将焊接置于极其重要的位置[1,2]。韩国在新世纪高性能结构钢中也非常重视超细晶粒钢的焊接问题[3],为使焊接接头具有90%以上的母材性能(强度、韧性),从焊接技术、焊接材料和焊接工艺三个方向全面开展工作。
作者对超细晶粒钢焊接热影响区晶粒长大规律进行了初步的研究,进行了脉冲MAG、激光焊等方法对超细晶粒钢的适应性研究,以及利用焊后特殊处理技术提高焊接接头性能的探索性研究工作。
1 试验用超细晶粒钢及试验研究
试验用材为400MPa级课题组在宝钢轧制的SS400热轧钢板,该材料的研究目标是通过晶粒细化使屈服强度提高一倍,板厚3mm,其化学成分和力学性能如表1和表2所示。材料的原始铁素体尺寸为6~8μm。
在本研究中,用焊接热模拟试验研究了焊接热影响区的晶粒长大规律,研究了400MPa级超细晶粒钢的脉冲MAG焊接适应性、热影响区组织及焊接接头力学性能。
2 超细晶粒钢的HAZ晶粒长大趋势和组织及性能
为研究焊接热循环对超细晶粒钢的影响,利用Gleeble-1500焊接热模拟试验机对试验材料进行了焊接热模拟试验,试验设计如下。(1) 加热峰值温度固定Tp=1350
℃改变冷却速度t8/5从3~24S,模拟在不同焊接热输入条件下热影响区粗晶区的组织和性能。(2) 冷却速度固定t8/5=5s,改变峰值温度Tp从1400~650℃,模拟在同一焊接热输入条件下,焊接热影响区不同部位的组织和性能。焊接热模拟试验结果如图1所示。图1a为焊接热输入对粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸的影响,在峰值温度为1350℃时,随着t8/5逐渐增加,即随着焊接热输入的增加,热影响区粗晶区的原奥氏体粒径不断增加,当t8/5为20s时,奥氏体粒径达到170μm,这说明超细晶粒钢焊接热影响区晶粒长大倾向严重,奥氏体粒径受t8/5的影响很大,在条件允许的情况下,应尽可能采用低热输入焊接,加快焊接冷却速率。图1b为t8/5=5s时峰值温度对原始奥氏体晶粒尺寸的影响,当Tp介于1100~1200℃时,奥氏体粒径明显开始粗化,可把这个温度区间作为SS400钢的