焊接技术论文
关键词:超细晶粒钢:焊接:晶粒长大:粗织
中国图书馆分类号:TG401文献识别码:A文号:0253-360 x(2001)06-01-03。
0的前言
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，将通过晶粒细化来实现钢的强韧性翻倍的目标。对于超细晶粒钢，热影响区晶粒粗化导致的性能恶化和焊接热输入不当导致的热影响区软化将是最重要的问题。研究焊接热循环对母材组织和性能的影响，研究适用于超细晶粒钢的焊接新工艺和技术是十分必要的。
日本在其“超级钢”规划中，将超级钢的焊接技术作为三大研究课题之一，并将焊接放在800MPa级高强度项目中极其重要的位置。韩国也非常重视新世纪高性能结构钢中超细晶粒钢的焊接[3]。为了使焊接接头具有90%以上的母材性能(强韧性)，从焊接工艺、焊接材料、焊接技术三个方面进行了全面的工作。
本文初步研究了超细晶粒钢在焊接热影响区的晶粒长大规律，研究了脉冲MAG和激光焊接对超细晶粒钢的适应性，以及采用特殊焊后处理技术改善焊接接头性能的探索性研究。
1试验用超细晶粒钢及其实验研究
试验材料为宝钢400MPa级研究组轧制的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，板材厚度为3 mm，其化学成分和力学性能见表1和表2。材料的原始铁素体尺寸为6 ~ 8 μ m。
通过焊接热模拟试验研究了焊接热影响区晶粒长大规律，并对400MPa级超细晶粒钢的脉冲MAG焊接适应性、热影响区显微组织和焊接接头力学性能进行了研究。
超细晶粒钢的热影响区晶粒长大趋势、组织和性能
为了研究焊接热循环对超细晶粒钢的影响，采用Gleeble-1500焊接热模拟试验机对试验材料进行焊接热模拟试验，试验设计如下。(1)峰值加热温度固定为Tp=1350℃，冷却速率t8/5由3秒变为24秒，以模拟不同焊接热输入条件下热影响区粗晶区的组织和性能。(2)冷却速率固定为t8/5=5s，峰值温度Tp从1400~650℃变化，以模拟相同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显示了焊接热输入对粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸的影响。峰值温度为1350℃时，热影响区粗晶区的原始奥氏体晶粒尺寸随着焊接热输入的增加而逐渐增大，t8/5为20s时，奥氏体晶粒尺寸达到170μm，说明超细晶粒钢的焊接热影响区。图1b显示了当t8/5=5s时峰值温度对原始奥氏体晶粒尺寸的影响。当Tp在1100~1200℃之间时，奥氏体晶粒尺寸明显开始粗化，可作为SS400钢的粗化温度。当Tp & gt在1350℃时，奥氏体晶粒不再粗化，而是减小，这可能是由于奥氏体晶界处的局部熔化，导致晶粒尺寸减小。图1c和D显示了显微硬度测量结果。从上图中的数据可以得出，随着t8/5的增加，热影响区粗晶区的硬度逐渐降低并趋于稳定，在t8/5=3s时硬度达到最大值。当t8/5=5s时，显微硬度随着峰值温度Tp的增加而增加，在Tp=1400℃时达到最大值。在t8/5=5s的不同峰值温度下进行焊接热模拟后，SS400钢的整个热影响区的硬度不低于母材，因此可以预测，当t8/5时，SS400钢的热影响区不会软化。
图1焊接热模拟试验结果
由于超细晶粒钢在变形条件下主要获得细小晶粒，无法通过热处理恢复，焊接后热影响区会软化，尤其是在大热量输入时。然而，局部软化对接头整体强度的影响受其他因素控制，如局部软化区宽度、板厚和焊缝强度匹配。三种规格下SS400接头的抗拉强度均在基材处断裂，说明至少当T8/5