淺談超細(xì)晶粒鋼的焊接

淺談超細(xì)晶粒鋼的焊接

在國(guó)家重大規(guī)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目"新一代鋼鐵材料重大基礎(chǔ)研究"中，將通過(guò)晶粒超細(xì)化實(shí)現(xiàn)鋼材強(qiáng)度韌性提高一倍的目標(biāo)。對(duì)于超細(xì)晶粒鋼而言，熱影響區(qū)（HAZ）晶粒粗化導(dǎo)致的性能惡化及不適當(dāng)焊接熱輸入導(dǎo)致的HAZ軟化將是最主要的問(wèn)題。研究焊接熱循環(huán)對(duì)母材組織、性能的影響規(guī)律及研究適合超細(xì)晶粒鋼的新型焊接技術(shù)和工藝是非常必要的。
日本在其"超級(jí)鋼"規(guī)劃中，將超級(jí)鋼焊接技術(shù)作為三個(gè)研究主題之一，在800MPa級(jí)高強(qiáng)度課題中更將焊接置于極其重要的位置。韓國(guó)在新世紀(jì)高性能結(jié)構(gòu)鋼中也非常重視超細(xì)晶粒鋼的焊接問(wèn)題，為使焊接接頭具有90%以上的母材性能（強(qiáng)度、韌性），從焊接技術(shù)、焊接材料和焊接工藝三個(gè)方向全面開(kāi)展工作。
一、試驗(yàn)用超細(xì)晶粒鋼及試驗(yàn)研究
試驗(yàn)用材為400MPa級(jí)課題組在寶鋼軋制的SS4
……（新文秘網(wǎng)http://120pk.cn省略569字，正式會(huì)員可完整閱讀）……　
速率。當(dāng)t8/5=5s時(shí)峰值溫度對(duì)原¬始奧氏體晶粒尺寸的影響，Tp介于1100~1200℃時(shí)，奧氏體粒徑明顯開(kāi)始粗化，可把這個(gè)溫度區(qū)間作為SS400鋼的粗化溫度。當(dāng)Tp>1350℃時(shí)，奧氏體晶粒不再繼續(xù)粗化，而奧氏體晶粒有所減小，這有可能是因?yàn)樵趭W氏體晶界局部熔化導(dǎo)致晶粒尺寸有所減小。由上面數(shù)據(jù)可以得出：隨著t8/5增加，熱影響區(qū)粗晶區(qū)的硬度逐漸降低并趨于平穩(wěn)，當(dāng)t8/5=3s時(shí)，硬度最大。當(dāng)t8/5=5s時(shí)，隨著峰值溫度Tp的升高，其顯微硬度逐漸增加，當(dāng)Tp=1400℃時(shí)，其硬度達(dá)到最大。¾¬t8/5=5s，不同峰值溫度的焊接熱模擬后，SS400鋼的整個(gè)熱影響區(qū)硬度都不低于母材，于是可以預(yù)言：當(dāng)t8/5時(shí)，SS400鋼的熱影響區(qū)不會(huì)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。
三、400MPa級(jí)超細(xì)晶粒鋼的脈沖MAG焊接適用性研究
將試板對(duì)接，壓緊在鑲有成形ͬ條的工作臺(tái)上，采用95%Ar+5%CO2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氣體保護(hù)進(jìn)行低熱輸入脈沖MAG焊接。三種規(guī)范下的SS400鋼脈沖MAG焊接。
因超細(xì)晶粒鋼主要是在形變條件下獲取細(xì)晶的，不能通過(guò)熱處理手段來(lái)恢復(fù)，所以焊后HAZ會(huì)出現(xiàn)軟化，尤其當(dāng)高熱輸入時(shí)，就更加明顯。不過(guò)這種局部軟化對(duì)接頭整體強(qiáng)度的影響是受其它因素控制的，如局部軟化區(qū)的寬度、板厚和焊縫強(qiáng)度匹配等因素。三種規(guī)范下的SS400接頭拉伸均斷在母材，說(shuō)明至少當(dāng)t8/5<10s時(shí)，SS400鋼接頭中的HAZ不存在軟化問(wèn)題。從接頭的硬度分布也可看出SS400鋼5號(hào)接頭的熱影響區(qū)不存在軟化問(wèn)題，這一點(diǎn)與焊接熱模擬試驗(yàn)結(jié)果一致。
在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)晶粒長(zhǎng)大嚴(yán)重，其組織以貝氏體為主，沿拉奧氏體晶界，有較多的側(cè)板條鐵素體，這樣的組織韌性水平往往較低。
為評(píng)估熱影響區(qū)的韌性不平，從焊接試板上取樣進(jìn)行V型缺口沖擊試驗(yàn)，試樣尺寸2.5mm*10mm*55mm，取樣試驗(yàn)結(jié)果Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為試樣的位置，其中Ⅱ?yàn)楹改_熔合線，向焊縫側(cè)移2mm為I，向母材側(cè)移2mm為10S。單從沖擊功試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，熱影響區(qū)的數(shù)值與母材相比并無(wú)明顯差距，但低溫試驗(yàn)熱影響區(qū)斷口結(jié)晶狀的比例高于母材。位置I裂紋擴(kuò)展前沿由焊縫+粗晶區(qū)+母材組成，結(jié)晶狀斷口比例最高；位置Ⅱ由粗晶區(qū)+細(xì)晶區(qū)+母材組成，結(jié)晶狀斷口比例次高；位置Ⅲ由細(xì)晶區(qū)+母材組成，結(jié)晶狀斷口比例與母材相同。這些結(jié)果顯然與裂紋前沿粗晶區(qū)所占的比例有關(guān)，位置I的粗晶區(qū)所占的比例最高，結(jié)晶狀斷口比例也最高，位置Ⅲ粗晶區(qū)所占的比例為零，結(jié)晶狀斷口比例也與母材一樣為零，這說(shuō)明粗晶區(qū)的韌性低于母材。然而，由于焊接接頭，特別是熔合線附近，為復(fù)合組織，韌性較差的粗晶區(qū)只占裂紋擴(kuò)展前沿很小的比例，所以焊接接頭的抗裂性能與母材相比并不一定會(huì)有明顯差距，這在沖擊值中已有所體現(xiàn)。然而，由于試件以尺寸很小，厚度僅僅2.5mm，試驗(yàn)的結(jié)論尚須通過(guò)斷裂韌性試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。
四、結(jié)論
（1）超細(xì)晶粒 ……（未完，全文共2513字，當(dāng)前僅顯示1597字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《淺談超細(xì)晶粒鋼的焊接》）