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600MPa級鈦微合金化高強鋼焊接接頭組織和性能研究

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)中國鑄造網(wǎng)16060
核心提示:研究和發(fā)展鈦微合金鋼可以發(fā)揮我國資源優(yōu)勢,促進我國成為鋼鐵強國。漣鋼結合轉(zhuǎn)爐CSP流程設備和工藝特點,開

研究和發(fā)展鈦微合金鋼可以發(fā)揮我國資源優(yōu)勢,促進我國成為鋼鐵強國。漣鋼結合轉(zhuǎn)爐CSP流程設備和工藝特點,開發(fā)出綜合性能優(yōu)良、屈服強度600MPa以上的低成本高性能鈦微合金化高強鋼系列產(chǎn)品,廣泛應用于工程機械領域。在焊接熱循環(huán)作用下材料的組織越細則長大的趨勢越明顯,有可能損害其韌性;同時由于碳當量的升高導致鋼材可焊性降低,對焊接工藝的要求會提高,熱影響區(qū)組織和韌性惡化傾向也會相應增加,特別是接近熔合線附近的熱影響區(qū)粗晶區(qū)往往成為焊件韌性谷區(qū)。由于工程機械的服役條件十分惡劣,除了受復雜的疲勞、沖擊承載外,在嚴寒地區(qū)服役還要經(jīng)受冬季低溫作業(yè)的考驗,要求焊縫金屬AKV-40℃≥27J。鈦微合金高強鋼在焊接時不需預熱,簡化了制造工藝及其控制技術,顯著的降低了鋼的使用成本。為了檢測鈦微合金化高強鋼的焊接性能,對600MPa級成品鋼板焊接接頭焊縫及熱影響區(qū)組織及力學性能、硬度、沖擊性能分析研究,以期對鈦微合金鋼焊接生產(chǎn)和焊接熱影響區(qū)韌性控制提供參考依據(jù)。

母材為屈服強度600MPa級以上不同鈦含量的鈦微合金化高強鋼,其化學成分見表1。三種鋼組織都是由多邊形鐵素體+粒狀貝氏體+少量M/A島+極少量的細微珠光體組成,晶粒均勻細小,晶粒度為11.5~12級,具有良好力學性能及沖擊性能。

表1 實驗鋼的化學成分(質(zhì)量分數(shù),%

C

Si

Mn

P

S

Ti

Nb

Als

1#

0.039

0.27

1.33

0.008

0.003

0.068

0.051

0.026

2#

0.040

0.26

1.37

0.009

0.003

0.080

0.030

0.027

3#

0.046

0.23

1.45

0.007

0.003

0.090

-

0.030

為降低主要金屬對焊縫合金元素的稀釋,焊接試板采用V型坡口對接。焊接為自動埋弧焊,焊前將坡口附近油污、鐵銹等雜質(zhì)清理干凈。為嚴格控制線能量,用多層多道焊方式。焊條經(jīng)400℃×1h、焊劑經(jīng)350℃×2h烘培后使用,試板焊接時不預熱。焊接條件:氬量為18L/min,焊絲型號為WER70,工作電壓22V、電流220A,焊速為30cm/min。焊接接頭經(jīng)外觀檢查和無損探傷檢測合格后,進行微觀組織觀察及力學性能(拉伸、彎曲)、沖擊性能及硬度等檢測。

結果發(fā)現(xiàn),三種600MPa級鈦微合金高強鋼焊縫組織均是由針狀鐵素體和少量粒狀貝氏體組成,晶粒均勻細??;熱影響區(qū)組織為粗大的粒狀貝氏體組織,晶粒30μm左右。實驗鋼具有較好的焊接性能;焊接接頭全厚度方向具有良好的彎曲塑性變形能力。焊縫和熱影響區(qū)的沖擊功均有所下降,熱影響區(qū)下降更為明顯,斷口形貌觀察顯示仍是韌性斷裂斷口特征,具有較好的低溫韌性。(榕霖)


 
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