BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头组织与力学性能研究

作者:马清波;陈增有;许鸿吉;王光大 刊名:热加工工艺 上传者:钱琴

【摘要】通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相分析等试验对BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头的力学性能和组织形态进行了研究。结果表明,采用ER70-G焊丝焊接时,BS600MCJ4焊接接头具有良好的拉伸、弯曲和冲击性能;其焊缝组织为有少量先共析铁素体、少量无碳贝氏体从晶界伸向晶内,晶内为针状铁素体,个别部位有粒状贝氏体。熔合区及粗晶区组织为粒状贝氏体和少量针状铁素体。正火区组织为索氏体和粒状贝氏体。BS600MCJ4焊接接头的硬度值在243~330 HV之间,焊缝处硬度最高,但与热影响区和母材相差不大,热影响区软化不明显。

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在工业领域中,随着现代工业的迅速发展,起重机也日趋大型化、高参数化、轻量化。近年来,国内外有关科研单位与工厂为了减轻起重机的自重,保证其机械性能并提高起重性能,不但注意采用现代化的设计理论与方法,而且采用低合金高强度钢这样的高强度材料来制造起重机上重要的金属结构件。近年来开发的BS600MCJ4低合金高强钢已经用于其实际生产,但由于其开发时间不长,其焊接工艺及焊接接头组织与性能的相关资料较少,本文通过拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能试验和金相组织分析等,对BS600MCJ4钢焊接接头的显微组织和力学性能进行研究,为其实际生产应用提供理论依据。1试验材料与方法试验用BS600MCJ4低合金高强钢试样板厚为12mm,接头形式为对接,开60V形坡口;采用熔化极混合气体保护焊(GMAW)进行焊接,焊丝为准1.2mm的ER70-G实芯焊丝,保护气体为80%Ar+20%CO2。表1是试验材料和焊接材料熔敷金属的化学成分与力学性能。表2是其焊接工艺参数。焊后按相关标准对焊接接头分别进行了室温拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能试验。拉伸试验按GB/T2652-1989《焊接接头拉伸试验方法》在CSS-2220电子万能拉伸试验机上进行。弯曲试验按GB2653-89《焊接接头弯曲及压扁试验方法》,在WAE-300液压试验机上进行,分别进行面弯和背弯HotWorkingTechnology2012,Vol.41,No.09试验。冲击试验按GB/T2650-1989《焊接接头冲击试验方法》的相应规定进行,试验设备为JB-300B300/150冲击试验机。并用BX51M金相显微镜、JSM-6360LV型扫描电镜对焊接接头的组织形态以及拉伸和冲击试验断口进行断口形貌观察。2试验结果及分析讨论2.1拉伸试验焊接接头的拉伸试样尺寸为220mm30mm10mm,焊缝位于中间,宽度为15mm。表3是BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头的拉伸试验结果。拉伸断口形貌均为韧窝。可见,用ER70-G焊丝焊接BS600MCJ4低合金高强时其焊接接头具有良好的拉伸性能。2.2弯曲试验表4是BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头的弯曲试验结果。其头面弯、背弯180均合格,未出现裂纹,表明其焊接接头弯曲性能良好。2.3冲击试验焊接接头的冲击试样尺寸为55mm10mm10mm,采用V型缺口,缺口分别开在焊缝、热影响区(距熔合线1mm处)和母材上。试验温度分别为室温、-20、-40。表5是BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头在不同温度下的冲击试验结果。可见,在不同温度下,焊缝、热影响区和母材的冲击功平均值都高于冲击功标准值27J。不同温度下的焊缝、热影响区、母材边缘和中心的冲击断口形貌均为明显的韧窝。这说明其焊接接头具有良好的冲击性能。2.4显微组织分析图1为BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头的显微组织。图(a)所示的母材组织主要为粒状贝氏体,也有少量的珠光体组织。图(b)所示焊缝的组织为先共析铁素体和少量无碳贝氏体从晶界伸向晶内,晶内为针状铁素体,个别部位有粒状贝氏体。图(c)所示熔合区及粗晶区的组织为细小的粒状贝氏体和少量针状铁素体。图(d)所示正火区组织为细小的索氏体和粒状贝氏体。表3焊接接头的拉伸试验结果Tab.3Thetensiletestresultsofweldedjoints试件号尺寸/mmRm/MPaRp0.2/MPaA(%)Z(%)断裂位置1-11-2平均值15101510-710715712.558557558019.019.019.064.554.559.5母材母材-表5

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