含铜时效钢模拟焊接热影响区的组织与性能

作者:刘文艳;王来;刘吉斌;张云燕;李平和;袁桂莲 刊名:焊接学报 上传者:钟实

【摘要】对含铜时效钢焊接热影响区粗晶区进行了焊接CCT图的测定及一次和二次模拟焊接热循环试验。结果表明,依据焊接CCT图可以大致确定实际冷却时间t8/5最佳范围为7~35 s。一次热循环试验表明,热连轧的含铜钢焊接热输入范围较窄,在较大热输入条件下,焊接热影响区粗晶区出现脆化,脆化的原因是t8/5较大时生成了大量的粒状贝氏体。t8/5大于7 s后,粗晶区开始出现软化。软化的原因是ε-Cu粒子的回溶、贝氏体板条宽化和铁素体数量增加共同作用的结果。二次热循环峰值温度Tp处于两相区时,发生显著脆化,脆化的原因是焊接冷却过程中形成了尺寸较粗大的粒状贝氏体及在原奥氏体晶界处形成了珠光体组织。

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收稿日期: 2007 - 07 - 09 含铜时效钢模拟焊接热影响区的组织与性能 刘文艳1 ,2 ,  王  来1 ,  刘吉斌2 ,  张云燕2 ,  李平和2 ,  袁桂莲2 (1. 大连理工大学 材料科学与工程学院 , 辽宁 大连  116024 ; 2. 武汉钢铁(集团)公司 研究院 , 武汉  430080) 摘  要 : 对含铜时效钢焊接热影响区粗晶区进行了焊接 CCT图的测定及一次和二次模拟焊接热循环试验。结果表明 ,依据焊接 CCT图可以大致确定实际冷却时间 t8Π5最佳范 围为 7~35 s。一次热循环试验表明 ,热连轧的含铜钢焊接热输入范围较窄 ,在较大热输入条件下 ,焊接热影响区粗晶区出现脆化 ,脆化的原因是 t8Π5较大时生成了大量的粒 状贝氏体。t8Π5大于7 s后 ,粗晶区开始出现软化。软化的原因是ε- Cu 粒子的回溶、贝 氏体板条宽化和铁素体数量增加共同作用的结果。二次热循环峰值温度 Tp 处于两相区时 ,发生显著脆化 ,脆化的原因是焊接冷却过程中形成了尺寸较粗大的粒状贝氏体及在原奥氏体晶界处形成了珠光体组织。 关键词 : 含铜时效钢 ; 热影响区粗晶区 ; 焊接 CCT图 ; 软化 ; 脆化中图分类号 : TG406   文献标识码 : A   文章编号 : 0253 - 360X(2008)05 - 0093 - 05 刘文艳 0  序   言 焊接热模拟技术是评价钢种焊接性的一种有效方法 ,它使具有一定尺寸的小型试样 ,再现与实际焊接热影响区某一点完全一致的热循环 ,使焊接热影响区各狭小复杂的区域得以放大 ,提供了对热影响区各特定区域组织及性能(特别是冲击韧性)进行深入研究的可能性。焊接热模拟试验为焊接工程选择最佳的焊接工艺 ,保证热影响区性能提供了可靠的依据 ,为冶金部门研制焊接性良好的钢材和合金 ,提供了可靠的试验手段[1 ,2] 。 一般认为 ,焊接热影响区粗晶区是焊接接头的最薄弱环节[3 ,4] 。因此 ,基于物理模拟技术 ,对含铜时效钢焊接热影响区粗晶区 (coarse grain heat - af2fected zone , CGHAZ)进行了焊接连续冷却转变图即 焊接 CCT图的测定 ,进行了一次及二次模拟焊接热循环试验 ,研究了 CGHAZ 的组织与性能变化规律 , 为焊接工程选择最佳的焊接工艺 ,保证热影响区性能提供了可靠的依据。 1  试验方法 试验用钢取自90 t转炉生产的热连轧含铜钢 , 板厚20 mm。试验用钢的化学成分 (质量分数 , %) 为 : C 0. 046 , Si 0. 296 , Mn 0. 58 , S 0. 005 5 , P 0. 01 , Cu 1. 08 ,Ni 和 Nb 适量 ,其力学性能为屈服强度 ReL = 715 MPa ,抗拉强度 Rm = 778 MPa ,断后伸长率 A = 13. 5 % ,冲击吸收功 AKV( - 40 ℃) = 46 J 。 采用 Gleeble2000 热模拟试验机进行焊接连续冷却转变曲线的测定及焊接热过程的模拟。热循环峰值温度为1 300 ℃,对 13 种不同冷却速度条件下的热膨胀曲线进行了测定 ,根据切线法进行相变点的确定 ,结合金相组织观察、组织百分比测定、硬度测试等 ,绘制出焊接连续冷却转变曲线即焊接 CCT 图。焊接热循环试 样 尺 寸 为 11 mm ×11 mm × 90 mm ,分别模拟一次和两次焊接热循环试验。模拟一次加热峰值温度为1 350 ℃,初始温度为20 ℃, 加热速度200 ℃Πs , t8

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