06CuNiCrMoNb钢模拟焊接热影响区的组织和性能

作者:张成杰;朱丙坤;欧长春;荆洪阳 刊名:机械工程材料 上传者:谢慧云

【摘要】采用热模拟试验机、拉伸及冲击试验机和显微镜研究了热输入对06CuNiCrMoNb钢模拟焊接热影响区不同部位组织和性能的影响,重点分析了粗晶区的韧性与组织的关系。结果表明:模拟焊接热影响区没有出现“软化”现象,但当线能量>30 kJ/cm时,粗晶区低温韧性迅速下降。

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0引言06CuNiCrMoNb钢是我国新研制的一种高强度(Rp0.2550MPa)、高韧性、易焊接船体结构用钢,该钢的碳含量低,镍、铬、钼合金元素含量也较少,焊接性好,成本低。为了保证该钢的强韧性水平,在钢中加入了一定量的沉淀强化元素铜及微合金元素铌,并且通过控制钢中的硫、磷等夹杂物的含量和形状及一系列轧制和热处理工艺等措施,可使该钢即使在碳含量及碳当量较低的情况下仍然具有较高的强度和优异的低温韧性[1]。为了给该钢焊接工艺的制订提供依据,作者研究了不同热输入条件下该钢焊接热影响区各部位的组织和性能,分析了该钢对焊接热输入的敏感性。1试样制备与试验方法1.1试样制备试验材料为工业试制的06CuNiCrMoNb钢板。热处理工艺为900淬火+640回火,板厚14mm;力学性能为Rp0.2=655MPa,Rm=705MPa,A=21%,Z=50%,Akv=294J(-40);化学成分(质量分数/%)为:0.046C,0.30Si,0.60Mn,0.013P,0003S,1.19Cu,0.85Ni,0.81Cr,0.19Mo,0.02Nb。将试验钢板加工成12mm12mm120mm的热模拟试样后,在Gleeble-1500型热模拟试验机上进行热循环试验,热循环区域宽度约10~15mm。在17,30,40kJ/cm三种焊接线能量条件下,室温不预热进行单道对接焊模拟,选取热影响区的粗晶区(CGHAZ)和不完全重结晶区(IRHAZ)两部位进行模拟,热循环参数及试样编号见表1。1.2试验方法模拟焊接热循环完毕后,在加热中心处加工出拉伸和夏比冲击试样。拉伸试样直径为6mm,标距长度30mm,拉伸试验在SINTECH20/G型材料试验机上进行;夏比V型冲击试样尺寸为10mm表1模拟焊接热影响区的热循环参数Tab.1Thermal-cycledparameterofSimulatedHAZ试样编号线能量/kJcm-1升温时间/s峰值温度/1100以上停留时间/st8/5/st5/3/s循环次数117712803.0102412175750241330812804.0226314306750631540812804.53510516406750105110mm55mm,冲击试验在JBN-300B型冲击试验机上进行。为了与原始状态的基体材料相比较,对基体材料(0号试样)也进行了拉伸和冲击试验。加工出金相试样,经热循环模拟后用2%(体积分数,下同)硝酸酒精溶液浸蚀,用Neophot-21型光学显微镜进行显微组织分析;从金相试样上切割04mm厚金属片,研磨到100m后,以5%高氯酸酒精溶液为电解液,双喷电解后,用PhilipsCM200型透射电镜(TEM)观察其显微结构。2试验结果与讨论2.1模拟焊接热影响区的强度在经过热循环的1~6号试样上各加工出6个拉伸试样进行试验,试验结果根据断裂位置(基体或模拟区)分类,各自取平均值。由表2可见,对于1~6号拉伸试样断于基体或模拟区的机会是均等的,且模拟区部位的抗拉强度并不低于基体(0号试样);1,3,5号试样(模拟粗晶区)分别与对应的2,4,6号试样(模拟不完全重结晶区)相比,两者的抗拉强度几乎没有差别,说明同一焊接热影响区中各部位的抗拉强度对各自经受的焊接热循环不敏感;1,3,5号试样之间及2,4,6号试样之间相比较,其模拟区抗拉强度差别也很小,这表明焊接线能量在17~40kJ/cm之间变化时对热影响区的抗拉强度影响不大。Czyryca[2]认为,铜时效硬化型低合金高强度钢焊接之后由于在焊接热影响区的晶粒变大且原来沉表2拉伸试验结

参考文献

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