cu、nb对多层焊焊缝金属显微组织和力学性能的影响

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1、Cu、Nb对多层焊焊缝金属显微组织和力学性能的影响11∗2陈大伟王青峰苏航（1.燕山大学材料科学与工程学院，河北秦皇岛066004；2.北京钢铁研究总院，北京100080）摘要：采用实际堆焊、Gleeble焊接热模拟、透射电镜（TEM）及金相显微结构观察、硬度测试等方法分析了添加不同含量的Cu和Nb时，对多层焊显微组织和强度的影响，探讨了Cu和Nb的作用机制。结果表明：在普通C-Mn焊缝金属的基础上添加约3.0wt％的Cu和0.03wt％的Nb时，在模拟多层焊各再热区域均可形成均匀的贝氏体组织，且产生大量而均匀的、热稳定性良好的沉淀析出相，使多层

2、焊高强焊缝表现出均匀的力学性能，其抗拉强度可以达到800Mpa以上。关键词：焊缝金属；Cu；铌；沉淀强化；均匀性EffectofCuandNbonmicrostructureandmechanicalpropertyofmulti-layerweldmetalAbstract:TheeffectofCuandNbonthemicrostructureandstrengthofwelddepositsandphysicallysimulatedmulti-passweldmetalswasinvestigatedbyutilizingactuald

3、epositcontainingdifferentlevelsofCuandNb,Gleebleweldingsimulation,TEMandOMobservations,aswellashardnessmeasurement.Theresultsshowthatthesimultaneousadditionof3.0wt%Cuand0.03wt%Nbinweldmetalwithhighstrengthcanofferrequiredmoderateprecipitationeffectwithhighthermalstabilityandu

4、niformlydistributedbainiteasthematrixofreheatedweldmetalswhichresultedinahomogenousdistributionofmechanicalpropertiesineithersingle-passormulti-passwelddeposit.Moreover,theyieldingstrengthashighasof800MPaabovewasconcretedintheweldmetalbythecombinationeffectofCuandNbelementsad

5、dedinthenormalC-Mnweldmetal.1前言[1-4]长期以来，Cu作为钢中一强有效的强化元素受到了广泛的关注和应用。通常，当Cu含量超过0.5％时，结构钢经适当的时效处理时会因ε-Cu粒子的析出而得到明显的强化[3,4][5-8]。在焊接金属中Cu的强化作用也引起了广泛的关注。据认为，当焊缝中的Cu含量达[5]到0.50%时，不损害焊缝金属的低温韧性，当Cu含量提高到0.66%时，Cu的析出强化效[6]果明显。在C-Mn-Ni-Cr-Mo合金系焊缝金属中添加3.2%的Cu时，其屈服强度可达到[8]900MPa以上。但是，在多层

6、焊条件下，在焊缝金属的再热区域，受加热峰值温度的影响，[9]存在α→γ→α相变和ε-Cu粒子的粗化和回溶等冶金现象，因此，含铜多层焊缝金属有可能存在局部力学性能不均匀的现象。而同时添加适当的Nb有可能改善焊缝组织和力学性能[8]的均匀性，但相关文献没有从显微结构分析的角度提供足够的证据。陈大伟：燕山大学，材料科学与工程学院硕士研究生∗本文通讯联系人：王青峰，教授，秦皇岛（066004）燕山大学西校区材料科学与工程学院A座313Tel.:+86-335-8074795;Fax:+86-335-8074545.Emailaddress:wqf67@y

7、su.edu.cn(Q.F.Wang).404本文在普通C-Mn焊缝金属的基础上添加不同含量的Cu和Nb，分析了Cu和Nb对多层焊显微组织和强度的影响，探讨了Cu和Nb的作用机制。其目的是寻求一种力学性能均匀性良好的低成本高强多层焊焊缝金属。2试验材料及试验方法2.1试验材料将化学成分为0.20C-1.36Mn-0.24Si-0.033P-0.011S-0.02Nb-0.059Cu-0.03Ni（wt%，剩余为Fe）的Q345钢板加工成尺寸为210mm×160mm×20mm、表面带V形槽口的焊接试板，采用化学成分为0.06～0.15C-0.80～

8、1.15Si-1.40～1.85Mn-≤0.025P-≤0.035S（wt%，剩余为Fe）的商品焊丝ER50-6和KEMPPIPro42