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1、焊缝金属二次针状铁素体形成机理分析111122张国栋，张富巨，洪敏，张建强，余圣甫，李志远(1武汉大学动力与机械学院,湖北武汉4300722华中科技大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074)摘要：本文进行了X70钢管螺旋缝双面埋弧焊试验及基于Gleeble1500的热模拟试验，采用光学显微镜、SEM及EDS等手段观察和研究了二次针状铁素体的共感形成机理及影响因素。试验结果表明，二次热过程450/650℃持续时间的增加有利于二次针状铁素体的共感形成。二次针状铁素体的形核属于ETF型形核，与初生针状铁素体表面高界面能、位
2、错塞积和富碳薄层破裂等综合作用有关。关键词：热模拟二次针状铁素体二次热共感形核中图分类号：StudyofSecondaryAFFormationMechanisminWeldMetal111122ZHANGGuo-dong,ZHANGFu-ju,HONGMin,ZHANGJian-qiang,YUSheng-fu,LiZhi-yuan(1CollegeofPowerandMechanics,WuhanUniversity,Wuhan430072,China2SchoolofMaterialsScienceandEngin
3、eering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Theexperimentofdouble-sideshieldingarcweldingandhot-simulationexperimentforX70steeltubespireweldisfulfilledinthispaper.Theopticalmicroscope,SEMandEDSisusedtostudythesympatheticformationmec
4、hanismofsecondaryacicularferrite(AF).Theresultsshowedthattheincreaseofdurationtimein450/650℃isbenefitfortheformationofsecondaryAF.TheETFtypesympatheticnucleationofsecondaryAFisdeterminedbythecompositeactionsofhighsurfaceenergy,dislocationspileup,andcarbon-richfol
5、iumcrackinginthesurfaceofprimaryAF.Keywords:hot-simulation;secondaryacicularferrite;secondheat;sympatheticnucleation1引言在过去的几十年中，精炼技术、微合金钢技术、控轧控冷技术、形变热处理等一些先进技术的应用，使得低合金高强钢的焊接性大大改善。同时，随着与低合金高强钢相匹配的焊接材料的不断开发，其焊接接头的强度和韧性得到了进一步提高。一般而言，低合金高强钢焊缝金属中出现大量[1,2]的针状铁素体组织时，焊缝
6、金属具有较高的强度、良好的低温冲击韧性和优良的抗解理断裂能力。在非金属夹杂物表面直接形核、长大生成的初生针状铁素体称为一次针状铁素体，在一次针状铁素体表面经过共感作用形成的次生针状铁素体称为二次针状铁素体。一次针状铁素体和二次针状铁素体共同促进焊缝中形成互相交错的细小组织，进而获得综合性能优异的焊缝金属。对于一次针状铁[3-6]素体形核、长大的机制及其行为特征研究，已经取得了很多成果。对于焊缝金属中二次针状铁素体的共感形成机理及影响因素，尚很少见到报道。作者简介：张国栋（1975－），男，河南南阳人，博士后，副教授。39
7、22试样制备及试验方法为了详细考察并实证焊缝内二次针状铁素体形成的普遍性及其规律，本文直接从某钢管厂X70钢管螺旋缝埋弧焊焊接生产现场制取试样进行研究。母材X70钢产自宝钢，板厚14mm，制成钢管管径1016mm。生产过程中背面采用单丝埋弧焊焊接，正面焊缝采用双丝埋弧焊以保证大熔深和焊透，焊接材料选用专供X70钢管焊接使用的高韧性埋弧焊丝。焊接过程中采用的焊接工艺规范为：-1-1-1背面焊缝750A/34V/26mms,正面前丝800A/31V/26mms,正面后丝500A/35V/26mm/s。焊后在焊缝起始部位附近制
8、取金相试样，用PMG3-613U数字式金相显微镜和JSM-35C扫描电镜（SEM）观察试样显微组织变化。将正面双丝焊缝金属和母材一起制成如图1所示的热模拟试样，放入Gleeble-1500热模拟机的-8真空室（真空度为(10MPa)，按照图2所示的规范进行焊接热循环试验，并制成金相试样。采用PMG3-613U数字式金
