含ti高强度用钢焊接haz性能分析

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1、含Ti高强度用钢焊接HAZ性能分析吕冬，付魁军，翟晓莉，及玉梅（鞍钢技术中心辽宁鞍山114009）摘要：本文运用热模拟技术，模拟了在不同加热温度，不同t8/5时间的条件下，含Ti低合金高强钢焊接HAZ的软化情况，经过金相和透射电镜的分析，高温区基体中的TiC溶解是造成软化的直接原因，贝氏体基体分解增加了软化程度。随焊接冷却速度降低，软化趋势增强。关键词：热模拟；Ti；HAZ；软化；焊接1、前言：随着集装箱运输业的迅猛发展，对集装箱制造用钢板提出了更高的要求。不仅要求钢板的屈服强度大幅度提高，达700MPa以上，抗拉强度不低于800MPa,而且应具有良好的成型性能。通过组织

2、强化和Ti的沉淀强化是该类钢的理想生产方法。但在焊接过程中，含Ti沉淀强化粒子会在焊接热循环的作用下重新发生溶解，致使高强钢焊接热影响区出现软化现象，造成焊接接头承载能力下降。正确认识第二相粒子的溶解与析出行为，通过焊接工艺的合理调整，尽量控制软化程度是焊接工作者需着重考虑的问题。本文通过运用热模拟技术分析钢板焊接HAZ区强度下降的原因，明确了软化趋势，考察不同的冷却速度即不同焊接工艺对软化影响的程度，为实际焊接工艺提供选择依据。2、试验材料及性能试验材料为实验室50Kg小炉冶炼钢，经过实验轧机轧制成厚度为4.5mm的板材。其化学成份中含Ti约0.7~1.2%，并有一定含

3、量的Mn、Nb、Mo等合金元素。力学性能如表1所示。按IIW标准计算碳当量为0.43%，冷裂敏感系数为0.186%。表1，钢板的力学性能Rp0.2，MPaRm，MPaA，%纵向750、760860、85023.5、18.03、试验方法将钢板加工成100mm×11mm×4.5mm的板形试样，在Gleeble3800热模拟实验机进行不同峰值温度和不同冷却速度的焊接热循环模拟试验。加热速度：200℃/s；加热峰值温度分别设置为1350℃、1250℃、850℃、700℃、600℃，800℃至500℃的冷却时间分别设置为8S、15S、25S、40S。模拟结束后进行常温拉伸试验，确定

4、不同条件下的软化趋势。同时，对试样进行金相观察；利用TECHNAI2G透射电镜进行TEM分析。3163．1、实验结果及分析图1为t8/5时间15s时不同加热峰值温度下焊接HAZ区的拉伸性能。由试验结果可以看出，峰值温度大于850℃后，强度明显地下降。850℃时试验值最低，抗拉强度为755MPa，屈服强度为635MPa。在700℃强度最高，此时屈服强度和抗拉强度表现出最大值，分别为840MPa、890MPa。可见在高温区即850℃以上的温度区域内，该钢表现出软化现象，本试验中软化程度最大处为加热峰值为850℃时，此时抗拉强度约为母材的84％，屈服强度约为母材的87％。图2为

5、加热峰值温度1350℃时，在不同的冷却速度下即不同T8/5时间下的试验结果。由图看出，在不同的t8/5时间下即不同冷却制度下，焊接HAZ区均出现软化现象，并且随冷却时间的增加，软化程度也逐渐严重。表明通过焊接工艺1000Rel的调整可以控制软化程度的大小。从热Rm900模拟结果来看，在t8/5时间大于25s时，钢板的强度相对母材的变化较大，在800t8/5为40s时，抗拉强度约为715MPa，MPa700屈服强度约为640MPa。在加热峰值温度为700℃时，在不600同的冷却速度下即不同T8/5条件下，钢强度，500板的强度如图3所示。不同T8/5时间内，1350℃125

6、0℃850℃700℃600℃母材屈服强度变化在5MPa左右，远高于母峰值温度材的强度（屈服强度755MPa、抗拉强度865MPa）。图1，不同峰值温度下HAZ区强度9001000RelRelRm900Rm800MPaMPa800700700强度，600强度，6005005008s15s25s40s母材8s15s25s40s母材T8/5时间T8/5时间图2，1350℃不同冷速下的强度图3，700℃不同冷速下的强度4、金相与电镜分析对加热峰值温度为1350℃和700℃的试样进行光学显微镜观察。图4为加热峰值温度在1350℃，t8/5时间为8s条件下的组织，组织为贝氏体。图5为

7、加热峰值温度在1350℃，T8/5时间为40s的条件下的组织，组织以铁素体为主。图6、图7为加热峰值温度在700℃，T8/5时间分别为8s，40s的条件下的组织，均为贝氏体回火组织。317图41350℃，t8/5＝8s图51350℃，t8/5＝40s图6700℃，t8/5＝8s图7700℃，t8/5＝40s对加热峰值温度为1350℃的试样作电镜薄膜试样观察，在快冷时（t8/5为8s），组织为不规则形状的非等轴铁素体＋碳化物的贝氏体，碳化物分布在铁素体板条之间，起到强化基体的作用，如图8。缓冷时（t8/5为40s），组织转变为以