新一代800mpa级超低碳微合金钢焊材及接头组织性能研究

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1、中文摘要超低碳贝氏体(ULCB)组织，不仅具有高的强韧性及裂纹抗力，而且其强度、塑性和低温韧性对热输入和冷却速率不敏感，因此研究开发ULCB焊接材料具有重要的理论及工程实际意义。本文应用ULCB的技术路线成功地研制出了高强、高韧尤其是低温韧性优良的ULCB焊丝。深入研究表明：ULCB焊丝熔敷金属的强度和硬度随着熔敷金属碳当量的增加而增加，韧性和塑性随着碳当量的增加而降低；ULCB焊丝熔敷金属组织总体上都是由无碳化物板条贝氏体、粒状贝氏体及针状铁素体(AF)等过冷奥氏体中温转变的产物组成的；TEM下ULCB焊丝熔敷金属的精细结构主要是由

2、贝氏铁素体板条组成的，板条内部含有较高密度的位错：ULCB焊丝熔敷金属的相变温度区间随tm的改变，保持稳定，有利于在较宽的焊接能量输入范围内，保持组织性能的稳定。首次利用KRC模型对焊缝金属中ULCB相变的热力学驱动力进行了理论计算。计算结果表明：ULCB相变驱动力为负值：随着转变温度的降低，ULCB相变、形核及长大的驱动力都增大；随着焊缝金属中碳含量的增加，ULCB相变、形核及长大的驱动力都减小；超低碳情况下，ULCB相变倾向于以先共析型机制进行。首次将计算机辅助自建模技术应用到ULCB焊接材料的研究中，建立了ULCB熔敷金属成分与

3、性能之间的定性模型、定量模型及几何模型；建立的神经网络定量模型用于预测ULCB熔敷金属的强度和塑性，获得了令人满意的效果。采用ULCB焊丝焊接800MPa级超低碳微合金钢在不同的热输入下焊接接头的抗拉强度均超过母材抗拉强度的90％，而且在这样的高强度下，焊缝金属仍具有优良的低温韧性；随着热输入的增大，ULCB焊接接头的抗拉强度逐渐降低，而低温韧性表现为先升高，然后又下降的趋势；当热输入较低时ULCB焊缝组织以细密的板条贝氏体为主，AF和粒状贝氏体占有较小的比例；当热输入逐渐增大时，焊缝组织中AF的数量增加，而板条贝氏体的数量大大减少；

4、焊缝一次柱状晶的宽度随热输入的增加而增大；800MPa级超低碳微合金铜焊接热影响区(ItAZ)可划分为粗晶区(CGIfAZ)、细晶区(FGHAZ)和不完全重结晶区(ICHAZ)三个区。随着热输入和t。的增加，HAZ的软化倾向加剧。关键词：800MPa级超低碳微合金钢ULCB焊丝相变热力学神经网络焊接接头组织性能ABSTRACTUltralowcarbonbainitic(ULCB)structurepossesseshighstrength，hightoughnessandgoodcracking-resistance．Inaddit

5、ion，itsstrength，ductilityandlowtemperaturetoughnessareinsensitivetotheheatinputandcooling—rate，thereforethedevelopmentofULCBweldingmaterialsisthekeysolutiontoweldhi曲strengthsteels．Inthispaper,theweldingwirewitIlsuperiorstrengthandexcellentlowtemperaturetoughnessissucces

6、sfullydevelopedonthebasisofULCBdesigningidea．Theresultsoffurtherstudyindicatethatwiththeincreaseofcarbonequivalent，thestrengthandhardnessofULCBas-depositedmetalincrease．butthetoughnessandductilityfall．ThemicrostrucmmoftheULCB粥一depositedmetalismainlyComposedofcarbide—fre

7、elathbainite，granularbainiteandacicularferrite(AF)，whicharethetransformationproductsofsuper-cooIingausteniteinthemiddletemperatureregion．TEManalysisrevealsthatthe嬲·depositedmetalmainlyconsistsoflath-likebainiticferritewithhighdislocationdensity．Withthechangeofts／5，thetr

8、ansformationtemperaturesoftheULCBas-depositedmetalmaintainstable．Thisisbeneficialtogetstablestructureandproper