980MPa高强钢焊接接头薄弱环节的确定

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1、第32卷第3期焊接学报Vol．32No．32011年3月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMarch2011980MPa高强钢焊接接头薄弱环节的确定112134朱莎莎，曹睿，冯伟，张晓波，彭云，江峰(1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050;2．哈尔滨焊接研究所，哈尔滨150080;3．钢铁研究总院结构材料研究所，北京100081;4．西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，西安710049)摘要:通过在低温下进行拉伸试验、冲击试

2、验以及扫描电镜下的断口观察，对屈服强度为980MPa新型高强钢的MAG和TIG焊接接头的性能和断裂机理进行了研究，并在此基础上确定焊接接头的薄弱环节，提出其薄弱环节对接头整体性能的影响规律．结果表明，这两种焊接方法焊缝金属的抗拉强度与母材相差不大，但其断面收缩率有所降低;焊缝金属尤其原始焊缝是整个焊接接头的薄弱环节;原始焊缝比例和焊缝比例共同决定着焊接接头的整体性能．MAG焊试样的冲击韧性要比TIG焊相应的韧性小很多;MAG焊焊缝断口为准解理断裂，而TIG焊焊缝断口则是韧性断裂．出现这种现象的原因主要是以下两个

3、方面:一方面是由于TIG焊焊丝的镍含量比MAG焊焊丝的要高，致使其韧性好于MAG焊;另一方面是因为MAG焊焊缝金属含有大量夹杂物，且夹杂物尺寸大于TIG焊焊缝金属中夹杂物尺寸，大量大尺寸的夹杂物容易形成起裂源，使其诱发早期脆性准解理断裂．关键词:980MPa高强钢;焊缝;冲击韧性;薄弱环节朱莎莎中图分类号:TG115．6文献标识码:A文章编号:0253－360X(2011)03－0077－040序言击吸收功为177．33J，1320℃粗晶区对应冲击吸收功为183．20J，而细晶区900℃冲击吸收功为［6］目前，

4、低碳贝氏体高强钢是国内最新开发用于154.97J．尽管在热影响区中性能最差的是细晶深海的新钢种．含8%Ni、屈服强度大于980MPa级区，但对于整体接头来说热影响区性能仍然很好，为的高强度高韧性焊接结构用钢为国内自行研制的新此进行了焊缝冲击性能试验以及缺口尖端韧带上焊钢种，主要用于船舶、井架等重要产品．对于一般的缝比例不同的试验，用以确定整体接头的薄弱环节材料而言，热影响区的粗晶区由于组织与晶粒严重及其对整体接头性能的影响．［1］长大，常常成为焊接接头的最薄弱环节．而细晶区由于发生了重结晶，该区域的组织与晶粒得

5、到了1试验方法细化，往往是焊接接头性能最佳的区域．对于焊接接头最薄弱部分断裂韧性差的机理有不同的研究，材料为钢铁研究总院提供的980MPa级低碳贝［2］晶粒粗大使临界断裂应力σf低，冷却时形成M-A氏体高强钢．采取两种焊接方法MAG和TIG，焊接［3］［4］组元及其含碳量变化，在热影响区形成综合韧参数如表1所示．［4，5］性差的局部脆性区(LBZ)，引起晶界的有害变化［3］表1焊接参数以及焊缝中大量的氧化物夹杂．通过热模拟试验发现这种钢粗晶区冲击性能优于细晶区，并且热影Table1Weldingparamete

6、rs响区冲击性能都很好，单次循环－50℃时母材的冲－1编号热输入E/(kJ·cm)保护气体电流I/ADM4-116Ar+5%CO2280收稿日期:2009－11－13DM4-511Ar+5%CO2240基金项目:国家自然科学基金资助项目(50905081，50671047);国家T5-2020Ar300863高技术研究发展计划资助项目(2006AA03A206);高等学校博士点基金资助项目(20060731001);西安交通大学金属材料强度国家重点实验室开放研究项目(201011001)标准拉伸试样标距位于焊缝

7、金属中部，在岛津78焊接学报第32卷AG—10TA型万能材料试验机上进行拉伸测试．试头比TIG焊接方法20焊缝金属性能差很多，尤其在验温度为－50℃，每组三个试样．－50℃下焊缝金属中心(C4-5-1，C4-1-1)试样冲击按照如图1所示位置进行取样，冲击试样按吸收功分别为25J左右，然而焊接方法20在－50GB/T229—1994标准加工成标准夏比V形缺口的℃对应焊缝金属中心的冲击吸收功分别为156和冲击试样，试验在CIEM—30D—CPC型示波冲击试142J，显然两者的冲击性能差别很大，最终导致出验机上进行

8、，冲击试验温度为－50℃，每组三个试现两种不同的断裂机理，即MAG焊接接头对应的样．试样的断口在扫描电镜SEM上进行分析．断裂为准解理断裂，如图2a所示．而TIG焊接接头对应的断裂则为韧性断裂，断口上有大面积的韧窝和第二相粒子存在，如图2b所示．这与MAG焊试样在低温下的冲击性能明显低于TIG焊试样在低温下的冲击性能是一致的．表3焊缝金属冲击试验结果Table3Resultsofimp