Nb-Ti微合金钢大线能量焊接热影响区组织和韧性的研究.pdf

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1、第8卷第1期宁夏工程技术V01．8No．12009年3月NingxiaEngineeringTechnologyMar．2009文章编号：1671—7244(2009)01—0034—03b．Ti微合金钢大线能量焊接热影响区组织和韧性的研究m李琳17付魁军z，李成威1，李杨·，王兴丽·(1．辽宁科技大学材料科学与工程学院，辽宁鞍山114051；2．鞍山钢铁公司技术中心，辽宁鞍山114009)摘要：在使用大线能量焊接低合金高强度钢时，为了提高焊接热影响区(HA,Z)韧性，通常加入Ti或Nb．利用正交分析进行

2、9组冶炼试验研究，对Ti、Nb2种元素进行多种添加量的重点考察彳0用轧制的实验钢进行大线”琵量气电立焊实验，检验这2种元素对钢板强度、钢板韧性、钢板焊接热影响区韧性的影响．实验结果表明，Nb对”钢板的强度和韧性都有很大影响，随着Nb含量的提高，强度增加；当(Nb)≥0．005％时，随Nb含量提高，韧性呈’’_卞降趋势；对钢板焊接热影响区韧性影响最大的是Ti，Ti能阻碍晶粒长大，使热影响区性能得到改善．关键词：大线能量；热影响区；强度；韧性⋯申图分类号：TG401文献标志码：A利用大线能量焊接低合金高强度钢

3、时，其焊接计表，共需9组试验．如表2所示．热影响区韧性极差．在钢板中形成的大量第二相粒1．2试验钢的轧制与常规性能检验子是提高钢板的大线能量焊接适应性的重要手段[1】．各试验钢按统一的工艺进行轧制．轧制工艺设在国外大线能量用钢的制造过程中，通常加入Ti或计为2个阶段控制轧制和水冷．根据相近钢种的Nb，或者2者复合加入，不仅能阻碍焊接热程中的CCT图，冷速不高于8~C／s，因此控冷段采用低辊道晶粒长大，还会促进晶内铁素体的形成．本文就速度和小的喷水量，冷却时间以30s为佳．是研究Ti、Nb对钢板强度、钢板韧

4、性、钢板焊接热影1．3试验钢的焊接与检验响区韧性的影响．利用轧制的试验钢进行大线能量气电立焊试验．各试验钢焊接工艺一致．板厚为14mm，焊缝方1试验材料及方法向平行于轧制方向，单面45。V型坡口，根部间隙为6mm，电流为380A，电压为38V，焊接线能量约为主要仪器：50kg真空炉、二辊轧机、微机电子万70-75kJ／cm．能试验机CMT4105、冲击试验机JB一300B及光学显微镜．2实验结果用50kg真空炉冶炼360MPa试验钢，轧制成2．1冶炼过程14inm钢板，利用轧制的试验钢进行大线能量气电为了

5、数据更为准确，微合金元素均经复验，表中立焊实验．本次试验固定C、Si、Mn、N、Als、S、P等成Ti、Nb含量为2次化验的平均值，2次偏差不大．分保持不变，如表l所示．2．2轧制过程1．1实验钢的冶炼从轧制过程来看，控轧工艺执行情况良好，尤其对Ti、zr、Nb元素进行多种添加量的重点考察，是未再结晶轧制阶段温度控制准确，开轧温度和终形成3因素、3水平的正交设计，选用L9(34)T,交设轧温度与设计误差较小，在实验室条件下达到了很表1试验钢的基本成分％收稿日期：2008—12—27作者简介：李琳(1983

6、一)，女，硕士研究生，主要从事大线能量焊接船体钢研究第1期李琳等：Nb—Ti微合金钢大线能量焊接热影响区组织和韧性的研究35表2试验钢实际冶炼成分印∞加∞／∞％∞们加O高的水平．组合对钢板强度、韧性和焊接性的分别作用关系的以屈服指标衡量，3钢低于标准10MPa，其余信息，给出了各元素影响的主次关系，并提出了合金钢种均满足要求．抗拉强度规律基本相同，3钢强度元素设计的最优方案．不足，4#钢满足标准但没有余量，其余钢种强度较表3试验结果及直观分析高，l*、2、和7钢的横向超过上限620MPa的规定．塑性方面，

7、1、2钢横向、纵向均不高，3、钢横向、纵向均较好，其余钢种纵向较好，横向略差．2．3试验钢的焊接检验将不同钢种与原母材冲击性能进行对比．3、8钢焊接后与母材性能变化不大，2钢甚至高于原母材性能；1、5、6井、7钢均有一定程度的下降，而、9钢下降非常严重．如图1所示．+1钢+钢+3钢—一钢S+5钢+6#钢—+一7钢昌_．一8钢9钢123距熔合线距离／mm图1HAZ不同位置韧性与母材对比3结果分析及讨论2．4实验钢的综合分析设计大线能量用钢需考虑母材强度、韧性和焊Ti／N、TiN粒子含量、碳当量等很多因素都对

8、焊后热影响区的强韧性，其中焊后热影响区的冲击性接热影响区性能产生重要影响．虽然要求在冶炼过能是关键因素．程中尽可能保持碳当量和含N量稳定，但由于试验在对正交设计的各因素水平分析中，有3个指条件的限制，波动不可避免，个别炉偏差还较大，这标需要衡量，如表3所示．一是母材强度指标，由于种偏差对焊接热影响区性能的影响是不可忽视的．屈服和抗拉有相同的变化规律，以其中一个如屈服因此，除按正交设计理论进行分析外，还应根据各钢为考核指标，强度