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1、含Ti高強度用鋼焊接HAZ性能分析呂冬，付魁軍，翟曉莉，及玉梅（鞍鋼技術(shù)中心遼寧鞍山114009）摘要：本文運用熱模擬技術(shù)，模擬了在不同加熱溫度，不同t8/5時間的條件下，含Ti低合金高強鋼焊接HAZ的軟化情況，經(jīng)過金相和透射電鏡的分析，高溫區(qū)基體中的TiC溶解是造成軟化的直接原因，貝氏體基體分解增加了軟化程度。隨焊接冷卻速度降低，軟化趨勢增強。關(guān)鍵詞：熱模擬；Ti；HAZ；軟化；焊接1、前言：隨著集裝箱運輸業(yè)的迅猛發(fā)展，對集裝箱制造用鋼板提出了更高的要求。不僅要求鋼板的屈服強度大幅度提高，達700MPa以上，抗拉強度不低于800MPa,而且應(yīng)具有良好的成型性能。通過組織
2、強化和Ti的沉淀強化是該類鋼的理想生產(chǎn)方法。但在焊接過程中，含Ti沉淀強化粒子會在焊接熱循環(huán)的作用下重新發(fā)生溶解，致使高強鋼焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，造成焊接接頭承載能力下降。正確認識第二相粒子的溶解與析出行為，通過焊接工藝的合理調(diào)整，盡量控制軟化程度是焊接工作者需著重考慮的問題。本文通過運用熱模擬技術(shù)分析鋼板焊接HAZ區(qū)強度下降的原因，明確了軟化趨勢，考察不同的冷卻速度即不同焊接工藝對軟化影響的程度，為實際焊接工藝提供選擇依據(jù)。2、試驗材料及性能試驗材料為實驗室50Kg小爐冶煉鋼，經(jīng)過實驗軋機軋制成厚度為4.5mm的板材。其化學成份中含Ti約0.7~1.2%，并有一定含
3、量的Mn、Nb、Mo等合金元素。力學性能如表1所示。按IIW標準計算碳當量為0.43%，冷裂敏感系數(shù)為0.186%。表1，鋼板的力學性能Rp0.2，MPaRm，MPaA，%縱向750、760860、85023.5、18.03、試驗方法將鋼板加工成100mm×11mm×4.5mm的板形試樣，在Gleeble3800熱模擬實驗機進行不同峰值溫度和不同冷卻速度的焊接熱循環(huán)模擬試驗。加熱速度：200℃/s；加熱峰值溫度分別設(shè)置為1350℃、1250℃、850℃、700℃、600℃，800℃至500℃的冷卻時間分別設(shè)置為8S、15S、25S、40S。模擬結(jié)束后進行常溫拉伸試驗，確定
4、不同條件下的軟化趨勢。同時，對試樣進行金相觀察；利用TECHNAI2G透射電鏡進行TEM分析。3163．1、實驗結(jié)果及分析圖1為t8/5時間15s時不同加熱峰值溫度下焊接HAZ區(qū)的拉伸性能。由試驗結(jié)果可以看出，峰值溫度大于850℃后，強度明顯地下降。850℃時試驗值最低，抗拉強度為755MPa，屈服強度為635MPa。在700℃強度最高，此時屈服強度和抗拉強度表現(xiàn)出最大值，分別為840MPa、890MPa?？梢娫诟邷貐^(qū)即850℃以上的溫度區(qū)域內(nèi)，該鋼表現(xiàn)出軟化現(xiàn)象，本試驗中軟化程度最大處為加熱峰值為850℃時，此時抗拉強度約為母材的84％，屈服強度約為母材的87％。圖2為
5、加熱峰值溫度1350℃時，在不同的冷卻速度下即不同T8/5時間下的試驗結(jié)果。由圖看出，在不同的t8/5時間下即不同冷卻制度下，焊接HAZ區(qū)均出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，并且隨冷卻時間的增加，軟化程度也逐漸嚴重。表明通過焊接工藝1000Rel的調(diào)整可以控制軟化程度的大小。從熱Rm900模擬結(jié)果來看，在t8/5時間大于25s時，鋼板的強度相對母材的變化較大，在800t8/5為40s時，抗拉強度約為715MPa，MPa700屈服強度約為640MPa。在加熱峰值溫度為700℃時，在不600同的冷卻速度下即不同T8/5條件下，鋼強度，500板的強度如圖3所示。不同T8/5時間內(nèi)，1350℃125
6、0℃850℃700℃600℃母材屈服強度變化在5MPa左右，遠高于母峰值溫度材的強度（屈服強度755MPa、抗拉強度865MPa）。圖1，不同峰值溫度下HAZ區(qū)強度9001000RelRelRm900Rm800MPaMPa800700700強度，600強度，6005005008s15s25s40s母材8s15s25s40s母材T8/5時間T8/5時間圖2，1350℃不同冷速下的強度圖3，700℃不同冷速下的強度4、金相與電鏡分析對加熱峰值溫度為1350℃和700℃的試樣進行光學顯微鏡觀察。圖4為加熱峰值溫度在1350℃，t8/5時間為8s條件下的組織，組織為貝氏體。圖5為
7、加熱峰值溫度在1350℃，T8/5時間為40s的條件下的組織，組織以鐵素體為主。圖6、圖7為加熱峰值溫度在700℃，T8/5時間分別為8s，40s的條件下的組織，均為貝氏體回火組織。317圖41350℃，t8/5＝8s圖51350℃，t8/5＝40s圖6700℃，t8/5＝8s圖7700℃，t8/5＝40s對加熱峰值溫度為1350℃的試樣作電鏡薄膜試樣觀察，在快冷時（t8/5為8s），組織為不規(guī)則形狀的非等軸鐵素體＋碳化物的貝氏體，碳化物分布在鐵素體板條之間，起到強化基體的作用，如圖8。緩冷時（t8/5為40s），組織轉(zhuǎn)變?yōu)橐?/p>
