对铌高强钢焊接热影响区中马氏体—奥氏体组元形态的影响.pdf

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1、维普资讯http://www.cqvip.com一牛王1第18卷第1期焊接学报voI．18N0／1997车3月HANJIEXUEBAOMarch1997铌对高强钢焊接热影响区中马氏体一奥氏体组元形态的影响

2、瓣氐

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4、．I牛摘要对铌(Nb)音量不同的五种钢材进行焊接热循环模拟焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)，研究Nb音量对粗晶区中MA组元的形态和粗晶区韧性的影响。结果表明．降低钢材的Nb音量能够减步细长／via组元的台有率．从而控制CGHAZ的韧性。因此0序C、Mn系高强钢尤其是近来开发得到的高强度、高韧性的TMcP(Thernl0MechanicalControlP

5、rocess)钢，由于在焊接热影响区粗晶区(cGHAz)中形成马氏体一奥氏体组元(MA组元)．导致韧性显著劣化’。近来为提高高强钢焊接热影响区的抗断裂性能，人们一直在努力改善其韧性。到目前为止，这方面的研究大多集中一在消除使钮韧性劣化的MA组元或设法提高MA组元周围区域的性能_3“；而作者的有关工作Is-7]分析了MA组元及周围区域的应力应变场．指出MA组元的形态将影响热影响区粗晶区的抗断裂性能．并在试验中发现钢材的含Nb量对CGHAZ中MA组元的形态和CGHAZ的韧性有很大影响。对目前国外广泛采用的TMCP钢，其强化过程的基础是控制轧制．Nb是这一过程中不可缺少

6、的元素。通常的TMCP钢，其Nb含量大致为0．02％～O．05％。但是Nb作为强有力的析出元素和固溶元素提高钢材的淬透性，促使热影响区粗晶区(CGHAz)中形成针状组织，从而影响CGHAZ的抗断裂性能。由于在我国将着手推广使用TMCP钢．因此非常有必要研究其含Nb量为何值时．即不影响TMCP钢的强度又不致使热影响区的韧性降低。本文对Nb含量不同的五种钢材进行焊接热模拟，制备焊接热影响区粗晶区(CGHZ)，着重考察Nb对MA组元形态和CGHAZ韧性的影响。为钢材成分设计提供应用准则。l试验方法1．1试验钢材及热循环条件如表1所示，试验中采用其它元素含量基本不变，仅N

7、b含量不同的五种钢材，Nb含量在0．001％～0．097％范围内变化。在试验室进行轧制，制取板厚为15ram的焊接热循环模拟试件，通过高周波加热实现所需热循环。表2示出了试验钢材的力学性能。通过进行最高加热温度为1400"C的热循环来模拟CGHAZ。控制800℃到500℃的冷却时间·胃家教委优秀青年教师资助暖目。维普资讯http://www.cqvip.com焊接学报18卷为30s(相当于焊接热输入4．5MJ／m)。衰1化学成分TaMe1ChemJe．alcompositions1．2MA组元形态文献[6，7]指出：MA组元的形态对CGHAZ的韧性影响很大。在此，

8、研究钢材Nb含量对CGHAZ中MA组元形态的影响，并进一步分析Nb含量和CGHAZ韧性的关系。对制备的CGHAZ试件，采用两段电解腐蚀法-e]进行腐蚀、观察MA组元形态。该方法为：首先在第一阶段对铁素俸腐蚀后，第二阶段对碳化物中渗碳体进行腐蚀，以便清晰地观察MA组元。腐蚀后采用扫描电镜(sEM)对MA组元进行观察。对得到的SEM图象再通过图象处理的方法进行黑白二值化，从而测定MA组元的分布形态。扫描电镜观察耐，随机地至少选择两个视野。二值化处理后对所观测数据进行平均。本研究以二值化处理后的图象为基础，用MA组元的体积含有率，MA组元纵横比(最大长度与最大宽度之比)

9、来描述MA组元的分布。1．2．1体积含有率V当MA组元在三维坐标系内呈任意分布时，在二维坐标系下测定的MA组元面积含有率可以考虑作体积含有率。因此将MA组元体积含有率vf定义为观察视野中MA组元的面积和视野总面积之比。1．2．2细长MA组元体积含有率sMA组元的纵横比(MA组元的最大长度与最大宽度之比)增加，导致断裂发生概率增大．并且在纵横比等于4以后，这一趋势得到饱和[】。因此假设纵横比为4以上的MA组元对断裂发生维普资讯http://www.cqvip.com1期铌对高疆钢焊接热影响区中马氏体一奥氏体组元形态的影响39起同样的作用，这样的MA组元含有率称为细长

10、MA组元体积含有率SV,。1．3Charpy；中击试验对所制备的热模拟试件，采用具有标准v型缺口的夏比冲击试件来测试CGHAZ的韧性。本文主要研究含MA组元CGHZA的抗脆性断裂能力，需用试件几乎整体发生脆断时的韧性指标来评定CGHAZ的性能。采用冲击功转变温度曲线中下平台附近处，冲击功为50J时的转变温度L0I为CGHAZ的韧性指标。2Nb含量对CGHAZ中MA组元形态的影响图1示出了两种试验钢材CGHAZ试件经两段电解腐蚀法腐蚀后MA组元分布。由图可见随Nb含量的增多．MA组元的纵横比逐渐变大。对图1所示照片．进行黑白二值化处理，利用图～驰m8642O5。1N

11、bO-00