高强度船体用钢焊接连续冷却转变曲线的测定

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1、高强度船体用钢焊接连续冷却转变曲线的测定首钢技术研究院(北京市100041)天津大学材料科学与工程学1党(300072)陈延清王敬礼张飞虎董现春张永强杜则裕摘要采用热模拟技术测定出首钢研制开发的高强度船体用钢焊接连续冷却转变曲线(SH—CCT图)，获得了高强度船体用钢焊接粗晶区热影响区组织变化规律，结果表明，首钢生产的高强度船体用钢淬硬倾向和冷裂敏感性较低。关键词：热模拟粗昌区热影响区高强度船体用钢连续冷却转变曲线中图分类号：TG柏60前言随着船舶吨位的大型化，造船业已感到普通强度船体用钢的强度难以满足船舶大型化、轻量化的要求。因为强度低，就

2、必须增加板材的厚度，这样不仅增加了制造过程中的加工焊接难度和成本，又增加了船体自重、降低了载重量。因此，提出了大量使用高强度船体用钢的要求。目前，中国造船行业高强度船体用钢量已占船体钢需求量的30％以上⋯。船体用钢是船舶制造的主要材料，由于事关船运安全，世界各国对船体用钢都有严格要求，船体用钢必须经过有关的船级社认可，才能生产和使用，焊接适用性试验是船级社认证企业生产船体用钢资格过程中必须考察的试验内容之一。首钢开发的32、36两个强度级别的A、D两个质量等级的高强度船体用钢以及A、B、D三个质量等级普通强度船体用钢均已经通过了挪威等九国船级

3、社的认证，年产量达100万吨。为了全面、真实、客观地了解首钢生产的高强度船体用钢A36、D36的焊接性，以D36为例，测定了高强度船体用钢的焊接连续冷却曲线(SH—CCT曲线)、评价了其冷裂敏感性和焊接热影响区的最高硬度。1高强度船体用钢的技术条件高强度船体用钢有较高的强韧性要求，屈服强度从315MPa级至390MPa级，冲击韧度按等级不同分别要求0℃、一20℃、一40℃、一60℃时的冲击吸收功。GB712--2000(船体用结构钢》标准中对高强度船体用钢的化学成分和力学性能要求分别见表1和表2。表1高强钢板化学成分技术要求(质量分数。％)注

4、：Nb、V、Ti等微量元素可单独加入或混合加入。单独加入时。其含量不低于规定的下限。混合加入时，其总含量不大于0．12％。裹2高强钢板力学性能技术要求收稿日期：2008-01—08422008年第6期2试验用钢的化学成分及性能为了提高高强船体用钢的综合性能及焊接性，首钢高强度船体用钢采用微合金化技术，充分发挥合金元素的沉淀强化、细化晶粒作用，同时降低磷、硫元素等杂质元素的含量，提高钢的纯净度，确保钢的冲击性能。随机选取首钢中厚板厂生产的一炉高强度船体用钢D36为试样，板厚16mm，测定了高强度船体用钢的焊接连续冷却转变曲线，进行了高强度船体用

5、钢热影响区组织、性能变化规律的研究。试验用钢的化学成分见表3，其力学性能见表4。表3试验用钢的化学成分【质量分数．％)3高强度船体用钢焊接连续冷却转变曲线(SH—CCT)的测定采用试验设备为Gleeb2000热模拟机和Formastor—Digital全自动相变仪，设计了l1种不同冷却速度，测得了高强度船体用钢的焊接连续冷却转变曲线(SH—CCT图)，如图1所示。焊接特征参数t们与HAZ组织组成关系如图2所示，焊接特征参数￡Ⅳ，与HAZ硬度关系如图3所示。≤越赠时同．t／8图1高强度船体用钢焊接连续冷却转变曲线由图1、图2、图3，可得出以下结

6、论：(I)随着焊接热输入的增加，焊后冷却速度由快变慢，高强度船体用钢热影响区粗晶区可能发生了M、M+B、B、B+F、B+F+P以及F+P六种不同类型的组织转变，t8／5<7s时，热影响区粗晶区发生的是100％的M相变；7s<，ts／5<20s时，热影响区粗晶区发生的是M气至一{醚隧皿鼎100气80》邑60魁磨40戗舞20O一}‘+一一A飞ft一+一{f一一{_一卜一{}一}埘～十一一十一十1’t⋯十斗一一10lool咖时间￡幽图2焊接特征参数￡Ⅳ，与组织之间的关系时同h／8图3焊接特征参数f们与硬度之间的关系和B的相变；20s≤t们<40s时

7、，发生的是100％的B相变；40s≤f8／5<80s时，发生的是B和F的相变；80s≤￡8／5<1200s时，发生的是F、B和P的相变；ta／5>1200s时，发生的是F和P的相变。(2)随着t叭的逐渐增加或焊接热输入的增大，也就是焊后冷却速度的降低，模拟粗晶区的维氏硬度逐渐降低，但都高于母材，说明高强度船体用钢热影响区中粗晶区不存在软化现象。高强度船体用钢热影响区粗晶区的最高硬度值为HV．。358，为减少淬硬倾向和冷裂纹敏感性，在采用小热输入极限条件焊接时，应采用焊前预热或焊后缓冷等特殊措施来避免淬硬组织和冷2008年第6期43裂纹的产生。

8、(3)在常用电弧焊所用20-45Id／cm热输入范围内，对应的焊接特征参数tvs为20一100s，热影响区粗晶区发生的B、B+F、B+F+P三种组织类型的转变，硬度