WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭組織與力學(xué)性能研究

許冰遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院?。ㄉ蜿?yáng)110161）

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WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭組織與力學(xué)性能研究

許冰
遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院（沈陽(yáng)110161）

摘要通過(guò)拉伸、彎曲、沖擊、硬度和金相組織分析等試驗(yàn)，對(duì)WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭力學(xué)性能和組織進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：采用Union X96焊絲、MAG焊焊接WELDOX960E高強(qiáng)鋼時(shí)，焊接接頭具有良好的拉伸、沖擊性能；彎曲性能還有待提高；WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭粗晶區(qū)的硬度值最大，熱影響區(qū)有軟化現(xiàn)象出現(xiàn)；其焊縫組織為針狀鐵素體與貝氏體混合組織；熔合區(qū)組織為馬氏體和少量M-A組元，且晶粒粗大；正火區(qū)組織為鐵素體與珠光體。

關(guān)鍵詞WELDOX960E高強(qiáng)鋼；MAG焊；顯微組織；力學(xué)性能中圖分類(lèi)號(hào)：TG457.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-3319（2016）01-00015-03

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對(duì)焊接質(zhì)量的要求越來(lái)越高［1］。一方面要求高的強(qiáng)度、韌性，以減少焊接結(jié)構(gòu)件自身重量，增強(qiáng)其可靠性；一方面還要求具有良好的焊接性，以保證焊接質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。本文以WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭為試驗(yàn)對(duì)象，分析其力學(xué)性能和顯微組織，得出相應(yīng)結(jié)論，為該鋼種的工業(yè)應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1　試驗(yàn)材料

為了考核WELDOX960E高強(qiáng)鋼的可焊性，從力學(xué)性能和顯微組織分析兩方面進(jìn)行研究，試板尺寸為300mm×280mm×10mm，試驗(yàn)?zāi)覆牡幕瘜W(xué)成分見(jiàn)表1，其拉伸強(qiáng)度為1093MPa，屈服強(qiáng)度為1048MPa，-40℃沖擊功值為58J。采用MAG焊對(duì)接，開(kāi)60°坡口，單面焊雙面成形。焊材為Union X96焊絲（化學(xué)成分見(jiàn)表1），直徑1.2mm。保護(hù)氣體采用80%Ar+20%CO2，氣體流量為20L/min，焊接電流為220-240A，焊接電壓為18-24V。

2.1力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果與分析

表1　母材與焊材的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）

對(duì)于力學(xué)性能測(cè)試，進(jìn)行了拉伸、彎曲和低溫沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明：焊接接頭的抗拉強(qiáng)度平均值為1045MPa，試樣均斷于熔合線(xiàn)。同時(shí)，斷口中心由密集的韌窩組成（如圖1所示）?？梢?jiàn)，焊接接頭具有良好的拉伸性能。然而，進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，不論面彎還是背彎，試件均有開(kāi)裂（如圖2所示），這說(shuō)明焊接接頭的彎曲性能還有待提高。一般情況下，隨著焊接熱輸入增大，冷卻時(shí)間增加，生成上貝氏體組織和少量粒狀貝氏體，使焊接接頭韌性下降［2］。所以，通過(guò)控制層間溫度，減少焊接熱輸入可以一定程度上提高試件彎曲性能。低溫沖擊試驗(yàn)中，焊縫沖擊功為34J，熱影響區(qū)沖擊功為18J，母材沖擊功為58J，試件斷口為準(zhǔn)解理形貌，分布少量韌窩，焊接接頭沖擊性能較好。

表2　力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果

圖1　拉伸試驗(yàn)斷口形貌

圖2　彎曲試驗(yàn)

2　試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.2硬度試驗(yàn)結(jié)果與分析

圖3為焊縫到母材方向的顯微硬度曲線(xiàn)?？梢钥闯鲇捕惹€(xiàn)呈小幅度波動(dòng)，焊縫中心到熱影響區(qū)粗晶區(qū)時(shí)，硬度值達(dá)到最大；隨著平平熔合線(xiàn)平平的增大，硬度值開(kāi)始下降，達(dá)到一個(gè)低谷；再隨著平平熔合線(xiàn)平平的增加，硬度值會(huì)上升，直到母材硬度。這是因?yàn)樵诤附舆^(guò)程中，合金成分和組織組成以形態(tài)的分布不均勻，從而使得硬度分布不均勻［3］。粗晶區(qū)硬度值最高，這是因?yàn)楹缚p處于過(guò)熱狀態(tài)，晶粒粗大，對(duì)比金相圖分析，此區(qū)域組織主要是馬氏體+貝氏體，這些組織硬度值本身就較高。平平熔合線(xiàn)1mm左右出現(xiàn)軟化區(qū)，這與熱輸入集中、冷卻速度較慢有關(guān)。

圖3　硬度分布曲線(xiàn)

2.3金相試驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖4可見(jiàn)：焊縫組織為細(xì)針狀鐵素體+貝氏體混合組織，針狀鐵素體組織是保證焊縫金屬?zèng)_擊韌性較好的優(yōu)良組織，針狀鐵素體的數(shù)量越多，焊縫金屬的沖擊韌性就越好［3］；熔合區(qū)組織因過(guò)熱，晶粒長(zhǎng)大較快，為馬氏體和少量M-A組元；正火區(qū)組織為鐵素體及珠光體，其中鐵素體形狀呈現(xiàn)為小多邊形；WELDOX960E高強(qiáng)鋼為調(diào)制狀態(tài)供貨，母材組織為回火索氏體。

圖4　顯微組織

3　結(jié)論

（1）WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭具有良好的拉伸性能。

（2）用Union X96焊絲焊接WELDOX960E高強(qiáng)鋼時(shí)，焊接接頭的彎曲性能還有待提高。

（3）焊接接頭低溫沖擊韌性較好。

（4）WELDOX960E高強(qiáng)鋼焊接接頭粗晶區(qū)硬度最高，熱影響區(qū)有輕微軟化。

（5）焊縫組織為針狀鐵素體+貝氏體；熔合區(qū)組織為馬氏體和少量M-A組元；正火區(qū)組織為細(xì)小多邊形鐵素體和珠光體；母材組織為回火索氏體。

參考文獻(xiàn)

［1］林樹(shù)清，袁小川.模糊邏輯控制在焊接中的應(yīng)用發(fā)展［J］.山東冶金，2004（6），54-56

［2］陳序.低合金高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)動(dòng)向及焊接工作者面臨的任務(wù)［C］.第九屆全國(guó)焊接會(huì)議論文集，126-137

［3］馬凱夫，鄭世達(dá)等.熱輸入對(duì)921A鋼焊接接頭性能及顯微組織的影響［J］.電焊機(jī)，2014（3），50-54.

（責(zé)任編輯：文婷）