熱軋態(tài)含磷高強(qiáng)鋼M250P1激光焊接試驗(yàn)

趙勇+胡會(huì)娥

0 前言

近期熱軋態(tài)含磷高強(qiáng)鋼M250P1在2130酸洗連軋生產(chǎn)線運(yùn)行過程中，在焊接接頭焊縫處發(fā)生斷帶，說明在現(xiàn)有焊接工藝下焊接得到焊接接頭性能不能滿足生產(chǎn)的順行。為保證生產(chǎn)順行，特利用設(shè)備檢修時(shí)間，研究熱軋態(tài)M250P1的焊接工藝參數(shù)。

為防止焊接接頭在生產(chǎn)線上發(fā)生斷帶，近期酸洗連軋分廠再次調(diào)整熱軋態(tài)M250P1激光焊焊接工藝參數(shù)，采用調(diào)整過后的焊接工藝參數(shù)焊接了3卷M250P1，3卷M250P1全部通過酸洗和冷軋區(qū)，沒有發(fā)生斷帶。本次針對(duì)調(diào)整過后的焊接接頭進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)材料與方法

本次試驗(yàn)材料為熱軋態(tài)的M250P1，厚度為4.8mm，化學(xué)成分見下表1：

采用米巴赫（Miebach）公司提供的12kw激光焊機(jī)進(jìn)行焊接。

表1試驗(yàn)材料化學(xué)成分

調(diào)整的焊接工藝參數(shù)見下表2：

本次焊接一是調(diào)整了操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的間隙，同時(shí)注意了焊縫與激光頭的對(duì)中性，然后主要調(diào)整后加熱器的加熱功率，第1組工藝參數(shù)為原始的M250P1焊接工藝參數(shù)，在第一輪試驗(yàn)中，已經(jīng)對(duì)其焊接接頭做過詳細(xì)分析，焊縫中存在裂紋，焊接接頭韌性較差。本次主要分析第2、3和4組焊接接頭組織性能。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 接頭宏觀形貌分析

在第2組焊接工藝參數(shù)下得到的焊接接頭橫截面宏觀形貌如下表所示：

從上圖可以看出，焊縫上寬下窄，接頭上下均有一小部分余高，對(duì)焊接接頭不同區(qū)域?qū)挾然蛘吒叨冗M(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下表所示：

通過上表可知，隨著后加熱器的功率逐漸加大，焊縫上部寬度逐漸增加，熱影響區(qū)寬度逐漸增加，熔核區(qū)寬度逐漸減小。焊縫下部的寬度在加熱器為24.2Kw時(shí)最寬，熔核區(qū)寬度寬度同時(shí)也最寬。

后加熱器主要是采用高頻感應(yīng)加熱的形式，緊跟焊接激光頭，在焊縫上下表面同時(shí)加熱，使焊后焊縫保溫一段時(shí)間。通過焊后保溫措施，整個(gè)焊縫的溫度沒有很快的冷卻，處于一種焊后回火狀態(tài)。

隨著加熱器功率的增大，焊后保溫溫度逐漸升高，熱影響區(qū)的溫度下降緩慢，在焊縫上表面的寬度逐漸增加，一部分處于熔核區(qū)和熱影響區(qū)交界的熔核區(qū)組織在保溫過程中轉(zhuǎn)變成熱影響區(qū)組織。

2.2 接頭顯微組織分析

對(duì)2、3、4號(hào)焊接接頭進(jìn)行顯微組織分析，相對(duì)于1號(hào)焊接接頭，此3個(gè)焊接接頭內(nèi)均沒有發(fā)現(xiàn)明顯的顯微裂紋。顯微組織如下圖所示：

從上圖可以看出，3個(gè)焊接接頭熔核區(qū)內(nèi)均有少量粗大貝氏體組織，這主要是焊后保溫時(shí)，使貝氏體內(nèi)的碳化物從晶體內(nèi)向晶界擴(kuò)散，同時(shí)自身開始長(zhǎng)大。3#試樣焊縫區(qū)內(nèi)還發(fā)現(xiàn)有少量的鐵素體組織，如下圖所示：

這主要是由于晶體內(nèi)的碳化物完全擴(kuò)散時(shí)，此晶體就成為了鐵素體，這些粗大的貝氏體和少量的鐵素體在一定程度上提高了焊接接頭的韌性。

對(duì)焊接接頭進(jìn)行SEM能譜掃描分析，如下圖所示：

從上圖可以看出，本次焊接接頭內(nèi)[P]元素分布相對(duì)均勻，在晶界上沒有發(fā)現(xiàn)明顯的偏析，說明焊后保溫能夠有效控制磷偏析情況。

3 小結(jié)

1）采用調(diào)整后焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接M250P1，使焊接接頭韌性明顯提高，保證了酸洗連軋生產(chǎn)的順行；

2）從顯微組織上看，后加熱器功率在22～26.2kw時(shí)，焊接接頭熔核區(qū)均沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，熔核區(qū)內(nèi)出現(xiàn)少量鐵素體，在一定程度上提高了接頭的韌性。

3）縮小接頭間隙，提高焊縫飽滿的同樣有利于焊接接頭強(qiáng)度的提高。