超高强钢Q1100的SH-CCT曲线及粗晶热影响区组织和性能
发布时间：2019-09-17 03:37
【摘要】：利用焊接热模拟试验,采用热膨胀法研究了屈服强度1 100 MPa级超高强钢在平衡条件和焊接条件下的奥氏体化相变温度,结合OM,SEM观察和硬度检测结果,绘制出实验钢焊接条件下奥氏体连续冷却转变曲线(SH-CCT),研究了不同冷却速率下粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和硬度的变化规律.采用TEM观察和Lepera腐蚀,研究不同冷速下M-A组元数量、形貌和分布情况.研究结果表明,在焊接条件下,实验钢的奥氏体化温度明显高于平衡条件下的奥氏体化相变温度;随着冷却速率增大,相继发生B,B+M和M相变,硬度逐渐上升,当冷却速率达到60℃/s时,其维氏硬度最高可达HV464.当冷却速率小于10℃/s时,开始出现M-A组元,并且随冷却速率降低,M-A组元数量增加,尺寸增大.
【图文】：
实验钢焊接条件下的连续冷却转变曲线，全面地探讨其粗晶热影响区的相变组织和性能变化规律．1实验材料和实验方法本实验选用的超高强钢为国内某钢厂生产的Q1100，属于采用TMCP+调质处理得到的低合金工程机械用钢，化学成分(质量分数，%)为:C0.16－0.18，Si0.20－0.25，Mn1.20－1.25，P≤0.010，S≤0.005，Cr0.40－0.60，Ni+Mo＜2.0，Nb+V+Ti＜0.08，B0.001－0.002，Fe余量．其力学性能为:Ｒp0.2=1138MPa，Ｒm=1380MPa，A=11.8%，－40℃Akv=44J，HV=425．实验钢的初始组织为回火板条马氏体，如图1所示．图1实验钢显微组织Fig.1Microstructureofexperimentalsteel(a)—OM;(b)—SEM．利用全自动相变仪，采用热膨胀法测定实验钢的相变点．实验真空度为0.01Pa，分别以0.05和120℃/s的加热速度从室温加热到峰值温度1050℃，保温10min，然后再以0.05℃/s的速度冷却至室温，根据热膨胀曲线拐点所对应的温度分别确定平衡条件以及焊接条件下的AC1和AC3．在MMS－300热模拟机上进行焊接热循环模拟实验，试样尺寸如图2所示．焊接时的实际加热速度与焊接线能量、板厚和几何尺寸等因素有关，对于低碳钢和低合金钢电弧焊时，，其加热速度约为60～200℃/s，结合文献［5－6］中的热模拟加热工艺，本文采用120℃/s的加热速度升温到1320℃，在峰值温度停留1s，然后分别以60，50，40，30，20，15，10，5，2，1，0.5℃/s系列冷却速率冷却到室温．在冷却过程中实验钢发生相变，体积发生变化，在热膨胀曲线上出现拐点，根据该拐点所对应的温度确定不同冷却速率下所对应的相变温度，进而绘制实验钢的SH－CCT曲线．图2焊接热模拟试样的形状及尺寸Fig.2Dimensionofthesampleforweldingsimulation热模拟试样经研磨抛
=1380MPa，A=11.8%，－40℃Akv=44J，HV=425．实验钢的初始组织为回火板条马氏体，如图1所示．图1实验钢显微组织Fig.1Microstructureofexperimentalsteel(a)—OM;(b)—SEM．利用全自动相变仪，采用热膨胀法测定实验钢的相变点．实验真空度为0.01Pa，分别以0.05和120℃/s的加热速度从室温加热到峰值温度1050℃，保温10min，然后再以0.05℃/s的速度冷却至室温，根据热膨胀曲线拐点所对应的温度分别确定平衡条件以及焊接条件下的AC1和AC3．在MMS－300热模拟机上进行焊接热循环模拟实验，试样尺寸如图2所示．焊接时的实际加热速度与焊接线能量、板厚和几何尺寸等因素有关，对于低碳钢和低合金钢电弧焊时，其加热速度约为60～200℃/s，结合文献［5－6］中的热模拟加热工艺，本文采用120℃/s的加热速度升温到1320℃，在峰值温度停留1s，然后分别以60，50，40，30，20，15，10，5，2，1，0.5℃/s系列冷却速率冷却到室温．在冷却过程中实验钢发生相变，体积发生变化，在热膨胀曲线上出现拐点，根据该拐点所对应的温度确定不同冷却速率下所对应的相变温度，进而绘制实验钢的SH－CCT曲线．图2焊接热模拟试样的形状及尺寸Fig.2Dimensionofthesampleforweldingsimulation热模拟试样经研磨抛光后，采用体积分数4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜、扫描电子显微镜下观察不同焊接热循环条件下的显微组织，利用透射电镜对试样组织的精细结构进行观察．利用Lepera腐蚀液显示热模拟试样不同冷却条件下的M－A组元的形貌、尺寸和分布情况．硬度测试在Future－TechFM－700硬度试验机上进行，在100g试验载荷下测定热模拟试样中心部位的维氏硬度，每个试样测3点，取平均值．2结果与讨论2.1模拟焊接条件下的奥氏体化相变温
【作者单位】： 东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51234002,51474064,51504064)
【分类号】：TG142.1;TG406
本文编号：2536618
【图文】：
实验钢焊接条件下的连续冷却转变曲线，全面地探讨其粗晶热影响区的相变组织和性能变化规律．1实验材料和实验方法本实验选用的超高强钢为国内某钢厂生产的Q1100，属于采用TMCP+调质处理得到的低合金工程机械用钢，化学成分(质量分数，%)为:C0.16－0.18，Si0.20－0.25，Mn1.20－1.25，P≤0.010，S≤0.005，Cr0.40－0.60，Ni+Mo＜2.0，Nb+V+Ti＜0.08，B0.001－0.002，Fe余量．其力学性能为:Ｒp0.2=1138MPa，Ｒm=1380MPa，A=11.8%，－40℃Akv=44J，HV=425．实验钢的初始组织为回火板条马氏体，如图1所示．图1实验钢显微组织Fig.1Microstructureofexperimentalsteel(a)—OM;(b)—SEM．利用全自动相变仪，采用热膨胀法测定实验钢的相变点．实验真空度为0.01Pa，分别以0.05和120℃/s的加热速度从室温加热到峰值温度1050℃，保温10min，然后再以0.05℃/s的速度冷却至室温，根据热膨胀曲线拐点所对应的温度分别确定平衡条件以及焊接条件下的AC1和AC3．在MMS－300热模拟机上进行焊接热循环模拟实验，试样尺寸如图2所示．焊接时的实际加热速度与焊接线能量、板厚和几何尺寸等因素有关，对于低碳钢和低合金钢电弧焊时，，其加热速度约为60～200℃/s，结合文献［5－6］中的热模拟加热工艺，本文采用120℃/s的加热速度升温到1320℃，在峰值温度停留1s，然后分别以60，50，40，30，20，15，10，5，2，1，0.5℃/s系列冷却速率冷却到室温．在冷却过程中实验钢发生相变，体积发生变化，在热膨胀曲线上出现拐点，根据该拐点所对应的温度确定不同冷却速率下所对应的相变温度，进而绘制实验钢的SH－CCT曲线．图2焊接热模拟试样的形状及尺寸Fig.2Dimensionofthesampleforweldingsimulation热模拟试样经研磨抛
=1380MPa，A=11.8%，－40℃Akv=44J，HV=425．实验钢的初始组织为回火板条马氏体，如图1所示．图1实验钢显微组织Fig.1Microstructureofexperimentalsteel(a)—OM;(b)—SEM．利用全自动相变仪，采用热膨胀法测定实验钢的相变点．实验真空度为0.01Pa，分别以0.05和120℃/s的加热速度从室温加热到峰值温度1050℃，保温10min，然后再以0.05℃/s的速度冷却至室温，根据热膨胀曲线拐点所对应的温度分别确定平衡条件以及焊接条件下的AC1和AC3．在MMS－300热模拟机上进行焊接热循环模拟实验，试样尺寸如图2所示．焊接时的实际加热速度与焊接线能量、板厚和几何尺寸等因素有关，对于低碳钢和低合金钢电弧焊时，其加热速度约为60～200℃/s，结合文献［5－6］中的热模拟加热工艺，本文采用120℃/s的加热速度升温到1320℃，在峰值温度停留1s，然后分别以60，50，40，30，20，15，10，5，2，1，0.5℃/s系列冷却速率冷却到室温．在冷却过程中实验钢发生相变，体积发生变化，在热膨胀曲线上出现拐点，根据该拐点所对应的温度确定不同冷却速率下所对应的相变温度，进而绘制实验钢的SH－CCT曲线．图2焊接热模拟试样的形状及尺寸Fig.2Dimensionofthesampleforweldingsimulation热模拟试样经研磨抛光后，采用体积分数4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜、扫描电子显微镜下观察不同焊接热循环条件下的显微组织，利用透射电镜对试样组织的精细结构进行观察．利用Lepera腐蚀液显示热模拟试样不同冷却条件下的M－A组元的形貌、尺寸和分布情况．硬度测试在Future－TechFM－700硬度试验机上进行，在100g试验载荷下测定热模拟试样中心部位的维氏硬度，每个试样测3点，取平均值．2结果与讨论2.1模拟焊接条件下的奥氏体化相变温
【作者单位】： 东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51234002,51474064,51504064)
【分类号】：TG142.1;TG406
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