超低温高锰钢埋弧焊焊缝金属微观组织及冲击韧性分析

发布时间：2020-12-21 17:55

　　采用埋弧焊工艺制备低温高锰钢焊缝金属,其主要成分为:0.20%～0.22%C、20.00%～22.00%Mn及2.80%～3.00%Ni。通过-196℃示波冲击试验,结合微观组织和冲击断口表征,分析了影响焊缝金属低温冲击韧性的微观机理。结果表明,该焊缝金属在-196℃的平均冲击值为68.2 J,断裂类型为延性断裂,断口呈韧窝形貌。焊缝金属能发生延性断裂缘于全奥氏体组织具有优异的塑性变形能力。冲击过程组织发生了马氏体相变,即相变诱导塑性（TRIP）效应,这在一定程度上有益于焊缝金属低温韧性的提升。另外,焊缝金属组织中粒径小于0.5μm夹杂物粒子占比为61.5%,这是其保持良好低温韧性的另一因素。 

【文章来源】：武汉科技大学学报. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

冲击后焊缝金属组织取样图示

对冲击过程各阶段的能量进行计算,计算式为:W=∫Fds,F、s分别表示载荷和位移,计算结果列于表3中。由表3可见,整个冲击过程,塑性变形功和裂纹稳态扩展功占比最大,共占总能量的90%左右,由此可以判断,焊缝金属在-196 ℃下的冲击断裂类型为延性断裂。从图3还可以看出,在塑性断裂区(对应的y～m和m～P1阶段),断口处发生了明显的塑性变形,在冲击断口上部和中部的微观形貌均为等轴韧窝;剪切断裂区(P1～P3)宏观形貌对应的是平整的断口组织,未观察到明显的塑性变形,对应的微观断口形貌仍然是韧窝结构,但与断口上、中部的等轴型韧窝相比,此处韧窝相对较浅且明显被拉长。表3 冲击实验各阶段对应能量及所占比例Table 3 Energy and its proportion at each stage of impact test 阶段 0～y y～m m～P1 P1～P3 0～P3(整个过程) W/J 4.3 29.7 31.5 2.7 68.2 比例/% 6.3 43.5 46.2 3.9 100

图4 冲击实验后焊缝金属的SEM照片对靠近断口处的微观组织进行EBSD相类型分析及取向分析,结果如图6所示。由图6(a)可知,断口附近除了奥氏体组织以外,还存在7.1%的ε马氏体(ε-M)和0.4%的α′马氏体(α′-M)。Yang等[6]在22Mn钢压缩变形实验中发现,α′-M在2个ε-M变体的交叉处形成,该位置既高应力集中,同时也满足马氏体相变晶体学条件。结合图6(c)和图6(d)可知,α′-M大多存在于ε-M组织之间,并且α′-M周围存在多种不同取向的ε-M晶粒,这表明焊缝金属在冲击变形过程中发生了γ→ε-M→α′-M转变,其中以γ→ε-M转变为主。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高锰TRIP/TWIP钢压缩过程晶体学行为的EBSD分析 Ⅰ.相变特点、孪生及奥氏体取向的影响[J]. 杨平,鲁法云,孟利,崔凤娥.  金属学报. 2010(06)



本文编号：2930235