S890低合金高强度结构钢焊接性能的研究
本文关键词:工程机械用800MPa低合金高强度钢焊接热影响区断裂韧性评价,由笔耕文化传播整理发布。
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金属铸锻焊技术Casting·Forging·Welding2010年9月
调节范围有限,对于S890此类工程机械用800MPa以上的低合金高强度结构钢,由于其成分和组织的特点,热输入在一定范围内的变化对其强度的影响不是很大,但对热影响区的塑韧性的影响还是比较明显的,如表5所示,其规律仍是随着热输入的增加,,钢的塑韧性降低。
S890钢为优质低合金高强度结构钢,其金相组
织主要为铁素体、珠光体和粒状贝氏体,组织很致密,具有高的强度和塑韧性,在热轧状态下σb达到
940~1100MPa,δs≥12%。其成分特点为:在保持一
定碳含量(≤0.18%)的前提下,适当提高了锰含量(1.2%~1.6%),从而在增加材料强度的同时提高了缺口韧性值;对硫(≤0.01%)、磷(≤0.02%)的含量控制更为严格,以进一步削弱硫、磷的脆化作用;对铜的含量(≤0.3%)适当进行了控制,虽然适量的铜有利于提高耐大气腐蚀,并通过强化铁素体提高钢的强度,但过高的铜含量会在热加工时出现热脆;合金中允许加入的镍含量(≤2%)比较高,镍通过铁素体固溶强化使强度适度提高,同时也使缺口韧性稍有提高,此外,含铜钢中加入镍可以克服热脆现象,并可提高钢的耐腐蚀性能;由于硅除了增强耐大气腐蚀性能外,还能够通过铁素体硬化适度提高强度,因此,适当提高了硅含量(0.2%~0.5%);适当放宽了钼含量(≤0.6%),通过其对淬透性的强烈影响而产生一定量的下贝氏体和(或)回火马氏体等低温相变产物,而通常这些产物在提高钢的强度的同时还能够保持高的韧性值。
对于低合金高强度结构钢的焊接来说,加热峰值温度(及宽度)或t8/5值均反映了焊接热输入的大小,并可能成为导致最邻近熔合线处奥氏体晶粒粗大的主要原因。研究表明[8],当热输入为1kJ/mm时,
3结论
(1)在较低峰值温度或较短t8/5的条件下,
S890钢焊接热影响区的韧性及硬度要高于较高峰
值温度或较长t8/5条件下的值。其原因在于当焊接热输入由低向高变化过程中,钢的显微组织由回火马氏体转变为铁素体和珠光体,并伴随了奥氏体晶粒的粗化。
(2)虽然由第二焊道产生的热影响区与第一焊道产生的热影响区相互叠加,此区域内,原始组织被重新回火或部分再相变和再冷却,但由于涉及的重叠区域有限,对S890钢性能的影响不大。
(3)在实际焊接中,热输入在一定范围内的变化对S890钢强度的影响不是很大,但对热影响区的塑韧性的影响比较明显,其规律仍符合随着热输入的增加,钢的塑性降低。参考文献:
[1][2]
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t8/5为15s或更低;当热输入为5kJ/mm时t8/5为30s;当热输入为40kJ/mm时,t8/5为200s,相应的原
始奥氏体晶粒也从50μm变化到250μm。同时,由于S890的成分特点,显微组织将发生自回火马氏体转到铁素体和珠光体的变化。所以,在较低峰值温度或较短t8/5的条件下,钢的韧性及硬度要高于较高峰值温度或较长t8/5条件下的韧性及硬度。
在多道次焊接过程中,由第二焊道产生的热影响区与第一焊道的热影响区相互叠加,从而出现了部分地和充分地再加热区,其中最主要的是亚临界和中间临界再加热晶粒粗化热影响区,在此区域内,原始组织被重新回火或部分再相变和再冷却。但由于涉及的重叠区域有限,在大多数情况下对性能的影响不大,表4硬度值的变化印证了这一点。
和模拟实验不同,在实际焊接中焊接热输入的
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182HotWorkingTechnology2010,Vol.39,No.17
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