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

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●试验与研究●

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

史耀武１，韩准祥２

（１．北京工业大学材料学院，北京１０００２２；２．东方锅炉股份有限公司，四川自贡６４３００１）

摘

要：随着工程机械的大型化，需要采用８００ＭＰａ低合金高强度钢结构。为了保证焊接接头具有良好的韧

性，必须合理控制焊接热作用，避免焊接接头脆化。本研究采用热模拟试件，研究了焊接冷却时间及加热温度对

８００ＭＰａ低合金高强度钢焊接热影响区（ＨＡＺ）断裂韧性的影响及其显微组织特征。发现在ｔ８／５为１８ｓ时，ＨＡＺ具

有最好的断裂韧性。随着ｔ８／５的增加，奥氏体晶粒逐渐长大，马氏体的体积分数逐渐降低，粒状贝氏体的数量不断增加，断裂韧性逐渐下降。焊接接头各区的韧性分布是，过热区的断ｔ８／５大于４５ｓ，ＬＴ方向试件出现脆性失稳现象。裂韧性最好，两相区的断裂韧性最差，粗晶区的韧性优于细晶区。影响ＨＡＺ韧性的主要因素是贝氏体的形态和分布。研究结果为制定合理的焊接工艺和大型工程机械的断裂安全评定奠定基础。

关键词：低合金高强度钢；焊接接头；热影响区；工程机械；断裂韧性中图分类号：ＴＧ４０７

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－３８１４（２００６）１５－０００１－０４

ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＨＡＺＦｒａｃｔｕｒｅＴｏｕｇｈｎｅｓｓｆｏｒ８００ＭＰａＧｒａｄｅＨＳＬＡＵｓｅｄｆｏｒ

ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙ

ＳＨＩＹａｏ－ｗｕ１，ＨＡＮＺｈｕｎ－ｘｉａｎｇ２

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＤｏｎｇｆａｎｇＢｏｉｌｅｒＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｉｇｏｎｇ６４３００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｓｌａｒｇｅｓｃａｌｉｎｇ，，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ８００ＭＰａｇｒａｄｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｗａｌｌｏｙ（ＨＳＬＡ）ｓｔｅｅｌｓｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｇｏｏｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ，ｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｅｌｄｉｎｇｈｅａｔｉｎｐｕｔｉｓｎｅｅｄｅｄｔｏａｖｏｉｄｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓｏｆｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗｅｌｄｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｈｅａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｆｏｒａｎ８００ＭＰａｇｒａｄｅＨＳＬＡｓｔｅｅｌａｎｄｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ（ＨＡＺ）ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｕｓｉｎｇｔｈｅｒｍａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄＨＡＺｉｓｔｈｅｂｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｔｉｍｅｏｆｔ８／５ｉｓ１８ｓ．Ｗｉｔｈｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔ８／５，ａｕｓｔｅｎｉｔｅｇｒａｉｎｓｉｚｅｇｒｏｗｓ，ｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｖｏｌｕｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｇｒａｉｎｂａｉｎｉｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｉｆｔ８／５ｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎ４５ｓ，ｂｒｉｔｔｌｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｃｃｕｒｓｆｏｒｔｈｅＬＴｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＡｍｏｎｇｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｚｏｎｅｓｏｆＨＡＺ，ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｏｖｅｒｈｅａｔｚｏｎｅｉｓｔｈｅｂｅｓｔ，ｔｈａｔｏｆｄｕａｌｐｈａｓｅｚｏｎｅｉｓｔｈｅｌｏｗｅｓｔ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｃｏａｒｓｅｇｒａｉｎｚｏｎｅｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｆｉｎｅｇｒａｉｎｚｏｎｅ．ＴｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＨＡＺｉｓｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂａｉｎｉｔｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｌｌｂｅｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｓｃａｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨＳＬＡｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔ；ｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ；ｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ

随着我国国民经济的高速发展，大型运输机械和装载机械的需求猛增。如大型露天矿用６４～

加装载量，还要降低其自重，因而焊接性能优良的

８００ＭＰａ低合金高强度钢受到人们的青睐。

工程机械的服役条件十分恶劣，除了承受复杂的疲劳、冲击承载外，在严寒地区服役还要经受冬季低温作业的考验。对焊接材料的选择，除了工艺性能外，还要求焊接接头等强或焊缝强度低组配，焊缝金属ＡＫＶ（－４０℃）≥２７Ｊ。

在焊接热作用下，焊缝附近的母材会产生明显的组织和性能变化，甚至在ＨＡＺ引起局部脆

１５４ｔ装载机（载重卡车）、４～３５ｍ３正铲挖掘机、４０～１６８ｍ３拉铲挖掘机等。大型工程机械既要增

收稿日期：２００６－０５－２２

作者简介：史耀武（１９４０－），男，北京人，教授，哲学博士，北京工业大

学焊接研究所所长，中国焊接学会副理事长兼技术委员会主任；电话：０１０－６７３９２５２３；

Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｙｗ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ

《热加工工艺》２００６年第３５卷第１５期

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