MMS系列热力模拟实验机

联系电话：024-83689715 13066628868

焊接实验-焊接热循环参数对组织性能的影响

       本文从以“高强度桥梁钢模拟焊接热影响区组织性能的研究”为课题，从几个方面讲述焊接热循环工艺对组织性能的影响： a、不同t8/5对组织性能的影响；b、峰值温度对组织性能的影响。
（1）实验材料
       实验材料为首钢冶炼轧制的厚度为30mm的Q460q。化学成分见表3.4.1。
       表3.4.1 实验钢化学成分（质量，％）

No.	C	Si	Mn	P	S	Nb	Ti	Cu	Cr	Ni	V	Mo
Q460q	0.085	0.36	1.42	0.010	0.003	0.034	0.012	0.014	0.023	0.007	0.066	0.001

（2）实验方法
       对于Q460q钢，在MMS-300热力模拟实验机上模拟钢板所经历的焊接热过程。试样尺寸为11mm×11mm×55mm。模拟工艺分别为：a、加热速度为100℃/s，冷却速度t8/5＝60s固定，改变峰值温度从800℃到1350℃，模拟一定焊接热输入条件下焊接HAZ不同区域；b、加热速度为100℃/s，峰值温度1350℃固定，冷却速度t8/5分别为30s、60s、100s、150s和200s，模拟不同热输入量条件下（E相当于38～117kJ/cm）的CGHAZ。
（3）实验结果与分析
       a、不同峰值温度对组织性能的影响
       图3.4.1为不同峰值温度下的模拟Q460q试样的金相组织。从图中可以看出当峰值温度为800℃时（如图3.4.1a），其组织为粗大的铁素体、细小的铁素体和细小的珠光体构成，这主要是由于在此温度下，原始组织发生部分奥氏体化，原始组织中含碳量较高的珠光体和贝氏体发生奥氏体转变，在随后的冷却过程中转变成细小的铁素体和珠光体，而原始组织中粗大的铁素体则保留下来，致使此条件下的组织大小不一；当峰值温度为900℃时（如图3.4.1b）组织为细小的铁素体和少量细小的珠光体，在此温度下，原始组织全部奥氏体化，由于峰值温度较低，在随后的冷却过程中转变为细小的铁素体和珠光体；当峰值温度为1000℃和1100℃时（如图3.4.1c、d）其组织组成为粒状铁素体组织和粒状贝氏体。当峰值温度为1200℃时（如图3.4.1e），由于峰值温度较高，相对冷却速度较快，原始的奥氏体晶界保留下来，奥氏体晶粒内部开始出现不同位向的板条贝氏体，

板条贝氏体和粒状贝氏体这两种形态的贝氏体组织交错生成，体现为粒状贝氏体对板条贝氏体起到了分割作用。
b、焊接热循环不同位置对组织性能的影响
       图3.4.2为Q460q在不同热输入条件下焊接CGHAZ的金相组织。由图中可以看出与母材相比，Q460q钢在经历焊接热循环后，晶粒严重粗化，而且在不同的热循环条件下，随着t8/5的变化，组织也发生变化。
       当冷却速度较快，即t8/5＝30s时，生成的组织除少量的粒状铁素体外，主要为板条贝氏体和粒状贝氏体。板条贝氏体、粒状贝氏体和粒状铁素体均属于奥氏体中温转变产物，形貌相似。板条贝氏体是由相互平行的铁素体板条束构成，板条束由原始奥氏体晶界向晶内生长，在板条间分布着条状和短棒状的岛状组织，铁素体基体为贝氏体铁素体，岛状组织为M－A组元。粒状贝氏体与板条贝氏体相比，二者的形态相似，只是粒状贝氏体的贝氏体铁素体基体的板条变宽甚至板条形态消失，岛状组织平行分布在基体上。粒状铁素体是通过转变析出的块状先共析铁素体，岛状物呈不规则形状，无规则地分布在铁素体基体上。
       随着冷却速度的降低，当t8/5＝60s时，原始的大角度奥氏体晶界逐渐消失，在原始奥氏体晶界上开始生成先共析铁素体。晶粒内部仍然由板条贝氏体、粒状贝氏体和粒状铁素体组成。随着冷却速度进一步降低，当t8/5＝100s，150s和200s时试样上粒状贝氏体的岛状物的宽度逐渐变宽、长度逐渐变小，贝氏体铁素体的

板条束相对变粗，条束间的位向关系不定，呈无规则分布状态，直至逐渐消失。除了粒状贝氏体外，随着冷却速度的降低，沿奥氏体晶界析出的先共析铁素体逐渐变大。在γ/α 相变前沿的界面上，碳向奥氏体内部扩散，使周围的奥氏体富碳，增加了奥氏体的稳定性，导致相变温度降低，相变驱动力较大，铁素体和渗碳体独立长大，组织中呈现出少量的灰黑色的团块状的珠光体。