400MPa级超细晶粒钢的焊接(2)

　2焊　接　学　报第22卷

下热影响区粗晶区的组织和性能。

(2)冷却速度固定t8/5=5s,改变峰值温度Tp从1400～650℃,模拟在同一焊接热输入条件下,焊接热影响区不同部位的组织和性能。

焊接热模拟试验结果如图1所示。图1a为焊接热输入对粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸的影响,在峰值温度为1350℃时,随着t8/5逐渐增加,即随着焊接热输入的增加,热影响区粗晶区的原奥氏体粒径不断增加,当t8/5为20s时,奥氏体粒径达到170μm,这说明超细晶粒钢焊接热影响区晶粒长大倾向严重,奥氏体粒径受t8/5的影响很大,在条件允许的情况下,应尽可能采用低热输入焊接,加快焊接冷却速率。图1b为t8/5=5s

时峰值温度对原始奥氏体晶粒尺寸的影响,当Tp介于1100～1200℃时,奥氏体粒径明显开始粗化,可把这个温度区间作为SS400钢的粗化温度。当Tp>1350℃时,奥氏体晶粒不再继续粗化,而奥氏体晶粒有所减小,这有可减小。图1c、d的数据可以得出:t5,

t8/5=3s时,硬度最大。当t8/5=5s时,Tp的升高,其显微硬度逐渐增加,当Tp=1400℃时,其硬度达到最大。经t8/5=5s,不同峰值温度的焊接热模拟后,SS400钢的整个热影响区硬度都不低于母材,于是可以预言:当t8/5=5s时,SS400钢的热影响区不会出现软化现象。

3　400MPa级超细晶粒钢的脉冲MAG

焊接适用性研究

将试板对接,压紧在镶有成形铜条的工作台上,采用95%Ar+5%CO2(质量分数)气体保护进行低热输入脉冲MAG焊接。三种规范下的SS400钢脉冲MAG焊接规范及其相对应的焊接接头的拉伸性能列于表3。

表3　SS400脉冲MAG焊接规范及接头拉伸

试验结果(全部断在母材)

Table3　PulseMAGweldingparametersandmechanicaltestresultsoftheweldedjoints

(allrupturedatbasemetal)

JointnumberI

U

v

t5

-1

σb

/MPa480480485

σS

/MPa360350355

δ5

(%)242826

/A/V828

/( s6.56.5

　　7

510

因超细晶粒钢主要是在形变条件下获取细晶

的,不能通过热处理手段来恢复,所以焊后HAZ会出现软化,尤其当高热输入时,就更加明显。不过这种局部软化对接头整体强度的影响是受其它因素控制的,如局部软化区的宽度、板厚和焊缝强度匹配等因素。三种规范下的SS400接头拉伸均断在母材,说明至少当t8/5<10s时,SS400钢接头中的HAZ不存在软化问题。从接头的硬度分布(图2)也可看出SS400钢5号接头的热影响区不存在软化问题,这一点与焊接热模拟试验结果一致。

图2　5号接头中部的硬度分布

Fig.2　HardnessdistributionoverjointNo.5

在焊接热影响区的粗晶区晶粒长大严重,如图3

所示。其组织以贝氏体为主,沿原奥氏体晶界,有较多的侧板条铁素体,这样的组织韧性水平往往较低。

为评估热影响区的韧性水平,从焊接试板上取样进行V型缺口冲击试验,试样尺寸为2.5mm×10mm×55mm,取样位置如图4所示,试验结果列于表4。

图1　400MPa级钢焊接热模拟试验结果

Fig.1　Weldingthermalsimulationtestresults