超细晶粒钢的焊接方法及接头组织特征.pdfVIP

维普资讯 焊管 ．第30卷第2期 ．2007年3月 ·39· ●应 用 与 开 发 超细晶粒钢的焊接方法及接头组织特征 张贵锋，苗慧霞，张建勋，裴 怡，肖克民，杨永兴 (西安交通大学焊接研究所，西安710049) 摘 要：作为新一代高性能钢铁结构材料代表的超细晶粒钢 ，因其晶粒的超细化从而实现了 性能的强韧化，但在焊接时，面临的最大障碍是热影响区晶粒过度长大。系统分析 了超细晶粒 钢焊接接头的组织特征和焊接性，对超细晶粒钢焊接方法进行了新的分类：组织保存型焊接工 艺与同性能焊接工艺。介绍并讨论了各种焊接方法与焊接接头组织的特征，以期为新型焊接 工艺的开发、热影响区组织控制及焊接接头性能预测提供借鉴。 关键词 ：超细晶粒钢 ；焊接方法；非平衡组织；HAZ粗化 ；HAZ软化 ；组织控制 中图分类号：TG44 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3938(2007)02—0039—05 O 前 言 50％)，成功制备出晶粒为3～5 m、厚2～15nlnl、 幅宽600～900mln、强度 500～600MPa的UFG 新一代钢铁材料具有超净、超细、超匀 (三 钢…。国内的主要大中型钢铁公司如鞍钢、宝 超)的内在特征，其中晶粒超细化(目标粒径 1—5 钢、攀钢、武钢等均有成功开发出超细晶粒钢的报 m)是实现将钢材韧性 (严格讲是降低韧／脆转变 道 。。“J，目前已尝试大批量工业应用。例如，鞍 温度)、强度(严格讲是屈服强度)、使用寿命 (主 钢 已为一汽提供了数千吨的超细晶粒钢板 ¨，为 要体现在抗疲劳裂纹萌生能力)均提高一倍，并 减轻汽车质量、节约燃油、降低排放创造了条件。 尽量少用合金元素以降低碳当量，改善焊接性并 可以乐观地预计，UFG钢作为我国各工业领域传 利于循环利用 以降低对环境损害 的主要途 统热轧低碳钢的更新换代钢种，其大面积工业化 径 J。作为新一代高性能钢铁结构材料代表的 应用的前景十分喜人。 超细晶粒钢(UFG钢 ，UltraFineGrainedSteels)。。， 但正是由于新一代钢铁材料晶粒极度细化的 其强化思路具有鲜明的特点，即通过晶粒的超细 原因，焊接时面临的最大障碍是热影响区(HAZ) 化同时实现强韧化，完全不同于传统的以添加合 晶粒过度长大，当热影响 区粗晶区 (CGHAZ， 金元素与热处理为主要手段的强化思路。与传统 CoarseGrainHeatAffectedZone)较宽时，因拘束 控轧控冷钢(TMCP钢，ThermoMechanicalControl 强化效果减弱而在 CGHAZ同时出现软化。基于 Process)E7J相比，其制备工艺有两大特点 ：① 上述背景，笔者将在本文中系统分析 UFG钢的焊 TMCP钢轧制温度常在800oC以上，而UFG钢轧 接性，介绍并讨论各种焊接方法与焊接接头组织 制温度更低；②轧制压下量更大。在如此低的轧 的特征，以期为新型焊接工艺的开发、热影响区组 制与相变温度下能与贝氏体竞争生成超细化铁素 织控制及性能预测提供借鉴。 体晶粒的机理主要是形变诱导铁素体相变(DIFY， Deformati0nInducedFerriteTransformation) 。 1 超细晶粒钢的组织特征与焊接性分析 在 UFG钢的工业生产与应用方面，2001年， 日本中山制钢所采用与川崎重工合作开发的能附 1．1 超细晶粒钢的组织特征 带产生剪切应变的高压下率压延机 (压下率超过 与粒径在5～10 m的TMCP钢相比，UFG钢 陕西省自然科学基金资助项 目(2005El16)