含Ti高强度用钢焊接HAZ性能分析.pdf

含Ti 高强度用钢焊接HAZ 性能分析 吕冬，付魁军，翟晓莉，及玉梅 （ 鞍钢技术中心 辽宁 鞍山 114009 ） 摘要：本文运用热模拟技术，模拟了在不同加热温度，不同t8/5 时间的条件下， 含Ti 低合金高强钢焊接HAZ 的软化情况，经过金相和透射电镜的分析，高温区 基体中的TiC 溶解是造成软化的直接原因，贝氏体基体分解增加了软化程度。随 焊接冷却速度降低，软化趋势增强。 关键词：热模拟； Ti ； HAZ ；软化；焊接 1、前言： 随着集装箱运输业的迅猛发展，对集装箱制造用钢板提出了更高的要求。不 仅要求钢板的屈服强度大幅度提高，达700MPa 以上，抗拉强度不低于800MPa, 而且应具有良好的成型性能。通过组织强化和 Ti 的沉淀强化是该类钢的理想生 产方法。但在焊接过程中，含 Ti 沉淀强化粒子会在焊接热循环的作用下重新发 生溶解，致使高强钢焊接热影响区出现软化现象，造成焊接接头承载能力下降。 正确认识第二相粒子的溶解与析出行为，通过焊接工艺的合理调整，尽量控制软 化程度是焊接工作者需着重考虑的问题。本文通过运用热模拟技术分析钢板焊接 HAZ 区强度下降的原因，明确了软化趋势，考察不同的冷却速度即不同焊接工 艺对软化影响的程度，为实际焊接工艺提供选择依据。 2、试验材料及性能 试验材料为实验室50Kg 小炉冶炼钢，经过实验轧机轧制成厚度为4.5mm 的 板材。其化学成份中含Ti 约0.7~1.2% ，并有一定含量的Mn 、Nb 、Mo 等合金元 素。力学性能如表 1 所示。按 IIW 标准计算碳当量为 0.43% ，冷裂敏感系数为 0.186% 。 表1，钢板的力学性能 Rp0.2 ，MPa Rm ，MPa A ，% 纵向 750 、760 860、850 23.5、18.0 3 、试验方法 将钢板加工成 100mm×11mm×4.5mm 的板形试样，在Gleeble3800 热模拟 实验机进行不同峰值温度和不同冷却速度的焊接热循环模拟试验。加热速度：200 ℃/s ；加热峰值温度分别设置为 1350℃、1250℃、850℃、700 ℃、600 ℃，800 ℃至500℃的冷却时间分别设置为8S、15S、25S 、40S 。模拟结束后进行常温拉 伸试验，确定不同条件下的软化趋势。同时，对试样进行金相观察；利用TECHNAI G2 透射电镜进行TEM 分析。 316 3 ．1、实验结果及分析 图1 为t8/5 时间15s 时不同加热峰值温度下焊接HAZ 区的拉伸性能。由试验 结果可以看出，峰值温度大于850℃后，强度明显地下降。850℃时试验值最低， 抗拉强度为755MPa ，屈服强度为635MPa 。在700℃强度最高，此时屈服强度和 抗拉强度表现出最大值，分别为840MPa、890 MPa 。可见在高温区即850℃以 上的温度区域内，该钢表现出软化现象，本试验中软化程度最大处为加热峰值为 850℃时，此时抗拉强度约为母材的84 ％，屈服强度约为母材的87 ％。 图2 为加热峰值温度1350℃时，在不同的冷却速度下即不同T8/5 时间下的试 验结果。由图看出，在不同的t8/5 时间下即不同冷却制度下，焊接HAZ 区均出现 软化现象，并且随冷却时间的增加，软 化程度也逐渐严重。表明通过焊接工艺 1000 Rel 的调整可以控制软化程度的大小。从热 900 Rm 模拟结果来看，在t8/5 时间大于25s 时， 钢板的强度相对母材的变化较大，在 a 800 P t8/5 为40s 时，抗拉强度约为715 MPa ， M 屈服强度约为640 MPa 。 ， 700 在加热峰值温度为700℃时，在不 度600 同