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第28卷第6期2007年6月

焊接学报

TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION

Vol.28

June

No.62007

氧化物冶金钢CGHAZ中有益夹杂物的作用

李占杰，余圣甫1,雷毅2,姚芳

(1.华中科技大学材料科学与工程学院，武汉430074;2.中国石油大学机电学院，山东东营256001)

摘要：运用物理模拟技术研究了氧化物冶金钢焊接热影响粗晶区(CCHAZ)中有益夹杂物对显微组织的影响；用透射电镜观察了诱导针状铁素体形核的夹杂物，并用能谱仪分析了有益夹杂物的化学成分。结果表明，氧化物冶金钢CGHAZ的有益夹杂物为MnO,TiO,,SiO?和Al?O?的氧化物复合物，或氧化物与MnS,CuS或(Mn,Cu)S构成的氧硫复合物，有益夹杂物的直径为0.2～0.6μm。焊接过程中，氧化物冶金钢CGHAZ的有益夹杂物诱导针状铁素体多维形核并促进感生形核，CGHAZ针状铁素体互相连锁交织，晶粒明显细小，氧化物冶金钢CGHAZ的显微组织具有自身细化的能力。

关键词：氧化物冶金；有益夹杂物；针状铁素体

中图分类号：TG115.28文献标识码：A文章编号：0253-360X(2007)06-057-04

李占杰

0序言

1990年日本学者根据焊缝金属中的氧化夹杂物能促进针状铁素体形核，细化晶粒，提高焊缝金属的强度与韧度这一客观事实，提出了“氧化物冶金”的概念[1,2]。利用氧化物冶金技术，开发出了氧化物冶金高强度低合金钢，极大地提高了钢的强度与韧度。目前，关于氧化物冶金的研究，主要集中在不同夹杂物促进针状铁素体的形核机理方面[3]。尽管各种观点之间还存在分歧，但夹杂物在针状铁素体形核过程中的作用得到普遍认同。

氧化物冶金高强度低合金钢主要采用大热输入自动焊，焊接过程中焊接热影响区中的有益夹杂物有何作用，有益夹杂物对热影响区粗晶区的显微组织有何影响，有关大热输入焊接氧化物冶金高强度低合金钢CGHAZ中有益夹杂物的性质与作用的研究报道还不多见。因此运用物理热模拟技术，研究氧化物冶金钢CGHAZ中有益夹杂物的作用，为氧化物冶金钢的研发和高强度低合金钢焊接热影响区晶粒细化提供基本数据和理论依据。

1试验

为了研究氧化物冶金钢焊接粗晶区有益夹杂物

收稿日期：2006-07-19

基金项目：国家自然科学基金和上海宝山钢铁公司联合资助项目

的作用，试验选用厚度为20mm的X70管线钢板，直径为φ4.8mm的BD·FCB-1W焊丝，焊剂为NSH-55E的烧结焊剂，进行埋弧自动焊焊接。焊接工艺参数为焊接电流I=780A,电弧电压U=36V,焊接速度v=365mm/min。

焊丝与焊剂根据试验要求进行匹配，以获得焊缝金属中有满足试验要求的有益夹杂物，焊缝金属就成为氧化物冶金钢，其化学成分与力学性能如表1和表2所示。将焊接后的钢板沿焊缝金属纵向加工成为11mm×11mm×100mm的热模拟试样，热模拟试样切取部位如图1所示。

表1氧化物冶金钢的化学成分(质量分数，%)

Table1Chemicalcompositionofoxidesmetallurgysteel

GSiMnPSMoCuTi0Fe

0.070.301.470.0130.0070.010.010.0030.008余量

表2氧化物冶金钢的力学性能

Table2Mechanicalpropertiesofoxidesmetallurgystee

屈服强度

抗拉强度

断后伸长率断面收缩率冲击吸收功

Ra/MPa

Rm/MPa

A(%)z(%)Akv(0℃)/J

585

655

2261185

将热模拟试样放入GLEEBLE—1500热模拟试验机中，首先在5s内把试样加热到1300℃,并保温15s;再在5s内冷却到800℃,然后在10s内冷却到500℃,最后空冷，模拟氧化物冶金钢大热输入焊接热影响粗晶区经历的热循环过程。

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图1热模