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焊接實驗-焊接熱循環(huán)參數(shù)對組織性能的影響 |
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本文從以“高強度橋梁鋼模擬焊接熱影響區(qū)組織性能的研究”為課題,從幾個方面講述焊接熱循環(huán)工藝對組織性能的影響: a、不同t8/5對組織性能的影響;b、峰值溫度對組織性能的影響。 (1)實驗材料 實驗材料為首鋼冶煉軋制的厚度為30mm的Q460q?;瘜W成分見表3.4.1。 表3.4.1 實驗鋼化學成分 (質量,%)
對于Q460q鋼,在MMS-300熱力模擬實驗機上模擬鋼板所經(jīng)歷的焊接熱過程。試樣尺寸為11mm×11mm×55mm。模擬工藝分別為:a、加熱速度為100℃/s,冷卻速度t8/5=60s固定,改變峰值溫度從800℃到1350℃,模擬一定焊接熱輸入條件下焊接HAZ不同區(qū)域;b、加熱速度為100℃/s,峰值溫度1350℃固定,冷卻速度t8/5分別為30s、60s、100s、150s和200s,模擬不同熱輸入量條件下(E相當于38~117kJ/cm)的CGHAZ。 (3)實驗結果與分析 a、不同峰值溫度對組織性能的影響 圖3.4.1為不同峰值溫度下的模擬Q460q試樣的金相組織。從圖中可以看出當峰值溫度為800℃時(如圖3.4.1a),其組織為粗大的鐵素體、細小的鐵素體和細小的珠光體構成,這主要是由于在此溫度下,原始組織發(fā)生部分奧氏體化,原始組織中含碳量較高的珠光體和貝氏體發(fā)生奧氏體轉變,在隨后的冷卻過程中轉變成細小的鐵素體和珠光體,而原始組織中粗大的鐵素體則保留下來,致使此條件下的組織大小不一;當峰值溫度為900℃時(如圖3.4.1b)組織為細小的鐵素體和少量細小的珠光體,在此溫度下,原始組織全部奧氏體化,由于峰值溫度較低,在隨后的冷卻過程中轉變?yōu)榧毿〉蔫F素體和珠光體;當峰值溫度為1000℃和1100℃時(如圖3.4.1c、d)其組織組成為粒狀鐵素體組織和粒狀貝氏體。當峰值溫度為1200℃時(如圖3.4.1e),由于峰值溫度較高,相對冷卻速度較快,原始的奧氏體晶界保留下來,奧氏體晶粒內部開始出現(xiàn)不同位向的板條貝氏體, b、焊接熱循環(huán)不同位置對組織性能的影響 圖3.4.2為Q460q在不同熱輸入條件下焊接CGHAZ的金相組織。由圖中可以看出與母材相比,Q460q鋼在經(jīng)歷焊接熱循環(huán)后,晶粒嚴重粗化,而且在不同的熱循環(huán)條件下,隨著t8/5的變化,組織也發(fā)生變化。 當冷卻速度較快,即t8/5=30s時,生成的組織除少量的粒狀鐵素體外,主要為板條貝氏體和粒狀貝氏體。板條貝氏體、粒狀貝氏體和粒狀鐵素體均屬于奧氏體中溫轉變產(chǎn)物,形貌相似。板條貝氏體是由相互平行的鐵素體板條束構成,板條束由原始奧氏體晶界向晶內生長,在板條間分布著條狀和短棒狀的島狀組織,鐵素體基體為貝氏體鐵素體,島狀組織為M-A組元。粒狀貝氏體與板條貝氏體相比,二者的形態(tài)相似,只是粒狀貝氏體的貝氏體鐵素體基體的板條變寬甚至板條形態(tài)消失,島狀組織平行分布在基體上。粒狀鐵素體是通過轉變析出的塊狀先共析鐵素體,島狀物呈不規(guī)則形狀,無規(guī)則地分布在鐵素體基體上。 隨著冷卻速度的降低,當t8/5=60s時,原始的大角度奧氏體晶界逐漸消失,在原始奧氏體晶界上開始生成先共析鐵素體。晶粒內部仍然由板條貝氏體、粒狀貝氏體和粒狀鐵素體組成。隨著冷卻速度進一步降低,當t8/5=100s,150s和200s時試樣上粒狀貝氏體的島狀物的寬度逐漸變寬、長度逐漸變小,貝氏體鐵素體的 板條束相對變粗,條束間的位向關系不定,呈無規(guī)則分布狀態(tài),直至逐漸消失。除了粒狀貝氏體外,隨著冷卻速度的降低,沿奧氏體晶界析出的先共析鐵素體逐 漸變大。在γ/α 相變前沿的界面上,碳向奧氏體內部擴散,使周圍的奧氏體富碳,增加了奧氏體的穩(wěn)定性,導致相變溫度降低,相變驅動力較大,鐵素體和滲碳體獨立長大,組織中呈現(xiàn)出少量的灰黑色的團塊狀的珠光體。 |
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