超高強(qiáng)鋼高鉻鎳奧氏體焊材低強(qiáng)匹配焊接性研究.pdf

1、強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)700 MPa，厚度大于50 mm的超高強(qiáng)鋼厚板在大拘束度條件下焊接時(shí)，采用常規(guī)的諸如預(yù)熱、后熱等工藝措施仍無(wú)法避免冷裂紋的產(chǎn)生。為解決超高強(qiáng)鋼厚板大拘束結(jié)構(gòu)冷裂紋問(wèn)題，考慮采用低強(qiáng)匹配焊接方式，為此本課題自行研制了強(qiáng)度低于母材的高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊絲。本文從應(yīng)力、組織性能、抗裂性試驗(yàn)等方面對(duì)新研制的高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊絲焊接性做了研究，為新研制的奧氏體焊絲的應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。
　　采用有限元軟件MARC建立

2、了堆焊、單面多層多道焊、雙面多層多道焊三種模型，研究了等強(qiáng)匹配(同種焊材)和低強(qiáng)匹配(奧氏體焊材)條件下工件的殘余應(yīng)力和變形。結(jié)果表明，低強(qiáng)匹配條件下工件的等效殘余應(yīng)力和縱向殘余應(yīng)力明顯小于等強(qiáng)匹配，低強(qiáng)匹配條件下工件的殘余變形略大于等強(qiáng)匹配。利用有限元軟件MARC研究了堆焊模型下不同預(yù)熱溫度對(duì)工件殘余應(yīng)力的影響。隨著預(yù)熱溫度的增加，焊接殘余應(yīng)力逐漸下降。等強(qiáng)匹配條件下，預(yù)熱溫度對(duì)焊縫及熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力均有明顯的影響，對(duì)遠(yuǎn)離焊縫的母材

3、處的殘余應(yīng)力影響較??；低強(qiáng)匹配條件下，預(yù)熱溫度僅對(duì)熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力有明顯的影響，而對(duì)焊縫和遠(yuǎn)離焊縫的母材處的焊接殘余應(yīng)力影響較小。相同條件下，低強(qiáng)匹配可以降低預(yù)熱溫度甚至不預(yù)熱。
　　采用SZX12體視顯微鏡分析了不同保護(hù)氣體成分下采用奧氏體焊絲焊接低合金超高強(qiáng)鋼所得焊接接頭的宏觀形貌，確定了保護(hù)氣體成分為40％Ar+58%He+2%CO2時(shí)，可以獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。對(duì)該優(yōu)質(zhì)焊接接頭采用VHX-1000E正置式光學(xué)金相顯微鏡進(jìn)行組

4、織觀察分析，發(fā)現(xiàn)焊縫組織為單一的奧氏體組織，熔合區(qū)由顯微組織為單向奧氏體的“白亮帶”和顯微組織為奧氏體+馬氏體的后續(xù)熔化滯留層組成，熱影響區(qū)的粗晶區(qū)顯微組織為粗大的板條馬氏體，細(xì)晶區(qū)為細(xì)小的馬氏體組織，不完全重結(jié)晶區(qū)為馬氏體+回火索氏體混合組織。硬度分析結(jié)果顯示，硬度最大值出現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，焊縫的硬度值最小。
　　窗形抗裂試驗(yàn)結(jié)果表明，采用奧氏體焊材焊接低合金超高強(qiáng)鋼具有優(yōu)良的抵抗冷裂紋的能力。綜合上述研究結(jié)果，低強(qiáng)匹配條件