Q550+Q690異種鋼焊接接頭強(qiáng)韌性匹配研究.pdf

1、為加快國(guó)內(nèi)厚煤層高產(chǎn)高效生產(chǎn)的發(fā)展，煤炭開采對(duì)液壓支架的設(shè)計(jì)研制技術(shù)提出更高要求，尤其在液壓支架用高強(qiáng)鋼的焊接技術(shù)方面。強(qiáng)度級(jí)別越高的鋼種，焊接時(shí)易產(chǎn)生焊接裂紋，且焊接件強(qiáng)度降低等不足，尤其對(duì)于800MPa級(jí)別以上高強(qiáng)鋼而言，難以克服此類問題。實(shí)際中通常采用焊前預(yù)熱工藝，來預(yù)防焊接裂紋的產(chǎn)生，但由于工藝復(fù)雜會(huì)提高焊接成本。同時(shí)，焊材的合理匹配，能有效減小煤機(jī)行業(yè)的高強(qiáng)鋼和焊材等原材料的消耗。因此，本課題研究不預(yù)熱條件下，焊接接頭強(qiáng)韌性匹

2、配，這對(duì)推動(dòng)煤機(jī)行業(yè)和低合金高強(qiáng)鋼焊接的發(fā)展，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 采用80％Ar+20％CO2氣體保護(hù)焊方法，在不預(yù)熱條件下，焊接液壓支架用Q550+Q690低合金高強(qiáng)鋼，對(duì)焊接接頭的裂紋敏感性及強(qiáng)韌性匹配進(jìn)行研究，深入分析裂紋擴(kuò)展機(jī)制，焊接參數(shù)、焊絲及微觀組織對(duì)接頭強(qiáng)韌性的影響，并探討熱影響區(qū)失強(qiáng)的控制。
　　 進(jìn)行直Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)，對(duì)比不同強(qiáng)度匹配接頭的裂紋率，分析焊接熱輸入對(duì)裂紋率的影響，結(jié)果

3、表明，無(wú)論接頭低強(qiáng)或高強(qiáng)匹配，焊接熱輸入應(yīng)控制在12～18kJ/cm范圍內(nèi)。采用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)觀察裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。裂紋啟裂于Q690側(cè)焊縫根部熔合區(qū)，沿“之”字型擴(kuò)展，焊縫金屬中聚集程度較高的第二相粒子，促進(jìn)裂紋快速擴(kuò)展。第二相粒子作為微裂紋的起源，引起次級(jí)裂紋的形核擴(kuò)展。
　　 拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明，低強(qiáng)匹配ER50-6，MK·G60-1接頭的抗拉強(qiáng)度相差不多，但后者的塑韌性明顯優(yōu)于前者。采用SEM分析

4、微觀斷口形貌，ER50-6焊絲焊縫的斷裂機(jī)制為韌窩+解理；而MK·G60-1焊絲的斷裂機(jī)制為韌窩+準(zhǔn)解理。采用ER50-6焊絲時(shí)，焊接熱輸入不應(yīng)過大，過大的熱輸入會(huì)導(dǎo)致Q690側(cè)熔合區(qū)斷口放射區(qū)呈現(xiàn)明顯的解理臺(tái)階，較大的解理刻面上有河流狀花樣，對(duì)應(yīng)的熔合區(qū)韌性較低。而MK·G60-1焊絲的Q550側(cè)熔合區(qū)，由于韌窩尺寸較大且深，對(duì)應(yīng)的韌性值比ER50-6焊絲Q550側(cè)熔合區(qū)要高。
　　 采用光學(xué)顯微鏡觀察接頭顯微組織，低強(qiáng)匹配M

5、K·G60，MK·G60-1焊縫金屬中Mo、Cu、Cr、Ti等合金元素能有效地抑制先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，而對(duì)針狀鐵素體的形核長(zhǎng)大有促進(jìn)作用。高強(qiáng)匹配MK·GHS70焊縫組織中除了含有大量貝氏體，細(xì)小的針狀鐵素體組織外，還含有塊狀鐵素體。
　　 采用SEM、透射電鏡(TEM)、能譜分析儀分析針狀鐵素體形核，結(jié)果表明，由Ti、Mn、(Ti，Mn)、Al氧化物和Mn、Cu硫化物組成的復(fù)合物，可作為有效形核質(zhì)點(diǎn)。夾雜物的尺寸

6、范圍為0.4～0.8μm，間距大于3μm。針狀鐵素體能以有效形核質(zhì)點(diǎn)為中心，也可在初生鐵素體板條邊界誘發(fā)形核。鐵素體板條間的殘余奧氏體可提高焊縫的抗裂性。
　　 采用SEM，TEM觀察熱影響區(qū)組織及微觀斷口形貌，結(jié)果表明，馬氏體與貝氏體間大角度晶界，能有效地阻止裂紋的快速擴(kuò)展，提高熱影響區(qū)韌性。同時(shí)，這種大角度晶界，使得裂紋擴(kuò)展困難，會(huì)在放射區(qū)形成解理扇形花樣。而M-A組元的形態(tài)，含量，分布，尺寸等受焊接熱輸入影響較大。熱輸入過