高強(qiáng)鋼雙光束熱絲多層焊工藝及接頭組織性能研究.pdf

1、采用較小功率激光對(duì)厚板低合金高強(qiáng)鋼進(jìn)行填絲多層焊，熱變形小，還可通過(guò)調(diào)節(jié)焊絲成分來(lái)改善焊縫組織性能，節(jié)約了成本，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用背景。但是，焊縫成形不穩(wěn)定、未熔合和氣孔問(wèn)題一直難以解決。
　　本文針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)并改進(jìn)了適合于厚板雙光束填絲多層焊的窄間隙坡口尺寸，采用雙光束熱絲多層焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16mm厚11CrNi3MnMoV低合金高強(qiáng)鋼的可靠連接，消除了未熔合和氣孔缺陷。并重點(diǎn)對(duì)接頭的斷裂行為以及激光重熔、熱處理

2、作用下焊縫各區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析。
　　在以往激光多層焊的基礎(chǔ)上，本文從多層焊能量合理利用與分配的角度優(yōu)化的焊接工藝規(guī)范，研究了焊接線能量、層間保溫和熱絲對(duì)焊縫宏觀成形的影響，闡述了雙光束熱絲焊過(guò)程的能量分配原則與作用原理。
　　采用雙光束熱絲多層焊工藝焊接低合金高強(qiáng)鋼獲得的接頭強(qiáng)度基本都高于母材強(qiáng)度。本文利用掃描電鏡和能譜對(duì)焊縫斷口韌窩形貌與第二相粒子進(jìn)行了細(xì)致分析，闡明了未熔合缺陷、第二相粒子等對(duì)接頭性斷裂行為

3、的影響規(guī)律。硬度測(cè)試結(jié)果標(biāo)表明，焊縫硬度高于母材，硬度峰值出現(xiàn)在熱影響區(qū)的熔合區(qū)附近。經(jīng)歷再熱作用的內(nèi)層焊道硬度值稍低于末層硬度值。
　　在金相觀察的基礎(chǔ)上，深入分析了激光二次重熔和急熱急冷熱循環(huán)下接頭的宏觀和微觀組織特征。激光多層焊的HAZ組織主要是板條馬氏體，其晶粒明顯細(xì)化，粗晶區(qū)僅占熱影響區(qū)的1/4左右。根據(jù)加熱狀態(tài)不同，將焊縫區(qū)組織劃分為三個(gè)典型區(qū)域：激光填絲焊原始焊縫組織：由貝氏體、針狀鐵素體和少量低碳馬氏體組成；經(jīng)歷激

4、光二次重熔的焊縫組織：主要由粒狀貝氏體和針狀鐵素體組織組成；經(jīng)歷熱處理后的焊縫組織：主要由貝氏體正火組織和貝氏體回火組織組成。此外，焊縫中存在大量的相互平行且緊密排列的鐵素體束。
　　利用能譜分析研究了焊縫主要合金元素的分布規(guī)律。宏觀上，由頂層到底層含量逐漸增多；微觀上，合金元素主要分布在α-Fe的間隙處。通過(guò)對(duì)焊縫進(jìn)行XRD衍射分析，確定焊縫中物相種類、含量以及不同工藝下晶格參數(shù)的變化，為研究各工藝焊縫合金元素固溶強(qiáng)化效果提供了