高強(qiáng)鋼焊縫金屬組織和性能的研究.pdf

1、本文通過X70管線鋼用藥芯焊絲研究焊縫金屬低溫沖擊韌性不穩(wěn)定及出現(xiàn)低值的原因。通過X120管線鋼用金屬粉芯焊絲研究了Si和Cu元素對(duì)X120管線鋼焊縫金屬組織和性能的影響。
　　本課題實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分：
　　（1）X70管線鋼用藥芯焊絲焊縫金屬組織、拉伸性能和沖擊性能的研究。采用平焊（PC2048）、立向下（PC2049）、立向上（PC2224）三種不同的焊接位置，進(jìn)行多層多道焊接。在焊接接頭中間取1個(gè)拉伸試樣和10個(gè)分別相

2、鄰的沖擊試樣，分別進(jìn)行室溫拉伸和低溫（-40℃）沖擊試驗(yàn)。
　　（2）X120管線鋼焊縫金屬組織及力學(xué)性能分析。設(shè)計(jì)一組X120管線鋼用焊絲成分，并在此焊絲成分的基礎(chǔ)上修改Si和Cu的含量，得到Cu元素含量是0.05wt.％時(shí)，Si元素含量分別為0.4wt.%、1.2wt.%、2.0wt.%；Si元素含量為0.4wt.%時(shí)，Cu元素含量是0.05wt.%、0.2wt.%的四組成分相互對(duì)比的焊縫金屬試樣。分別進(jìn)行不同溫度（20℃、-

3、50℃、-80℃、-110℃、-196℃）的拉伸實(shí)驗(yàn)和不同溫度（20℃、-50℃、-80℃、-110℃、-196℃）的沖擊實(shí)驗(yàn)。用OM和SEM對(duì)焊縫金屬的微觀組織、拉伸和沖擊試樣的斷口進(jìn)行分析，用Image J軟件測(cè)量沖擊斷口上的三個(gè)微觀參數(shù)。
　　第一部分研究結(jié)果表明低溫沖擊韌性波動(dòng)且出現(xiàn)低值的原因有如下幾方面：
　　(1)焊縫中存在粗大晶粒，解理起裂于粗大晶粒區(qū)且晶粒越粗大韌性越低。
　　(2)夾雜物是解理斷裂的起

4、裂源，當(dāng)沖擊試樣開缺口部位剛好有夾雜、裂紋等缺陷存在時(shí)，裂紋擴(kuò)展過程中，遇到這些缺陷，沖擊韌性值會(huì)急劇降低。
　　(3)起裂源距離沖擊試樣缺口根部越近時(shí)，應(yīng)力達(dá)到臨界值的載荷越小，對(duì)應(yīng)韌性越低。綜上，焊縫金屬低溫沖擊韌性不穩(wěn)定出現(xiàn)低值的根本原因是沖擊試樣開缺口所在平面夾雜等焊接缺陷與多道焊焊縫金屬柱狀晶區(qū)粗大的晶粒重合，成為其最薄弱的環(huán)節(jié)，且重合位置距缺口尖端越近沖擊功越低。
　　第二部分研究結(jié)果表明：
　?。?）在碳

5、含量很低的情況下（0.06wt.%），Si元素也能促進(jìn)板條貝氏體的形成，Si元素從0.4wt.%增加到2.0wt.%，焊縫金屬由塊狀鐵素體+粒狀貝氏體為主轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l貝氏體+少量馬氏體組織為主；焊縫金屬力學(xué)性能整體變化趨勢(shì)是強(qiáng)度增加，塑性和韌性降低。當(dāng)Si元素含量為2.0wt.%時(shí)，焊縫金屬部分拉伸試樣的拉伸性能變差，焊縫金屬中有氫致裂紋，原因是焊縫金屬中有氫元素富集，焊縫金屬中未回火的馬氏體組織又對(duì)氫致裂紋有較高的敏感性。
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