超高強鋼高鉻鎳奧氏體焊材低強匹配焊接性研究.pdf

1、強度等級超過700 MPa，厚度大于50 mm的超高強鋼厚板在大拘束度條件下焊接時，采用常規(guī)的諸如預熱、后熱等工藝措施仍無法避免冷裂紋的產(chǎn)生。為解決超高強鋼厚板大拘束結(jié)構(gòu)冷裂紋問題，考慮采用低強匹配焊接方式，為此本課題自行研制了強度低于母材的高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊絲。本文從應力、組織性能、抗裂性試驗等方面對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，研究了等強匹配(同種焊材)和低強匹配(奧氏體焊材)條件下工件的殘余應力和變形。結(jié)果表明，低強匹配條件下工件的等效殘余應力和縱向殘余應力明顯小于等強匹配，低強匹配條件下工件的殘余變形略大于等強匹配。利用有限元軟件MARC研究了堆焊模型下不同預熱溫度對工件殘余應力的影響。隨著預熱溫度的增加，焊接殘余應力逐漸下降。等強匹配條件下，預熱溫度對焊縫及熱影響區(qū)的殘余應力均有明顯的影響，對遠離焊縫的母材

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

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，細晶區(qū)為細小的馬氏體組織，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。
　　窗形抗裂試驗結(jié)果表明，采用奧氏體焊材焊接低合金超高強鋼具有優(yōu)良的抵抗冷裂紋的能力。綜合上述研究結(jié)果，低強匹配條件