800MPa超細(xì)晶粒鋼焊接接頭組織和性能控制.pdf

1、本文通過數(shù)值模擬與實(shí)際試驗(yàn)相結(jié)合，對微碳低合金800MPa超細(xì)晶粒鋼在不同焊接熱循環(huán)作用下接頭的組織和性能變化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）對800MPa超細(xì)晶粒鋼焊接接頭性能進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：焊接 HAZ各區(qū)硬度均低于母材，并存在兩個(gè)明顯軟化區(qū)，一個(gè)是熔合線附近的過熱區(qū)，另一個(gè)是不完全相變區(qū)，其最大軟化幅度達(dá)到28.5％；在本實(shí)驗(yàn)焊接工藝下，800MPa超細(xì)晶粒鋼焊接接頭強(qiáng)度比母材低10%，拉伸試驗(yàn)斷裂部

2、位在熔合線附近的過熱區(qū)。
　?。?）對800MPa超細(xì)晶粒鋼焊接HAZ各區(qū)組織進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)：過熱區(qū)主要組織結(jié)構(gòu)為粗大的板條狀鐵素體和超低碳貝氏體，這也是造成過熱區(qū)軟化，引起接頭強(qiáng)度和韌性下降的主要原因；相變重結(jié)晶區(qū)主要組織是正火后形成的較細(xì)小的針狀鐵素體和貝氏體組織，強(qiáng)度高并且韌性好；由于出現(xiàn)大量強(qiáng)度較低的塊狀鐵素體，原始母材形變晶粒再結(jié)晶，以及來自于控制軋制和低溫相變的位錯(cuò)密度大大降低等原因，不完全相變區(qū)強(qiáng)度明顯低于母材，但

3、組織分布均勻，綜合力學(xué)性能好，拉伸時(shí)易產(chǎn)生加工硬化，使強(qiáng)度明顯提高。
　?。?）運(yùn)用ANSYS有限元模擬軟件，首次建立了800MPa超細(xì)晶粒鋼TIG焊接熱源的數(shù)值模型；在與實(shí)際試驗(yàn)相同的工藝條件下對焊接過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了焊接溫度場分布和HAZ不同區(qū)域的焊接熱循環(huán)曲線；并通過焊接熱循環(huán)曲線獲得了給定焊接工藝條件下過熱區(qū)的t8/5冷卻時(shí)間。模擬結(jié)果表明：采用較小的焊接熱輸入量，可以減小 HAZ尤其是過熱區(qū)的寬度，同時(shí)可以縮短過

4、熱區(qū)的t8/5冷卻時(shí)間，使其獲得理想組織形態(tài)和晶粒尺寸，進(jìn)而提高接頭性能。
　?。?）針對800MPa超細(xì)晶粒鋼焊接過程中存在的HAZ過熱區(qū)軟化和性能下降問題，著重分析研究了 t8/5對 HAZ過熱區(qū)組織和性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明：當(dāng)t8/5＜10s時(shí)，盡管過熱區(qū)晶粒尺寸比原始母材相比有所長大，但內(nèi)部組織以針狀鐵素體和貝氏體為主，具有較好的強(qiáng)度和韌性，因此焊接接頭整體強(qiáng)度與母材相比差距不大；隨著 t8/5的增加，當(dāng)t8/5>11s