焊接熱循環(huán)對Fe--Cr--Ni--Mo系高強(qiáng)鋼組織與力學(xué)性能的影響.pdf

1、深海工程裝備逐漸成為海工裝備的主流發(fā)展方向，用于制造深海海工裝備關(guān)鍵部件的高強(qiáng)度海工鋼必須具備良好的低溫強(qiáng)韌性和焊接性。中國科學(xué)院金屬研究所自主研發(fā)了一種Fe-Cr-Ni-Mo系合金鋼，在-50℃下測試得到的Charpy-Ⅴ型沖擊功達(dá)89J，室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)1224MPa，具備在海工結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用條件。焊接是海工結(jié)構(gòu)主要制造方法之一，因此有必要分析該材料的焊接性，為其在海工結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供依據(jù)。本文圍繞該新型高強(qiáng)鋼的焊接性展開了以下研究，并

2、得出如下結(jié)論:
　　(1)測試并建立了高強(qiáng)鋼的物性數(shù)據(jù)庫，獲得了MAG焊(Metal Active GasArc Welding)的熱源模型和溫度場，結(jié)合MAG焊焊接接頭硬度分布和微觀組織特征，將焊接熱影響區(qū)HAZ(heat-affectedzones)劃分為完全淬火粗晶區(qū)(CGHAZ)，完全淬火細(xì)晶區(qū)(FGHAZ)和未完全淬火區(qū)(ICHAZ)，確定了各HAZ的特征熱循環(huán)曲線，曲線峰值溫度Tp分別為1320℃、1020℃、830℃

3、(760℃)。
　　(2)對HAZ各微區(qū)組織和性能的演變規(guī)律進(jìn)行了研究。與母材相比，HAZ各微區(qū)的抗拉強(qiáng)度和硬度提高，沖擊功下降。FGHAZ的抗拉強(qiáng)度和硬度最高，ICHAZ(Tp=830℃)的沖擊韌性最好，ICHAZ（Tp=760℃）的沖擊韌性最差，CGHAZ和FGHAZ的沖擊功值波動(dòng)較小，ICHAZ的沖擊功值波動(dòng)較大。ICHAZ沖擊功波動(dòng)是由淬火馬氏體和回火馬氏體組成的混合組織造成的，而CGHAZ和FGHAZ為完全淬火馬氏體組織

4、，沖擊功值波動(dòng)較小。ICHAZ（Tp=760℃）中存在的1～2μm的極細(xì)晶粒和未溶M2C與MC碳化物惡化了沖擊韌性。
　　(3)研究了焊后熱處理回火溫度(550℃、600℃、650℃)對HAZ各微區(qū)組織和性能的影響。熱處理后，HAZ的淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，隨著回火溫度升高，HAZ各微區(qū)的抗拉強(qiáng)度逐漸減小。沖擊韌性與回火后基體中的碳化物析出相的尺寸和分布相關(guān)。與焊態(tài)相比，CGHAZ的沖擊韌性改善不大，F(xiàn)GHAZ的沖擊韌性僅是在

5、回火溫度為650℃時(shí)才得到改善，而ICHAZ（Tp=760℃）的沖擊韌性改善明顯。在550℃下進(jìn)行回火處理時(shí)，CGHAZ和FGHAZ中形成沿板條界分布的大尺寸且與基體不共格的M3C、M23C6和M7C3型碳化物析出相，誘發(fā)解理斷裂，惡化了材料的沖擊韌性。當(dāng)回火溫度為650℃時(shí)，沿板條界分布的析出相固溶，基體中形成大量細(xì)小彌散分布的M2C和MC型碳化物析出相，沖擊韌性有所提高。ICHAZ(Tp=760℃)的原奧氏體晶粒和碳化物析出相尺寸均