高強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X120管線鋼焊縫金屬組織和性能的影響。
　　本課題實驗分為兩個部分：
　?。?）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，進行多層多道焊接。在焊接接頭中間取1個拉伸試樣和10個分別相

2、鄰的沖擊試樣，分別進行室溫拉伸和低溫（-40℃）沖擊試驗。
　　（2）X120管線鋼焊縫金屬組織及力學性能分析。設計一組X120管線鋼用焊絲成分，并在此焊絲成分的基礎上修改Si和Cu的含量，得到Cu元素含量是0.05wt.％時，Si元素含量分別為0.4wt.%、1.2wt.%、2.0wt.%；Si元素含量為0.4wt.%時，Cu元素含量是0.05wt.%、0.2wt.%的四組成分相互對比的焊縫金屬試樣。分別進行不同溫度（20℃、-

3、50℃、-80℃、-110℃、-196℃）的拉伸實驗和不同溫度（20℃、-50℃、-80℃、-110℃、-196℃）的沖擊實驗。用OM和SEM對焊縫金屬的微觀組織、拉伸和沖擊試樣的斷口進行分析，用Image J軟件測量沖擊斷口上的三個微觀參數。
　　第一部分研究結果表明低溫沖擊韌性波動且出現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，當沖擊試樣開缺口部位剛好有夾雜、裂紋等缺陷存在時，裂紋擴展過程中，遇到這些缺陷，沖擊韌性值會急劇降低。
　　(3)起裂源距離沖擊試樣缺口根部越近時，應力達到臨界值的載荷越小，對應韌性越低。綜上，焊縫金屬低溫沖擊韌性不穩(wěn)定出現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。
　　第二部分研究結果表明：
　?。?）在碳

5、含量很低的情況下（0.06wt.%），Si元素也能促進板條貝氏體的形成，Si元素從0.4wt.%增加到2.0wt.%，焊縫金屬由塊狀鐵素體+粒狀貝氏體為主轉變?yōu)榘鍡l貝氏體+少量馬氏體組織為主；焊縫金屬力學性能整體變化趨勢是強度增加，塑性和韌性降低。當Si元素含量為2.0wt.%時，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氫致裂紋有較高的敏感性。
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