低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼及其焊接頭的韌性研究.pdf

1、本文對低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼SHT490C和SHT780C、以及SHT780C鋼的焊縫在不同的溫度下進行沖擊韌性及斷裂韌性的測定，對兩種韌性指標(biāo)的關(guān)系進行了分析。并采用金相顯微鏡、顯微硬度計、X射線衍射（XRD）、能譜儀（EDS）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等檢測方法研究了材料的組織結(jié)構(gòu)、斷口形貌，討論了材料韌性與溫度的關(guān)系，研究斷裂機理。 SHT490C的金相組織主要是針狀鐵素體和珠光體組織，晶粒較細(xì)，沿

2、軋制方向取向不是很明顯。SHT780C母材的金相組織主要是下貝氏體，晶粒細(xì)小，晶粒沿著軋制方向伸長。SHT780C焊縫的金相組織主要是晶界鐵素體、側(cè)板條鐵素體和粒狀貝氏體，還有少量的珠光體組織，晶粒較粗大。SHT780C母材組織中有孿晶亞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，位錯密度較大，合金化合物細(xì)小彌散分布在基體上。焊縫中位錯密度較小，夾雜物以球狀顆粒存在，尺寸較大。SHT780C的主要合金化合物是（Nb，Ti）（C，N），其焊縫的主要合金化合物為FeMnTi

3、O4、Ti2O3，母材和焊縫都有Fe4N和Fe3C析出物。由于組織結(jié)構(gòu)、析出物的不同，顯微硬度存在很大差異，焊縫的硬度最低，熱影響區(qū)的硬度最高且分布很不均勻，母材的硬度介于焊縫和熱影響區(qū)之間。 根據(jù)夏比沖擊試驗結(jié)果，可以得出：三種材料沖擊吸收功的總趨勢是隨著溫度的降低而降低；SHT780C焊接頭的韌性低于母材。母材C方向的韌性優(yōu)于L方向，隨著溫度的升高，C和L方向的差別減小，方向?qū)HT780C的影響大于SHT490C。觀察母材

4、和焊縫沖擊試樣斷口微觀形貌斷口形貌，隨溫度降低，材料由韌性斷裂轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)解理斷裂。 對沖擊試樣斷口中出現(xiàn)的夾雜物進行能譜分析，發(fā)現(xiàn)SHT780C母材夾雜物成分與焊縫有很大不同，母材夾雜物中合金元素含量較少；焊縫中夾雜物合金元素種類較多，含量較高。焊縫區(qū)韌性低于母材的原因是在焊接過程中造成合金元素的氧化，形成FeMnTi和Ti的氧化物夾雜，焊接時的冶金過程使材料弱化，夾雜物超標(biāo)，造成材料脆化的結(jié)論，說明焊接工藝對韌性的影響是顯著的，

5、提高焊縫的韌性除材料本身的影響外，焊接方法和工藝的影響是必須考慮的。 在CTOD試驗中，母材和焊縫的δc值均在-40℃時達(dá)到最大，焊縫斷裂韌性介于母材兩個方向之間。CTOD值可能會出現(xiàn)兩個峰值，對于SHT780C，C方向的韌性要高于L方向的，而對SHT490C受缺口方向影響不是很明顯，SHT490C的δc值高于SHT780C。 δc（T）與AKV（T+ΔT）具有線性關(guān)系，同一種材料溫度變化是δc（T）/AKV（T+ΔT）