800MPa級水電鋼TMCP工藝及焊接熱影響區(qū)組織與性能研究.pdf

1、目前800 MPa級水電鋼以調質態(tài)供貨，開發(fā)800 MPa級非調質水電鋼是提高生產效率和降低成本的有效途徑。為此，本文對一種自行設計成分的非調質鋼進行熱機械模擬TMCP處理，研究TMCP工藝對組織和力學性能的影響，優(yōu)化TMCP工藝。此外，還對模擬TMCP處理的試驗鋼進行模擬焊接熱影響區(qū)（HAZ）組織與力學性能進行研究。以期為800 MPa級非調質水電鋼的開發(fā)提供參考。
　　模擬TMCP處理結果表明：選取控軋粗軋溫度為1050℃左右

2、，壓下量為30％左右較為合適，晶粒得到充分細化。在控冷階段，開冷溫度越接近于終軋溫度，越有利于快冷后的組織細化。最佳開冷溫度為780℃~800℃。冷卻速度的增大使組織細化，但冷卻速度過快對鋼板的沖擊韌性不利，故冷卻速度選擇10~20℃/s之間為宜。停冷溫度對試驗鋼的力學性能和組織影響最大。當停冷溫度從550℃降低到350℃時，試驗鋼的力學性能呈非單調變化。停冷溫度為450℃時，試驗鋼表現(xiàn)出最低的抗拉強度、屈服強度、硬度和最大的沖擊吸收功

3、。不同停冷溫度試樣的組織主要由粒狀貝氏體（GB）與板條貝氏體（LB）組成。隨停冷溫度降低，LB的體積分數增大，GB的體積分數減小，M/A組元的數量和尺寸減小并且分布更加彌散。試驗鋼最優(yōu)的停冷溫度為400℃左右，其屈服強度可到達820~830 MPa，-20℃沖擊吸收功達到52~66 J。
　　用焊接熱模擬技術建立了 TMCP處理試驗鋼的SHCCT圖。在較大的冷卻速度范圍內（1~30℃/s），試驗鋼粗晶熱影響區(qū)（CGHAZ）的組織均

4、由GB和LB組成；冷卻速度減小有利于GB形成，反之，有利于LB形成。基于Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov模型，建立了焊接 HAZ相變動力學模型。結果表明，HAZ的相變分為擴散控制生長型相變和界面控制生長型相變兩個階段，隨著冷速的增大，擴散控制生長型的相變速率減慢，而界面控制生長型的相變速率加快。
　　對TMCP處理試驗鋼焊接HAZ進行模擬研究表明，不同焊接熱輸入條件下試驗鋼CGHAZ組織均由LB與GB組

5、成。隨焊接熱輸入的增大，原奧氏體晶粒尺寸增大， LB減少，GB增多，組織中大角度晶界逐漸減少，小角度晶界逐漸增多，M/A組元含量增多。當焊接熱輸入較小時，試驗鋼 CGHAZ相對于母材無明顯軟化；當焊接熱輸入較大時，CGHAZ軟化較為嚴重。當焊接熱輸入為18 kJ/cm和25 kJ/cm時，CGHAZ的-20℃沖擊吸收功比母材分別增加了359.3%和367.8%，且50% FATT保持低于-50℃。當焊接熱輸入超過44 kJ/cm時，CG

6、HAZ的-20℃沖擊吸收功急劇降低，產生了脆化。當焊接熱輸入在18~25 kJ/cm之間時，試驗鋼CGHAZ具有較高的沖擊韌性，并且軟化程度較小，是較為適合的焊接熱輸入。當焊接熱輸入為25 kJ/cm時，亞臨界相變區(qū)組織相對于母材變化不明顯，為LB+GB組織，組織中有大量碳化物生成。不完全相變重結晶區(qū)中發(fā)生奧氏體化的貝氏體組織發(fā)生了相變重結晶，生成了較為細小的LB+GB組織；未發(fā)生奧氏體化的部分GB組織發(fā)生回復和再結晶作用，形成準多邊形