Q890-Q960高強(qiáng)鋼GMAW接頭裂紋及熱影響區(qū)組織研究.pdf

1、液壓支架是煤礦綜采設(shè)備的核心部分，以大型化、智能化、高效化為特征的高端液壓支架是市場發(fā)展的主力。生產(chǎn)高端液壓支架既要提高支架強(qiáng)度，又要避免產(chǎn)品自重大幅增加，所以液壓支架用高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度不斷升級。隨著鋼材強(qiáng)度等級的升高，其焊接難度增大，接頭區(qū)易出現(xiàn)焊接冷裂紋、熱影響區(qū)脆化、熱影響區(qū)軟化等問題。本文采用熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)方法焊接液壓支架用Q890/Q960高強(qiáng)鋼，針對焊接接頭裂紋及斷裂、熱影響區(qū)組織及強(qiáng)韌性進(jìn)行研究，分析焊接材料、焊

2、接參數(shù)對焊接接頭組織及性能的影響，進(jìn)而提高Q890/Q960高強(qiáng)鋼焊接接頭綜合力學(xué)性能和承載能力。
　　通過直Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)分析焊絲強(qiáng)度等級、焊接熱輸入對Q890/Q960高強(qiáng)鋼GMAW接頭裂紋敏感性的影響。選用MK·GHS-80、MK·GHS-90焊絲焊接Q890/Q960高強(qiáng)鋼，焊前不預(yù)熱時(shí)，無法形成可靠的焊接接頭;焊前100～150℃預(yù)熱，并將焊接熱輸入控制在12～20kJ/cm范圍內(nèi)時(shí)，MK·GHS-70、MK·GHS

3、-80、MK·GHS-90三種焊絲焊接接頭的根部裂紋率均低于20％。焊縫中形成細(xì)小的針狀鐵素體和交叉分布的下貝氏體有利于減小焊接接頭的裂紋敏感性。
　　通過力學(xué)性能試驗(yàn)對焊接接頭斷裂行為進(jìn)行研究，采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡觀察斷口形貌和焊縫顯微組織特征，分析顯微組織對斷裂機(jī)制的影響。選用單一的MK·GHS-80、MK·GHS-90焊絲或組合焊絲，拉伸試樣斷裂位置為Q890鋼一側(cè)的熔合區(qū)或熱影響區(qū)。拉伸試樣為延性斷裂，主要表現(xiàn)為剪切狀

4、斷口和杯錐狀斷口。無論選用單一焊絲還是組合焊絲，焊接接頭具有良好的韌性，其中采用單一焊絲的焊縫韌性儲備更高。焊縫沖擊試樣的斷裂機(jī)制均為韌窩+準(zhǔn)解理斷裂，單一焊絲焊縫中板條馬氏體、貝氏體等韌性較低的組織被針狀鐵素體、交叉分布的下貝氏體等韌性較高的組織均勻分割，斷口準(zhǔn)解理單元尺寸小，裂紋擴(kuò)展路徑曲折;組合焊絲焊縫中塊狀鐵素體等韌性較低的組織集中分布，斷口準(zhǔn)解理單元尺寸較大，焊縫韌性較低。
　　通過觀察單次熱循環(huán)熱影響區(qū)的顯微組織特征，

5、分析焊接熱輸入對熱影響區(qū)性能的影響。Q890和Q960高強(qiáng)鋼單次熱循環(huán)熱影響區(qū)組織類型相同，從熔合區(qū)到母材依次為:板條馬氏體+貝氏體→板條馬氏體+貝氏體+鐵素體+少量碳化物→回火索氏體+貝氏體+鐵素體+碳化物。隨焊接熱輸入的增大，粗晶區(qū)晶粒粗化，粒狀貝氏體組織增多。焊接熱輸入介于12～20kJ/cm之間時(shí)，軟化區(qū)寬度不足以影響焊接接頭整體性能。
　　通過觀察多層多道焊接熱影響區(qū)的顯微組織特征，分析多層多道焊接熱循環(huán)對熱影響區(qū)性能的