為驗證Q345C/D焊接接頭的低溫沖擊性能能否滿足兆瓦級風(fēng)電后機架材料使用要求,研究了熱處理前后Q345C/D焊接接頭在-20、-30、-40℃的低溫沖擊性能。實驗表明,熱處理前后Q345C焊接接頭-40℃下平均沖擊功分別為53 J和92 J,熱處理前后Q345D焊接接頭在-40℃下平均沖擊功分別為97.3 J和138.6 J。經(jīng)過熱處理后,合金元素碳化物析出,形成了沉淀強化,并且焊接內(nèi)應(yīng)力降低,接頭低溫沖擊韌性得到了明顯改善。沖擊斷口SEM照片說明熱處理前后的Q345C/D焊接接頭均為韌性斷裂。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(23)北大核心

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【部分圖文】：

熱處理與未熱處理后Q345C焊接接頭不同區(qū)域的金相照片

不同溫度下熱處理前后Q345C焊接接頭低溫沖擊性能如表2所示。試驗結(jié)果表明，Q345C焊接接頭未熱處理情況下，-40℃下最低平均沖擊功是50 J，最高為55 J。熱處理后，焊接接頭在-40℃的最低平均沖擊功是69J，最高為108J。焊縫中心與熔合線都可能成為接頭沖擊試驗的薄弱區(qū)域。圖1為熱處理前后Q345C焊接接頭不同溫度下平均低溫沖擊功。由圖1可知，隨著沖擊實驗溫度降低，試樣沖擊功逐漸降低。-20℃下熱處理前后接頭平均沖擊功分別為80.3 J和122 J。-30℃下熱處理前后接頭平均沖擊功分別為68 J和120.3 J。-40℃下熱處理前后接頭平均沖擊功分別為53J和92J。圖2為未熱處理與熱處理后Q345C焊接接頭不同區(qū)域的金相照片。從圖2(a）可知，焊縫中心的鐵素體沿柱狀晶析出，并以針狀向晶內(nèi)伸展，呈魏氏組織形態(tài)，并且晶內(nèi)存在粒狀貝氏體，由于焊縫中的魏氏體組織呈現(xiàn)明顯的取向性，會顯著降低焊縫的沖擊性能。圖2(b）為熔合線區(qū)域的金相照片，熔合線上方靠近焊縫一側(cè)主要為鐵素體魏氏組織，熔合線下方主要由粒狀貝氏體組成，并且有部分鐵素體組織。由于受到熱影響，鐵素體晶粒粗大，容易成為焊接接頭低溫沖擊的薄弱區(qū)域。圖2(c）為焊接接頭母材區(qū)域，該區(qū)域主要由鐵素體與珠光體組成，珠光體組織沖擊韌性較好，有利于提高該區(qū)域的沖擊性能。從圖2(d）可知，焊縫中心的組織也有鐵素體魏氏組織、鐵素體、粒狀貝氏體及珠光體。此時焊縫中心的沖擊性能得到了提升。圖2(e）為熔合線區(qū)域的金相照片，熔合線附近魏氏體組織數(shù)量降低，出現(xiàn)更多的粒狀貝氏體組織，同時熔合線附近晶粒相比于熱處理前更加細小。熱處理后的試樣熔合線附近沖擊性能得到提升。由圖2(f）可知，熱處理后母材區(qū)域組織未發(fā)生明顯變化，由鐵素體與珠光體組成。同時，在熱處理過程中合金元素碳化物析出，形成了沉淀強化。同時，熱處理后焊接接頭焊接內(nèi)應(yīng)力降低，接頭的低溫沖擊性能得到了提高。

圖4為未熱處理Q345D焊接接頭不同區(qū)域的金相照片。從圖4(a）可知，焊縫中心的鐵素體沿柱狀晶析出，并以針狀向晶內(nèi)伸展，呈魏氏組織形態(tài)，以及粒狀貝氏體及晶粒粗大的鐵素體，該區(qū)域容易成為焊接接頭低溫沖擊的薄弱區(qū)域。圖4(b）為熔合線區(qū)域的金相照片，熔合線上方靠近焊縫一側(cè)主要為鐵素體魏氏組織，熔合線下方主要由粒狀貝氏體組成。圖4(c）為焊接接頭母材區(qū)域，該區(qū)域主要由鐵素體與珠光體組成，沖擊性能較好。從圖4(d）可知，焊縫中心的組織也有鐵素體魏氏組織、鐵素體及粒狀貝氏體，此時焊縫中心的沖擊性能得到了提升。圖4(e）為熔合線區(qū)域的金相照片，熔合線附近魏氏體組織數(shù)量降低，出現(xiàn)更多的粒狀貝氏體，同時熔合線附近晶粒相比于熱處理前更加細小。熔合線附近沖擊強度得到提升。由圖4(f）可知，熱處理后母材區(qū)域組織未發(fā)生明顯變化，仍由鐵素體與珠光體組成。同時，在熱處理過程中合金元素碳化物析出，形成了沉淀強化[8]。熱處理后，焊接內(nèi)應(yīng)力同時降低。因此，熱處理后，Q345D焊接接頭的低溫沖擊性能得到了提高。圖4 熱處理與未熱處理后Q345D焊接接頭不同區(qū)域的金相照片

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3009845