【摘要】：利用焊接熱模擬試驗,采用熱膨脹法研究了屈服強(qiáng)度1 100 MPa級超高強(qiáng)鋼在平衡條件和焊接條件下的奧氏體化相變溫度,結(jié)合OM,SEM觀察和硬度檢測結(jié)果,繪制出實驗鋼焊接條件下奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(SH-CCT),研究了不同冷卻速率下粗晶熱影響區(qū)(CGHAZ)顯微組織和硬度的變化規(guī)律.采用TEM觀察和Lepera腐蝕,研究不同冷速下M-A組元數(shù)量、形貌和分布情況.研究結(jié)果表明,在焊接條件下,實驗鋼的奧氏體化溫度明顯高于平衡條件下的奧氏體化相變溫度;隨著冷卻速率增大,相繼發(fā)生B,B+M和M相變,硬度逐漸上升,當(dāng)冷卻速率達(dá)到60℃/s時,其維氏硬度最高可達(dá)HV464.當(dāng)冷卻速率小于10℃/s時,開始出現(xiàn)M-A組元,并且隨冷卻速率降低,M-A組元數(shù)量增加,尺寸增大.
【圖文】：

實驗鋼焊接條件下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，全面地探討其粗晶熱影響區(qū)的相變組織和性能變化規(guī)律．1實驗材料和實驗方法本實驗選用的超高強(qiáng)鋼為國內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)的Q1100，屬于采用TMCP+調(diào)質(zhì)處理得到的低合金工程機(jī)械用鋼，化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為:C0.16－0.18，Si0.20－0.25，Mn1.20－1.25，P≤0.010，S≤0.005，Cr0.40－0.60，Ni+Mo＜2.0，Nb+V+Ti＜0.08，B0.001－0.002，F(xiàn)e余量．其力學(xué)性能為:Ｒp0.2=1138MPa，Ｒm=1380MPa，A=11.8%，－40℃Akv=44J，HV=425．實驗鋼的初始組織為回火板條馬氏體，如圖1所示．圖1實驗鋼顯微組織Fig.1Microstructureofexperimentalsteel(a)—OM;(b)—SEM．利用全自動相變儀，采用熱膨脹法測定實驗鋼的相變點．實驗真空度為0.01Pa，分別以0.05和120℃/s的加熱速度從室溫加熱到峰值溫度1050℃，保溫10min，然后再以0.05℃/s的速度冷卻至室溫，根據(jù)熱膨脹曲線拐點所對應(yīng)的溫度分別確定平衡條件以及焊接條件下的AC1和AC3．在MMS－300熱模擬機(jī)上進(jìn)行焊接熱循環(huán)模擬實驗，試樣尺寸如圖2所示．焊接時的實際加熱速度與焊接線能量、板厚和幾何尺寸等因素有關(guān)，對于低碳鋼和低合金鋼電弧焊時，，其加熱速度約為60～200℃/s，結(jié)合文獻(xiàn)［5－6］中的熱模擬加熱工藝，本文采用120℃/s的加熱速度升溫到1320℃，在峰值溫度停留1s，然后分別以60，50，40，30，20，15，10，5，2，1，0.5℃/s系列冷卻速率冷卻到室溫．在冷卻過程中實驗鋼發(fā)生相變，體積發(fā)生變化，在熱膨脹曲線上出現(xiàn)拐點，根據(jù)該拐點所對應(yīng)的溫度確定不同冷卻速率下所對應(yīng)的相變溫度，進(jìn)而繪制實驗鋼的SH－CCT曲線．圖2焊接熱模擬試樣的形狀及尺寸Fig.2Dimensionofthesampleforweldingsimulation熱模擬試樣經(jīng)研磨拋

=1380MPa，A=11.8%，－40℃Akv=44J，HV=425．實驗鋼的初始組織為回火板條馬氏體，如圖1所示．圖1實驗鋼顯微組織Fig.1Microstructureofexperimentalsteel(a)—OM;(b)—SEM．利用全自動相變儀，采用熱膨脹法測定實驗鋼的相變點．實驗真空度為0.01Pa，分別以0.05和120℃/s的加熱速度從室溫加熱到峰值溫度1050℃，保溫10min，然后再以0.05℃/s的速度冷卻至室溫，根據(jù)熱膨脹曲線拐點所對應(yīng)的溫度分別確定平衡條件以及焊接條件下的AC1和AC3．在MMS－300熱模擬機(jī)上進(jìn)行焊接熱循環(huán)模擬實驗，試樣尺寸如圖2所示．焊接時的實際加熱速度與焊接線能量、板厚和幾何尺寸等因素有關(guān)，對于低碳鋼和低合金鋼電弧焊時，其加熱速度約為60～200℃/s，結(jié)合文獻(xiàn)［5－6］中的熱模擬加熱工藝，本文采用120℃/s的加熱速度升溫到1320℃，在峰值溫度停留1s，然后分別以60，50，40，30，20，15，10，5，2，1，0.5℃/s系列冷卻速率冷卻到室溫．在冷卻過程中實驗鋼發(fā)生相變，體積發(fā)生變化，在熱膨脹曲線上出現(xiàn)拐點，根據(jù)該拐點所對應(yīng)的溫度確定不同冷卻速率下所對應(yīng)的相變溫度，進(jìn)而繪制實驗鋼的SH－CCT曲線．圖2焊接熱模擬試樣的形狀及尺寸Fig.2Dimensionofthesampleforweldingsimulation熱模擬試樣經(jīng)研磨拋光后，采用體積分?jǐn)?shù)4%的硝酸酒精溶液腐蝕，在光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡下觀察不同焊接熱循環(huán)條件下的顯微組織，利用透射電鏡對試樣組織的精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察．利用Lepera腐蝕液顯示熱模擬試樣不同冷卻條件下的M－A組元的形貌、尺寸和分布情況．硬度測試在Future－TechFM－700硬度試驗機(jī)上進(jìn)行，在100g試驗載荷下測定熱模擬試樣中心部位的維氏硬度，每個試樣測3點，取平均值．2結(jié)果與討論2.1模擬焊接條件下的奧氏體化相變溫
【作者單位】： 東北大學(xué)軋制技術(shù)與連軋自動化國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51234002,51474064,51504064)
【分類號】：TG142.1;TG406

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