【摘要】：低合金高強鋼(HSLA)因其高強度,高韌性和成本低等優(yōu)點別廣泛應用于機械、橋梁和車輛等領(lǐng)域。但高強度鋼焊接難度較大,焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)的諸多缺陷,很大程度限制了高強鋼在焊接結(jié)構(gòu)件中的應用,所以在某些特殊結(jié)構(gòu)件中需要對焊接接頭進行焊后熱處理,改善焊接接頭的組織,從而提高焊接接頭的綜合性能。低合金高強鋼傳統(tǒng)的熱處理方式主要是淬火-回火或正火-回火工藝,以獲得馬氏體組織、貝氏體組織或針狀鐵素體組織,進而保證鋼材具有良好的強韌性。本文主要研究不同熱處理工藝(直接淬火、淬火+回火和淬火+配分熱處理)對Q460D鋼焊接接頭微觀組織和力學性能的影響。試驗表明:淬火-配分工藝可以在塑性和硬度損失較小的情況下,通過改變室溫組織從而提高材料的強度,從而改善材料的綜合性能。懫用光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)等組織分析方法,及室溫拉伸、維氏硬度等力學性能測試手段對焊接接頭的組織和力學性能進行分析,研究初始奧氏體化溫度、淬火溫度、碳配分溫度和碳配分時間對焊接接頭組織和性能影響,并通過與傳統(tǒng)工藝進行比較,探討QP工藝對焊接接頭組織和性能的影響規(guī)律。隨奧氏體化溫度升高,室溫組織中的殘余鐵素體含量減少,細小的馬奧島組織增多且隨溫度升高顆粒長大。焊接接頭的抗拉強度降低、延伸率有升高趨勢,拉伸斷口具有明顯的韌性特征;兩相區(qū)奧氏體化之后,隨著淬火溫度升高,馬氏體含量減少,室溫下殘余奧氏體含量也減少,顆粒狀的馬奧島組織增多�？估瓘姸入S著初淬溫度升高而減低,延伸率變化趨勢相反。在配分過程中,隨著配分時間延長,殘留奧氏體含量減少,抗拉強度逐漸降低,延伸率呈現(xiàn)升高趨勢,在配分10s之后,碳化物增多,分布于鐵素體晶界和基體上。在不同QP工藝參數(shù)下,抗拉強度的最大值850 MPa,最小值為630 MPa,延伸率最大值為26%,最小值為13%。淬火溫度和配分溫度對抗拉強度的影響均大于延伸率,配分時間對抗拉強度影響較小。焊接接頭經(jīng)過QP工藝后焊縫及熱影響區(qū)的組織不均勻性得到改善,并且焊縫區(qū)的抗拉強度明顯提高。對比三種熱處理工藝相互可知,最佳QP工藝處理后的焊接接頭抗拉強度提高50%,延伸率降低不明顯,熱影響區(qū)軟化組織得到改善,這表明焊接接頭經(jīng)QP工藝處理能夠得到更優(yōu)異的綜合性能。淬火-回火工藝可以有效的提高抗拉強度,但是塑性改善不明顯。直接淬火工藝可以獲得較高強度,但是延伸率僅為9%,不能夠改善綜合性能。三種熱處理工藝的拉伸斷口均為延性斷裂形貌,直接淬火后的焊接接頭有脆斷傾向,不宜在實際生產(chǎn)中應用。對焊接接頭進行QP處理的最佳工藝為:840℃奧氏體化15 min,300℃淬火,380℃配分300 s。
【圖文】：

1.1 焊接熱影響區(qū)各部分別被加熱的溫度范圍和鐵碳相圖的關(guān)系明[35-38]，低合金高強鋼焊縫容易出現(xiàn)針狀鐵素體組織，焊縫金屬的沖擊韌性，加入適量的合金元素可以有效提越高，焊縫的沖擊韌性就越好。關(guān)于針狀鐵素體形核機晶內(nèi)非金屬夾雜物為形核核心的，，夾雜物的存在的作用狀鐵素體組織形核。但是目前對于 AF 組織的形核機理還0]人采用焊接熱模擬方法以及混合氣體保護焊工藝條件金高強鋼的使用焊接性及工藝焊接性，建立了該鋼材 SH-件下模擬焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的組織及性能轉(zhuǎn)變特征，的韌性最佳。2]人采用三種不同熱輸入條件進行 1000 MPa 級控軋控冷試驗。試驗結(jié)果顯示,不同熱輸入條件下焊縫組織為板條

圖 1.2 各種焊接缺陷示意圖焊接接頭的失效影響很大，主要產(chǎn)生是因為氫進入金屬材料內(nèi)部以后，容腐蝕，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生梯度裂紋，在外力作用下裂紋不斷延伸發(fā)生失效。主要來自于焊接過程中焊接材料吸附外界氫，如空氣，水蒸氣和油在高溫氫，隨著焊接過程融入到熔池里面，隨后冷卻殘余在焊接接頭中間。殘存的氫會形成氫氣孔和白點，更嚴重的是造成氫脆，使焊縫金屬的塑性明顯條件下，氫是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因之一[49]中的的氣孔[50,51]是在焊接過程中由于氣體沒有來得及溢出所形成的孔洞，原因大致可以分為兩類，即外界溶入氣體所形成的氣孔及焊接過程化學反形成的氣孔。焊接過程氣孔是無法避免的，只能減少氣孔，而氣孔率主要速度與焊接熔池的冷卻速度相關(guān)，當氣泡的溢出速度大于焊接熔池的冷卻上是不會產(chǎn)生氣泡；反之當氣泡的溢出速度小于焊接熔池的凝固速度時，完全凝固時產(chǎn)生氣孔。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG407;TG161

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