Q550+Q690異種鋼焊接接頭強韌性匹配研究.pdf

1、為加快國內(nèi)厚煤層高產(chǎn)高效生產(chǎn)的發(fā)展，煤炭開采對液壓支架的設(shè)計研制技術(shù)提出更高要求，尤其在液壓支架用高強鋼的焊接技術(shù)方面。強度級別越高的鋼種，焊接時易產(chǎn)生焊接裂紋，且焊接件強度降低等不足，尤其對于800MPa級別以上高強鋼而言，難以克服此類問題。實際中通常采用焊前預(yù)熱工藝，來預(yù)防焊接裂紋的產(chǎn)生，但由于工藝復(fù)雜會提高焊接成本。同時，焊材的合理匹配，能有效減小煤機行業(yè)的高強鋼和焊材等原材料的消耗。因此，本課題研究不預(yù)熱條件下，焊接接頭強韌性匹

2、配，這對推動煤機行業(yè)和低合金高強鋼焊接的發(fā)展，具有重要的理論意義和實用價值。
　　 采用80％Ar+20％CO2氣體保護焊方法，在不預(yù)熱條件下，焊接液壓支架用Q550+Q690低合金高強鋼，對焊接接頭的裂紋敏感性及強韌性匹配進行研究，深入分析裂紋擴展機制，焊接參數(shù)、焊絲及微觀組織對接頭強韌性的影響，并探討熱影響區(qū)失強的控制。
　　 進行直Y坡口焊接裂紋試驗，對比不同強度匹配接頭的裂紋率，分析焊接熱輸入對裂紋率的影響，結(jié)果

3、表明，無論接頭低強或高強匹配，焊接熱輸入應(yīng)控制在12～18kJ/cm范圍內(nèi)。采用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)觀察裂紋的產(chǎn)生和擴展。裂紋啟裂于Q690側(cè)焊縫根部熔合區(qū)，沿“之”字型擴展，焊縫金屬中聚集程度較高的第二相粒子，促進裂紋快速擴展。第二相粒子作為微裂紋的起源，引起次級裂紋的形核擴展。
　　 拉伸試驗、沖擊試驗結(jié)果表明，低強匹配ER50-6，MK·G60-1接頭的抗拉強度相差不多，但后者的塑韌性明顯優(yōu)于前者。采用SEM分析

4、微觀斷口形貌，ER50-6焊絲焊縫的斷裂機制為韌窩+解理；而MK·G60-1焊絲的斷裂機制為韌窩+準(zhǔn)解理。采用ER50-6焊絲時，焊接熱輸入不應(yīng)過大，過大的熱輸入會導(dǎo)致Q690側(cè)熔合區(qū)斷口放射區(qū)呈現(xiàn)明顯的解理臺階，較大的解理刻面上有河流狀花樣，對應(yīng)的熔合區(qū)韌性較低。而MK·G60-1焊絲的Q550側(cè)熔合區(qū)，由于韌窩尺寸較大且深，對應(yīng)的韌性值比ER50-6焊絲Q550側(cè)熔合區(qū)要高。
　　 采用光學(xué)顯微鏡觀察接頭顯微組織，低強匹配M

5、K·G60，MK·G60-1焊縫金屬中Mo、Cu、Cr、Ti等合金元素能有效地抑制先共析鐵素體和側(cè)板條鐵素體的形成，而對針狀鐵素體的形核長大有促進作用。高強匹配MK·GHS70焊縫組織中除了含有大量貝氏體，細(xì)小的針狀鐵素體組織外，還含有塊狀鐵素體。
　　 采用SEM、透射電鏡(TEM)、能譜分析儀分析針狀鐵素體形核，結(jié)果表明，由Ti、Mn、(Ti，Mn)、Al氧化物和Mn、Cu硫化物組成的復(fù)合物，可作為有效形核質(zhì)點。夾雜物的尺寸

6、范圍為0.4～0.8μm，間距大于3μm。針狀鐵素體能以有效形核質(zhì)點為中心，也可在初生鐵素體板條邊界誘發(fā)形核。鐵素體板條間的殘余奧氏體可提高焊縫的抗裂性。
　　 采用SEM，TEM觀察熱影響區(qū)組織及微觀斷口形貌，結(jié)果表明，馬氏體與貝氏體間大角度晶界，能有效地阻止裂紋的快速擴展，提高熱影響區(qū)韌性。同時，這種大角度晶界，使得裂紋擴展困難，會在放射區(qū)形成解理扇形花樣。而M-A組元的形態(tài)，含量，分布，尺寸等受焊接熱輸入影響較大。熱輸入過