焊丝成分对超高强装甲钢焊接接头组织与性能的影响

利用气体保护电弧焊工艺完成了4.5 mm和9.0 mm超高强装甲钢的焊接,研究了焊丝(MG70S-6和ER307Si焊丝)成分对接头组织与性能的影响,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等表征方法对焊接接头各区域进行微观组织和物相结构的分析,并测试了接头的硬度分布、拉伸性能和冲击韧性。结果表明,焊接接头成形质量良好,无明显未熔合、气孔、裂纹等缺陷,焊缝区组织为片状马氏体、针状铁素体和少量粒状贝氏体,完全淬火区组织为马氏体和贝氏体,不完全淬火区组织为马氏体和铁素体,回火区析出网状渗碳体。焊接接头的热影响区软化现象较为明显,接头难以达到与母材等强,断裂主要发生在焊缝区,呈现出脆性断裂特征。采用ER307Si焊丝焊接的9.0 mm装甲钢接头的焊缝室温冲击功达到94 J,完全满足使用要求。

不同焊接方法对超高强装甲钢焊接接头力学性能与组织的影响

装甲钢MAG工艺常采用奥氏体、铁素体不锈钢焊丝,使得焊接接头抗拉强度和硬度会大幅度降低,同时造成热影响区的局部软化,降低了装甲车辆的防护性能。为了满足超高强装甲钢焊接接头强度和硬度防护要求,该文对超高强装甲钢激光焊接工艺进行了研究,分别为MAG、激光自熔焊、激光填丝焊、激光‒电弧复合焊4种焊接方法,研究接头拉伸、弯曲、硬度等性能指标及接头组织。结果表明,激光焊接头的焊缝组织为粗大的板条马氏体,MAG焊缝组织为铁素体和粒状贝氏体;对于激光焊和MAG,淬火粗晶区均为粗针状马氏体,淬火细晶区为细小的针状马氏体,不完全淬火区为马氏体与铁素体的混合组织。激光焊接头的抗拉强度和硬度远高于MAG,激光焊接头的抗拉强度可达到母材的90%以上,硬度约为母材的82%,大大提高了防护型车辆的防护性能。然而,激光焊接头的抗弯强度要低于MAG,无论面弯还是背弯,激光焊弯曲试样通常在弯曲角度10°~30°之间即发生断裂,大大低于MAG弯曲角度90°(不断裂),从而限制了其使用场景。

降低防护型装甲车体焊接接头残余应力工艺研究

为了降低超高强装甲钢车体焊接接头残余应力,文中通过对超高强装甲钢焊接接头频谱振动时效和超声波冲击振动时效,验证焊缝残余应力消除效果,并评价时效处理前后尺寸精度变化,最后通过焊接工艺评定试验来分析焊态、整体振动时效和超声波冲击振动时效不同状态下的力学性能、硬度和金相组织差异。通过分析研究可知:经频谱时效振动后的焊缝残余应力可降低29.52%;经超声波冲击振动后的焊缝残余应力可降低50%左右;超声波双面双侧冲击的试板尺寸变化量最小,尺寸变化量在±0.05 mm内;频谱时效振动的试板尺寸变化量最大,尺寸变化量在±0.2 mm内。同时超声波冲击时效后的焊缝显著提高了接头的连接强度及抗弯能力;但不同状态下对应的焊接接头各区域硬度变化无显著差异,焊接接头各区域的组织基本一致,无差异。