提高HG785高强钢焊接接头强度的试验研究

HG785属于低碳调质钢,相当于GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》标准中的Q690低合金高强度结构钢,抗拉强度770 MPa^940 MPa,在工程机械行业中常用于臂架的结构。本文利用混合气气体保护焊方法,采取不同的焊接工艺参数对HG785高强钢进行焊接,进而得到不同的焊接接头。对这些焊接接头的强度进行研究与分析,结果表明适宜的焊接热输入和t8/5时间才能获得合适强度的焊接接头,试验对于指导高强钢的焊接工艺设计有重要的参考意义。

t_(8/5)对含Zr钢热模拟焊接热影响区组织与性能的影响

采用Gleeble热模拟方法研究了在峰值温度1400℃保温3 s条件下,不同t8/5时间对一种Zr处理钢热模拟粗晶区的组织与力学性能的影响。结果表明,t8/5时间为13-700 s时,试验钢热模拟粗晶区随t8/5的延长,奥氏体晶粒尺寸由50μm增加到接近520μm,相转变组织由贝氏体逐渐转变为晶界铁素体＋晶内针状铁素体＋晶内多边形铁素体,硬度值由220 HV0.5降低到145 HV0.5,热模拟粗晶区的-20℃冲击吸收能量≥200 J。经扫描电镜分析,晶内铁素体的形核得益于试验钢中大量弥散分布的0.5-2μm的Zr-Ti-O复合夹杂物;断口分析结果表明t8/5时间为80 s和〉300 s时,热模拟粗晶区冲击性能降低,与组织中的上贝氏体和粗大的晶界铁素体有关。

钢轨轨面堆焊温度场的数值模拟

基于有限元软件SYSWELD对U71Mn钢轨轨面堆焊温度场进行数值模拟,研究了预热、后热、预热+后热三种焊接工艺对焊接冷却时间(t8/5)的影响,并对焊接热影响区的组织进行观察,最后对模拟结果进行了试验验证。结果表明:预热、后热、预热+后热三种焊接工艺均能延长t8/5,预热+后热的效果最佳,后热的效果优于预热的;预热+后热工艺是防止出现淬硬组织和冷裂纹行之有效的措施;采用模拟得到的焊接工艺可以达到消除马氏体组织的目的,试验结果验证了模拟结果的准确性。

含Ti复合第二相粒子对微合金钢焊接热影响区组织和性能的影响

系统分析了含Ti的复合第二相粒子对微合金钢模拟焊接热影响区(WHAZ)组织和性能的影响.研究发现,即使在较长的相变冷却时间t_(8/5)=120 s下(对应焊接线能量为100 kJ/cm),Ti脱氧实验钢的模拟WHAZ低温冲击韧性也明显好于Al脱氧对比钢.含Ti的第二相粒子对WHAZ性能的改善作用主要表现在以下两个方面:首先,钢中弥散分布着大量尺寸在几百纳米的含Nb的TiO_x-MnS粒子以及尺寸小于50 nm的含TiO_x的NbC粒子,这两类小尺寸的第二相粒子有效地阻碍了焊接热循环过程中原奥氏体晶粒的长大,细化了焊接热影响区的微观组织;此外,尺寸在1—3μm范围内的TiO_x-MnS型复合粒子能够有效地诱导晶内针状铁素体(IAF)在其表面形核,这些形核长大的IAF分割了原奥氏体晶粒,从而进一步细化了微观组织.在以上两种因素的共同作用下,Ti脱氧实验钢经过不同模拟焊接热循环后,组织得到明显细化,WHAZ的低温冲击韧性明显好于Al脱氧对比钢.