低碳貝氏體高強(qiáng)鋼焊接接頭組織與性能研究.pdf

1、NiCrMoV系低碳貝氏體高強(qiáng)鋼組織,不僅具有高的強(qiáng)度及裂紋抗力,而且其塑性和韌性也很優(yōu)異,因此研究NiCrMoV系低碳貝氏體高強(qiáng)鋼組織和性能具有重要的理論及工程實(shí)際意義。
　　 本文采用組織分析和力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)相結(jié)合對NiCrMoV系低碳貝氏體高強(qiáng)鋼及其DM4-1、DM4-5、T5-20、T5-21、M100和T100六種不同焊接方法的焊接接頭進(jìn)行了系統(tǒng)研究。組織研究主要采用了SEM組織分析、TEM組織分析、EBSD組織分析;力

2、學(xué)性能實(shí)驗(yàn)主要采用圓棒拉伸實(shí)驗(yàn)、SEM原位拉伸斷裂機(jī)理研究和沖擊實(shí)驗(yàn)。
　　 SEM組織觀察表明低碳貝氏體高強(qiáng)鋼母材和各焊接方法焊縫金屬組織均為貝氏體、鐵素體、馬氏體、奧氏體,其中貝氏體主要呈現(xiàn)板條狀和下貝氏體形態(tài),鐵素體與貝氏體結(jié)合成板條狀,少量殘余奧氏體呈現(xiàn)薄膜狀分布于基體貝氏體晶界,馬氏體和奧氏體結(jié)合為MA組元形態(tài)呈薄膜狀和小塊狀主要分布于貝氏體晶粒邊界;TEM組織觀察表明低碳貝氏體高強(qiáng)鋼板條組織結(jié)構(gòu)主要是鐵素體和貝氏體組

3、成的,板條邊界含有薄膜狀的MA組元,DM4-1和DM4-5焊接方法焊縫金屬貝氏體板條較寬約為400nm,MA組元主要分布于板條邊界,同時發(fā)現(xiàn)部分小島狀的MA組元尺寸約為300nm×1000nm垂直穿過基體板條內(nèi)部,T5-20和T5-21焊接方法焊縫金屬貝氏體板條尺寸與母材接近寬度較小,殘余奧氏體也是呈薄膜狀分布于晶粒板條界,方向與板條貝氏體相同,M100和T100焊接方法焊縫金屬為鐵素體和貝氏體組成板條狀分布,板條尺寸差別較大,最小板條

4、寬度約為30nm,而寬板條尺寸達(dá)到1000nm,同時發(fā)現(xiàn)板條貝氏體晶粒內(nèi)部有較小尺寸的MA組元,板條內(nèi)部有針狀析出物,在T100焊接方法下析出物變粗;EBSD組織分析表明低碳貝氏體高強(qiáng)鋼不同工藝焊接方法焊縫金屬中殘余奧氏體含量很少不到1％,在焊接接頭中TIG焊焊接接頭中殘余奧氏體含量要少于MAG焊焊接接頭,EBSD分析表明母材金屬中晶粒取向差小于10°的小角度晶粒占62.2％,從10°-50°范圍的晶粒分布較為均勻但是所占比例較少,為1

5、5.5％,50°-60°范圍的較大角度晶粒所占比例為22.3％,小角度晶粒占有較大比例則使得低碳貝氏體高強(qiáng)鋼具有好的強(qiáng)韌性。
　　 拉伸和沖擊力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)了20℃、-50℃、-110℃和-196℃四種不同的實(shí)驗(yàn)溫度條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明低碳貝氏體高強(qiáng)鋼在20℃時抗拉強(qiáng)度為1016MPa斷面收縮率為73％,在-196℃時仍具有好的強(qiáng)韌性特別是韌性指標(biāo)斷面收縮率仍然高達(dá)62％,MAG焊焊接工藝接頭在低溫下塑性下降較快斷面收縮率為

6、15％,而TIG焊焊接工藝接頭在低溫條件下斷面收縮率仍然能達(dá)到60％,所以TIG焊焊接接頭具有較好的低溫韌性;沖擊實(shí)驗(yàn)表明在20℃實(shí)驗(yàn)條件下母材沖擊功高達(dá)175J,在-196℃其沖擊功為44J,MAG焊焊接工藝在低溫-196℃時焊接接頭沖擊功為小于6J,而該溫度下TIG焊焊接接頭的沖擊功為20J;SEM原位拉伸實(shí)驗(yàn)表明在拉伸載荷作用下試樣內(nèi)部產(chǎn)生大量位錯和滑移線,然后產(chǎn)生微裂紋,裂紋擴(kuò)展、受阻、鈍化、再擴(kuò)展直至整個試樣斷裂。