細(xì)晶粒TC4鈦合金TIG焊HAZ晶粒長大及組織轉(zhuǎn)變規(guī)律.pdf

1、細(xì)晶粒材料對焊接熱循環(huán)非常敏感，晶粒長大的驅(qū)動力大，鈦合金熱容大，導(dǎo)熱性差，原子在β相中的擴(kuò)散系數(shù)很大，導(dǎo)致細(xì)晶粒TC4鈦合金熱影響區(qū)晶粒具有嚴(yán)重的長大傾向，同時，細(xì)晶粒TC4鈦合金發(fā)生在熱影響區(qū)的組織轉(zhuǎn)變過程及結(jié)果顯著地改變接頭的性能。本文針對細(xì)晶粒TC4鈦合金TIG焊工藝下粗晶區(qū)的晶粒長大和組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究，并分析了組織對性能的影響。
　　經(jīng)歷TIG焊接熱循環(huán)后，細(xì)晶粒TC4鈦合金焊縫及熱影響區(qū)粗晶區(qū)晶粒嚴(yán)重長大。焊縫區(qū)形成

2、粗大柱狀晶，顯微組織為粗大的α′馬氏體，并伴有魏氏體生成；粗晶區(qū)形成粗大等軸晶，顯微組織為較為粗大的α′馬氏體；細(xì)晶區(qū)為細(xì)小的等軸晶，顯微組織為細(xì)小的α′馬氏體；過渡區(qū)組織為α+α′的混合組織。19μm晶粒TC4鈦合金熱影響區(qū)晶粒尺寸具有突變特征，不存在明顯細(xì)晶區(qū)，過渡區(qū)組織帶狀分布。
　　硬度測量結(jié)果表明，細(xì)晶粒TC4鈦合金接頭在熔合區(qū)存在硬度下降現(xiàn)象，不存在軟化區(qū)，而19μm晶粒TC4鈦合金粗晶區(qū)存在軟化區(qū)。不同熱輸入下，兩種

3、材料接頭拉伸性能良好，強(qiáng)度與母材相當(dāng)。經(jīng)歷焊接熱循環(huán)后，接頭韌性降低，在熔合區(qū)部位脆性穿晶斷裂，細(xì)晶粒TC4鈦合金斷口存在撕裂棱和韌窩等韌性成分，韌性好于19μm晶粒TC4鈦合金。
　　細(xì)晶粒TC4鈦合金粗晶區(qū)晶粒尺寸隨焊接熱輸入的增加而增大。相同熱輸入下，細(xì)晶粒TC4鈦合金粗晶區(qū)晶粒尺寸小于19μm晶粒TC4鈦合金。熱模擬試驗(yàn)結(jié)果顯示：相變點(diǎn)以上高溫停留時間是影響粗晶區(qū)晶粒長大的主要因素，隨著高溫停留時間的增大，晶粒尺寸呈上升趨

4、勢，而相變點(diǎn)以下冷卻速度的變化對兩種材料晶粒尺寸影響很小。
　　在不同焊接熱輸入下，細(xì)晶粒TC4鈦合金粗晶區(qū)均為板條馬氏體組織，亞結(jié)構(gòu)存在位錯和少量孿晶，隨熱輸入的增大，馬氏體板條的寬度和長度增加，位錯密度增大，孿晶減少。熱模擬試驗(yàn)顯示：α/β相變以上的高溫停留時間對馬氏體形態(tài)不產(chǎn)生影響，隨著高溫停留時間的增大，晶界α相片層變厚，馬氏體板條寬度增大，位錯密度減小，導(dǎo)致粗晶區(qū)硬度降低，強(qiáng)度減小，塑性和韌性降低。α/β相變點(diǎn)以下的冷卻