Q960高强钢焊丝熔敷金属组织及性能研究

ｍ ｍ ｘ １ ２ ０ ｍ ｍ ｘ ２ ０ ｍ ｍ。焊 接 材 料 为 自行 研 制 实 心 焊
丝， 直径 为 １ ． ２ ｍ ｍ， 其 化学 成分 见表 １ 。焊 接 方法 选 用
熔 化气 体保 护 焊 ， 焊接电源为 Ｆ ｒ ｏ ｎ ｉ ｕ ｓ Ｔ Ｐ Ｓ ５ ０ ０ ０全 数 字
焊接 电流 电弧电压
Ｉ ／ Ａ Ｕ ／ Ｖ
焊接 速度
（ ｃ ｍ・ ｍｉ ｎ ）
３ ３
气体流量 道问温度
（ Ｌ・ ｍ ｉ ｎ ）
２ Ｏ
Ｔ ／ ￣ Ｃ
１ ５ ０
高 焊丝 中合 金 元 素 含 量 ， 使 铁 素 体 基 体 中合 金 元 素 固
溶 量增 加 ， 可 提 高 焊缝 金属 强 度 ， 与此同时 ， 合 金 元 素
关键词 ｉ 高强 钢
焊丝
组织
力 学 性 能
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ２ ２ ． ３
０ 序
言
的加 入 ， 焊缝金 属淬 硬性 增 加 ， 焊 缝 金属 连 续 冷却 转 变
过程 受 到影 响 ， 淬 硬 组 织 的 出现 可 显 著 降 低 冲击 吸 收
随着工业 的发展 ， 以 大 型钢 结 构 为 主体 的 能 源 、 建 筑 业正 处 于蓬 勃 发 展 之 中 ， 且 近年 来 工 程 结 构 轻 量 化 战略 的实施 ， 高 强钢 受 到人 们 的普 遍 关 注 Ｊ ， 高 强 度 化 已成为 目前 钢 铁 行 业 发 展 的 趋 势 ， 与 此 同 时 随 着 新 的合 金设 计 及先进制造 工艺的发展 ， 高 强 钢 强 韧 性 已不断 提高 。焊接 构 件对 高 强 度 的不 断 要求 及 新 型
试 板材 料选 用 Ｑ ９ ６ ０高强 钢 ， 母 材 为调质 态 ， 尺寸 为 ３ ０ ０
击 吸 收能量 偏低 ， 与Ｑ ９ ６ ０高 强钢 配 套 的焊 接 材料 主 要
依 赖 于进 口。焊 接 材 料 研 制 相 对 滞 后 ， 新 型 高 强 钢 的 推广及 应用 受 到严 重制 约 。基 于 目前 国 内高 强钢 焊 接 材料 与 国外存 在一 定 的差距 ， 特 别是 与 Ｑ ９ ６ ０高强 钢 配 套 的焊接 材料 ， 在某 些方 面不 能 很好 的满 足使 用 要 求 ， 因此 迫切 需要 研制 具有 优 良焊 接 工 艺性 的高 强 韧性 且 抗裂 性 良好 的气体 保护 焊 丝 。
试 板 焊 接 和 力 学 性 能 取 样 参 照 国家 标 准 Ｇ Ｂ ／ Ｔ
幅度 增 长 。 目前 国 内市场 上 高强 钢 焊 接 材料 能 满 足熔
敷 金属 抗拉 强 度 大 于 ９ ０ ０ ＭＰ ａ的 焊 丝 极 少 ， 且 低 温 冲
８ １ １ ０ ＿２ ０ ０ ８ 《 气体 保护 电弧 焊用 碳 钢 、 低合 金 钢 焊 丝 》 。
焊接 工艺 参数 见表 １ 。
表 １ 焊 接 工 艺 参 数
化 电源 ， 采用 ８ ０ ％Ａ ｒ＋２ ０ ％Ｃ Ｏ 富氩 气体 保 护 ， 具 体
焊缝 金属 化 学 成 分 对 组 织 转 变起 重要 的 作 用 ， 而
焊 缝金 属 的力 学 性 能 主 要 取 决 于 微 观 组 织 ， 适 当 的 Ｑ ９ ６ ０高强 钢气体 保护 焊丝 ， 利 用金 相 显微镜 （ Ｏ Ｍ） 、 扫 描 电子 显微镜
（ Ｓ Ｅ Ｍ） 、 透射 电子显微镜 （ Ｔ Ｅ Ｍ） 、 Ｘ射线衍射 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 并 通过常温拉 伸和低温 冲击 等试验研 究 了焊 丝及熔 敷金属 化 学成分 、 组 织及 力学性能之间的关系 。结果表 明， 采用 Ｍｎ — Ｎ ｉ － Ｃ ｒ — Ｍｏ — Ｔ ｉ 合金体系 ， 研制 的最佳 强韧性焊 丝焊态熔 敷 金属抗拉强度 为 ９ ２ ０ ＭＰ ａ ， 一６ ０℃冲击吸收能量为 ６ ６ ． ７ Ｊ ； 合金元素含量提高 ， 组织 由贝氏体相 向 贝氏体 ＋马氏体 混合相转变 ， 但合金元素含量过高 ， 会导致马 氏体相增多 ， 对韧性不利 ； 熔敷金属 中存在一定 量的残余 奥氏体 ， 可提 高韧性 。
能量 。因此高 强 钢焊丝 研 制 必须 同时兼 顾 其 强 度 和低
焊 接材 料研 制并 无成熟 的经验 。
温 冲击 吸 收能 量 ， 但 目前 国 内关 于 高 强 度 级 别 高 强 钢
文 中通 过合 金 体 系 的选 择 及 成 分 配 比 的优 化 ， 研
制开发 了新 型高 强 韧 性 气 体 保 护 焊 丝 ， 重 点 分 析 了焊 强钢 气体 保护 焊丝 的研制 提供 一定 的 指导作 用 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—０ ６—２ １ ４ ４ ２ ０ １ ７年 第 ２期
２ ６０ —２８ ０ ２６ ～３ ０
金 相 试 样 取 自焊 缝 中心 截 面 ， 用砂 纸研磨 、 抛 光
后， 采用 ３ ％硝 酸酒精 溶 液腐蚀 ， Ｏ ｌ ｙ ｍｐ ｕ ｓ —Ｐ Ｍ Ｅ型光 学
１ 试验 方 法
丝熔敷 金 属成分 、 组 织及 性 能 之 间 的关 系 ， 该研 究 对 高
高强 钢不 断推 广应 用 ， 使 人 们 不 断 的去 改 进 焊接 工 艺 ，
同时也对 高强 钢焊 接材 料提 出了更 高 的要 求 ， 在“ 十二 五” 期 间将加 快发 展 战略性 新 型产 业 ， 因 此对 各 类 用 于 战 略新 型产业 的高性 能优 质 高端 焊 材 的需 求 量 必 将 大
俘 掳 生产应用
Ｑ９ ６ ０高 强 钢 焊 丝 熔 敷 金 属 组 织 及 性 能 研 究
李丹 晖’ 徐 亦楠’ 徐 浩’ 张汇 文
（ １ ． 哈 尔 滨 威 尔 焊 接 有 限责 任 公 司 ， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ６ ０； ２ ． 机械科学研究院 哈尔滨焊接研究所 ， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ８ ）