回火温度对690MPa级低焊接裂纹敏感性钢组织和性能的影响
回火温度对600MPa级低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响
Effect of tempering temperature on the microstructure and mechanical properties of 600 MPa grade lo w carbon ba initic steel
CH EN L i n2heng1) , KA N G Yong2li n1) , L I Xian2hao1) , W EN De2z hi2) , L IU Guo2m i n2)
2 实验结果及分析
211 钢板回火后的力学性能 从图 1 中可以看出 ,高温回火对低碳贝氏体高
强钢性能影响较大 ,各不同回火温度下的力学性能 与回火前相比均有较大变化. 未回火的轧态试样其 屈服强度和抗拉强度分别为 630 MPa 和 825 MPa , 伸长率为 1615 % ;在 550 ℃保温 1 h 回火后屈服强 度提高到 685 MPa ,抗拉强度略有降低而伸长率略 有提高 ;当回火温度为 600 ℃,屈服强度达到最大 值 ,为 735 MPa ,比未回火时增加了 105 MPa ,抗拉强 度降低 30 MPa ; 当回火温度提高到 650 ℃时 ,屈服 强度升高也比较明显 ,比回火前升高了 95 MPa ,达 到 725 MPa , 抗 拉 强 度 下 降 也 很 明 显 , 下 降 了 65 MPa ,达到 760 MPa ,伸长率增加到 18 % ;当回火 温度进一步提高到 700 ℃时 , 回火后屈服强度为 690 MPa ,虽然比回火前还是增加了 60 MPa ,但相比 其他回火温度 ,其屈服强度又有一定程度的下降. 在此温度下回火抗拉强度下降最明显 ,达到最低值
回火处理对焊缝性能的影响探析
回火处理对焊缝性能的影响探析钼的熔点高、耐腐蚀性好、室温下有较高的强度和塑性，而且在高温下仍具有良好的机械性能，因此在工业中得到广泛应用，特别是在调质和渗碳结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢、磁钢等各种钢常常作为合金元素应用。
钼可以缩小奥氏体相区，在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，也可与铁、碳形成复合的渗碳体。
钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度。
钼对改善钢的延展性、韧性、耐磨性起到有利作用。
Q345是低合金高强度结构钢，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器、石油储罐、起重运输机械及其他承受较高载荷的工程与焊接结构件。
Q345当含碳量较低时，由于本身含碳量少，又是通过固溶强化方式来获得较好的强度和韧性，因而其脆化倾向小。
只有在线能量过大的情况下，才会造成过热区奥氏体晶粒严重粗化，冷却时形成魏氏组织，这时会出现脆化现象。
当碳含量偏高时，线能量过大会形成魏氏组织而脆化，在线能量偏低，冷却速度过大时也会形成脆化。
Q345本身化学成分没有强氮化合物形成元素，因而有一定的热应变脆化倾向，所以解决Q345焊缝脆化问题显得尤为重要。
本文通过实验对比分析热处理工艺对含钼焊缝和不含钼焊缝硬度和韧性的影响，为含钼焊接材料的设计开发及推广应用提供支撑。
1 试样制备及试验方法1.1 试样制备焊接母材采用18mm厚的Q345钢板。
为焊接方便，将Q345钢板加工成60°坡口。
利用BX1-315型交流焊机进行焊接，焊接采用多道多层焊接。
焊接后清除试样表面的熔渣残渣，沿垂直焊道方向切取试样。
1.2 焊接材料及焊接参数本实验选用的焊接材料为J607Ni和J707Ni焊条，均为低氢钠型低合金高强度钢焊条，J607Ni具有良好的抗热烈性，J707Ni具有良好的综合力学性能。
J607Ni的化学成分：C≤0.1%，Mn≥1.0%，Si≤0.8%，Ni=1.2%～1.5%，S≤0.03%，P≤0.035%；J707Ni的化学成分：C≤0.1%，Mn≥1.0%，Si≤0.8%，Ni=1.2%～1.5%，Cr≤0.2%，Mo=0.4%～0.6%，S≤0.03%，P≤0.035%。
回火处理对Q690钢焊接粗晶区组织和性能的影响
试 验 用 Ｑ６９０钢 化 学 成 分 见表 １ 焊 接 没备 为 ＹＤ一５００气体 保护 焊 机 ，试样 采 用 Ｋ形 坡 ｕ ，坡 门角 度 为 ４５。 ，采 用 多 层 多道 焊 接 工 艺 ，层 间 温度 控 制 在 １００～ｌ５０。（ ，焊 接 电流 ２１５ Ａ，焊 接 电压 ２４．６ Ｖ， 焊 接 速 度 ２．４２ ｉｎｎｌ／ｓ，热输 入 为 ２１．９ ｋＪ／ｃｍ。焊 后 用 ＨＳ６２０ 数 式 超声 波探 伤 仪 探伤 ，在焊 接接 头 处 截 取 试 样 ，在 ＸＣＳＬ一１７—１８Ｙ高 温 实 验 炉 中分 别 加 热 至 ４２０、４７０、５２０、５７０、６２０、６７０ 保 温 ９０ ｍｉｎ，之 后 随炉 冷 至 ３００ 左右 ，再 空 冷 至室 温 在 焊缝 处 截取 冲击 试 样 ，经 腐 蚀 确 定 熔 合线 位 置 ，将 缺 口开 在距 熔 合线 ０．５ ｌｌｑＨｌ以 内 的粗 晶 区 。在 ＪＢ３０Ｂ型 冲 击试验 机 上进 行 冲击 试 验 ，试 验 温 度 为 一２０ ０Ｃ，在 Ｈｖ一１０００ 微 硬 度计 上 测 定 试 验 钢试 样 的维 氏 硬 度 ．载 简 为 ５００ ｇ，用 Ｑｔ！ＡＮＴＡ２００型 扫 描 电子 显 微镜 （ＳＥＭ）观 察组织 和 断 口形貌 。
门 为｝ｆ｝品 脆性 断 裂 ，这 是 大 量碳 化 物 品 问 沉 淀 所 敛
关 键 词 ：Ｑ６９Ｏ钢 板 ：ｌ柯１晶热 影 响 区 ；回 火 处 邢 ；冲 击 韧 性 ；滑 晶 断 裂
中 图分 类 号 ：＿ｒ（ １４２．４ｌ
文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０１）４—４６２（／（２（／１ ８）０ｌ一００４７—０２
Ｓ
¨
ａ
１ 前 言
尔 Ｑ６９ｏ铡 是一 种 低 碳 贝 氏 体 钢 ，采 用控 轧 ＋回
回火温度对C级钢组织、性能的影响
试验检测文章编号.1007-6034（2020）02-0043-03DOI：10.14032/j.issn.1007-6034.2020.02.017回火温度对C级钢组织、性能的影响魏瑾瑾，刘涛，雷朝阳，甘海潮，常有余（中车长江铜陵车辆有限公司，安徽铜陵244000）摘要：采用金相显微镜、万能拉伸试验机等设备研究了不同的回火温度对高含破量的C级钢（ZG25MnNiCrMo）的显微组织和力学性能的影响。
结果表明，在相同正火工艺下，回火温度越高，C级钢的网状回火索氏体组织越明显、晶粒找铁素体越多。
网状回火索氏体组织和晶粒状铁素体的增多，降低了材料的强度、硬度，改善了材料的塑性、韧性。
关键词：C级钢；回火温度；金相组织；力学性能中图分类号:TG142.12文献标识码：BC级钢因为具有高的强度、良好的塑性和低温韧性，目前广泛运用于车钩、前后从板座和高强度摇枕、侧架等货车配件上。
C级钢属于低合金高强度铸钢，日常生产采用正火+回火的热处理工艺，以获得良好的综合性能。
但在实际生产中，当熔炼成分中碳含量偏上限时，常出现断后伸长率、断面收缩率等塑性指标不满足标准要求、低温（-18T）冲击韧度也偏低的情况。
由于热处理不合格，需采用重新热处理的方式以改善材料力学性能，从而增加了生产成本，降低了生产效率。
为了改善碳含量较高的C级钢铸件塑、韧性，对c级钢热处理工艺进行优化很有必要。
本文研究了碳含量偏高时的C级钢试块在不同的回火温度下的显微组织、拉伸性能、冲击性能，从而得到改善C级钢的塑、韧性的工艺。
1试验材料和方法C级钢经熔炼后浇铸成标准的基尔试块，化学成分及力学性能指标如表1所示，参照TB/T2942 -2015（机车车辆用铸钢件通用技术条件》。
试验选用化学成分为C:0.30%、Si:0.36%、Mn：1.41%、Ni：0.35%、Cr：0.31%、Mo：0.21%、P：0.012%、S：0.010%的同一熔炼炉次的标准试块，正火采用900 T保温1h的工艺，正火后分别在620V,640乜、660V,680下进行回火，回火保温时间为2h。
焊后处理对Q690钢CGHAZ组织及硬度的影响
焊后处理对Q690钢CGHAZ组织及硬度的影响随着高速铁路、大型钢结构、大型船舶等领域的发展，Q690钢的应用越来越广泛。
但是，焊接是制造过程中不可避免的一步，焊接会对材料的组织和性能产生不可忽视的影响。
本文旨在研究焊后处理对Q690钢CGHAZ（钢的热影响区）组织及硬度的影响，为工程设计提供理论依据和技术支持。
实验方法：首先，采用TIG焊接技术对Q690钢进行焊接处理，接头长度为300mm，宽度为30mm，板厚为20mm。
然后，将焊后处理分成了四组，分别为：1. 自然冷却（无处理）。
2. 钎焊处理。
3. 低温回火处理（200℃，2h）。
4. 中温回火处理（400℃，2h）。
接下来，对不同处理组的试样进行组织分析、微观硬度测试和金相分析，以比较不同处理对CGHAZ的影响。
实验结果：组织分析结果表明，自然冷却组的CGHAZ区域出现明显的枝晶组织。
钎焊处理和低温回火处理组的CGHAZ区域内出现细小的固溶渗碳体和析出的铁素体，成分均匀。
而中温回火处理组的CGHAZ区域内除了不均匀的颗粒状铁素体外，在细小的固溶渗碳体的基础上呈现出明显的淬硬结构。
微观硬度测试发现，自然冷却组的CGHAZ区域处的硬度值最高，达到了450HV。
而在低温回火处理和中温回火处理组中，CGHAZ区域内的硬度值均小于350HV，表明回火处理能够有效降低CGHAZ区域的硬度。
金相分析结果显示，CGHAZ区域内的析出相种类和数量与处理方式有关。
在自然冷却组中，CGHAZ区域内为完全的铁素体，而在其他三组中均出现了不同程度的固溶、析出等相的混合状态。
中温回火处理组中由于淬硬作用，使得CGHAZ区域内的硬度值更高，而相对应的析出相种类也相对更多。
结论：通过实验数据分析，得出以下结论：1. 自然冷却组的CGHAZ区域内出现明显的枝晶组织，硬度最高，其他三组相对比较均匀，硬度较低。
2. 钎焊处理和低温回火处理均能够有效降低CGHAZ区域的硬度，回火温度越高，硬度下降越明显。
焊后处理对Q690钢CGHAZ组织及硬度的影响
焊后处理对Q690钢CGHAZ组织及硬度的影响
焊接过程中，Q690钢的焊缝和热影响区（HAZ）会经历复杂的热循环和相变过程。
焊缝区域的组织主要由铁素体、奥氏体和残余铁素体组成。
而CGHAZ是接近焊缝的区域，其组织主要由粗晶铁素体和残余铁素体组成。
这些区域的组织和硬度对焊接接头的性能有着重要的影响。
焊后处理可以通过加热和冷却过程来改善焊接接头的组织和硬度。
一般来说，焊后处理可以分为两类：回火处理和正火处理。
回火处理是通过加热接头至亚临界温度，保持一定时间后缓慢冷却。
正火处理是通过加热接头至临界温度以上，保持一定时间后快速冷却。
对于Q690钢，焊后处理可以显著影响CGHAZ的组织和硬度。
研究表明，回火处理可以导致CGHAZ中的粗晶铁素体晶粒细化，降低残余铁素体含量，从而改善接头的韧性。
回火处理还可以减小CGHAZ区域的硬度，使其接近基体的硬度。
正火处理则可以提高CGHAZ的硬度和强度，但对韧性有一定的影响。
焊后处理温度和时间对于Q690钢的影响也是需要考虑的因素。
研究表明，对于Q690钢，适当的回火温度在500-650℃之间，时间在1-2小时左右，可以实现CGHAZ的晶粒细化和硬度降低。
正火处理温度在900-1000℃之间，时间在5-10分钟左右，可以提高CGHAZ 的硬度和强度。
除了焊后处理温度和时间，冷却速率也对Q690钢的焊后处理效果有一定的影响。
较快的冷却速率可以促进残余铁素体的析出，从而提高接头的硬度和强度。
而较慢的冷却速率可以实现CGHAZ的晶粒细化和硬度降低，同时也可以提高接头的韧性。
热处理工艺对钢材的回火效应和晶界清晰度的调控
热处理工艺对钢材的回火效应和晶界清晰度的调控热处理工艺是一种通过加热和冷却来改变金属材料的性能和结构的工艺。
在热处理过程中，回火效应和晶界清晰度是两个重要的考虑因素。
回火效应是指在金属材料经过淬火后，通过加热到适当的温度并保持一段时间后，材料的硬度和脆性会逐渐降低。
回火效应的调控可以使材料在硬度和韧性之间取得平衡，使其具备更好的机械性能。
回火效应的调控主要通过回火温度和回火时间进行。
一般来说，回火温度越高，回火时间越长，回火效应越明显。
但是回火过程过火或过长也会导致材料的韧性过高，从而降低了材料的硬度和强度。
晶界清晰度是指金属材料晶界的清晰度和结晶尺寸的一种性能。
晶界清晰度的好坏直接影响材料的机械性能和塑性变形能力。
晶界清晰度的调控主要通过热处理过程中的冷却速度和回火温度进行。
较快的冷却速度和适当的回火温度可以提高材料晶界的清晰度，使晶界得到较好的强度和韧性。
此外，还可以通过化学成分调整来改变材料的晶界清晰度。
例如，添加适当的合金元素可以改善材料的晶界清晰度。
另外，对于钢材来说，回火效应和晶界清晰度的调控还需要考虑到钢材中的碳含量。
钢材中的碳含量越高，回火效应和晶界清晰度的调控就会变得更加复杂。
高碳钢在回火过程中容易产生孪晶现象，即晶界处形成大量的孪晶组织，导致材料的韧性和塑性变形能力降低。
因此，对于高碳钢的热处理，需要更加严格地控制回火温度和回火时间，以保证材料的性能。
总之，回火效应和晶界清晰度是热处理工艺对钢材进行调控的重要因素。
适当的回火温度和回火时间可以使材料具备更好的机械性能，而较快的冷却速度和适当的回火温度可以提高材料晶界的清晰度。
针对不同的钢材和要求，需要根据具体情况进行热处理工艺的设计和优化，以获得满足要求的材料性能。
热处理工艺对钢材的回火效应和晶界清晰度的调控在钢材的性能优化与应用方面具有重要意义。
下面将进一步探讨回火效应和晶界清晰度的调控策略及其对钢材性能的影响。
首先，回火效应的调控是热处理工艺中至关重要的一步。
焊接热输入对Q690高强钢热影响区组织和韧性的影响
Ｅｆｅ ｔｏ ｅ ｔ ｎ ｕ ｎ ｔ ｉ ｒ ｓｒ ｃ ｕｒ ｎｄ ｔ ｕ ｈｎ ｓ ｆｈ ａ ｆｅ ｔ ｆ ｃ ｆｈ ａ ｐ ｔｏ ｈｅｍ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅａ ｏ ｇ ｅ ｓｏ ｅ ｔａ ｆ ｃ ｉ
ｚ ｎ ｆ ９ ｉｈｓｒｎ ｔ ｅｌ ｏ ｅｏ ０ｈｇ ｅ ｇｈｓ ｅ Ｑ６ ｔ ｔ
Ｓ ａ ｄ ｎ ｎｖｒｉ，ｉａ ０ ６ ， ｈｎ ） ｈ ｎ ｏｇＵ ｉ ｓｙＪｎ ｎ ５ ０ １Ｃ ｉａ ｅ ｔ ２ Ａ ｓ ａｔＨ【 ｒ ｇ ｗａ ｏ ｅｌ ６０ｎ ｕｎｈｄ ｎ ｍ ｅ ｄ ｏｄ ｏｓ ａ ｗ ｌ ｄ ｙ ａ ｓｉｄ ｃ ｅ ｉ ｂｔ ｃ： ｉ ｓｅ ｔ ｌ —ｌ ｓ ｅＱ ９ ｅｃｅ ｄ ｅ ｐｒ ｎ ｉ ｎ ｓ ｅ ｅ ｅ ｅ ａ ｌｎ ｒ ｇ ｔ ｎ ｈｏ ｌｙ ｔ ｈ ｉｑ ａ ｔ ｅ ｃ ｔ ｗ ｄ ｂ ｇ ｈ ｌ ｒｗ ｄ ｇ ｉ ｓ ｄ
输入较大时，上贝氏体铁素体侧形成的与板条平行的脆性Ｆ ３条损害了热影响区的塑韧性，冲击断 Ｉ纤维区的断 口 ｅ Ｃ ＝ Ｉ 具 有滑移特征，韧窝数量少，放射区形成小的撕裂刻面。 关键词 ：高强钢 ；焊接 ；热影响区；显微组织 ；韧性 中图分 类号 ：Ｔ ５ ．１ Ｇ４ ７１ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１７ —７ ８（０ １ ２ ０ ８ ６ ３ １０２ １） —０ ９ —５ ０
ｗｉ ｉｅ ｅ ｔ ｌｉｇｈ ａ ｎ ｕｓ Ｔｈ ｎ ｆ ｅ ｃ ｆｈ ａ ｉｐ ｔ ｎｔｅｍｉｍ ｓｒ ｃ ｒ， ｎ ｔ ｃｕｅ ｎ ｍ ｐ ｃ ｔｕ ｈ ｅ ｓｏ ｔ ｄｆ ｒ ｎ ｗｅｄ ｈ ｎ ｅ ｔｉｐ ｔ． ｅｉ ｌ ｎ ｅｏ ｅ ｔ ｕ ｏ ｈ ｕ ｎ ｃ ｔ ｍ ｅ ｆ ｅｓｒ ｔｒｓａ ｄｉ ａ ｔｏ ｇ ｎ ｓ ｆ ｕ ｉ ｕ
Ｌ ａｉｎ ，Ｊａ ｇＱｉｇｅ，Ｂａ ｐｎ，Ｗａ ｇＪ ａ ｉ ｊ ｇ ｉ ｎ ｌｉ Ｙ ａ ｎ ｏＹｉｉ ｎ ｎ，Ｚ ａ ｇＬ ｉ ｕ ｈｎ ｅ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第30卷第5期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol.30,No.52007年10月J.of Wuhan U ni.of Sci.&T ech.(Natur al Science Edition)Oct.2007收稿日期:2007-04-08作者简介:张莉芹(1972-),女,武汉科技大学博士生.E -mail:zxs lqzhang@ 通讯作者:袁泽喜(1946-),男,武汉科技大学教授,博士生导师.E -mail:yuan zexi@回火温度对690M Pa 级低焊接裂纹敏感性钢组织和性能的影响张莉芹1,袁泽喜2(1.武汉科技大学理学院,湖北武汉,430081;2.武汉科技大学材料与冶金学院,湖北武汉,430081)摘要:在不同回火热处理温度下对抗拉强度690M P a 级低焊接裂纹敏感性钢板的力学性能及组织结构进行了研究,并利用焊接热模拟技术对该钢的焊接性能进行了评估。
结果表明,可适应相对较大范围的回火温度,且在660 下回火力学性能最佳,试验钢具有优良的可焊性和焊接性能。
关键词:低焊接裂纹敏感性;回火热处理;焊接热模拟中图分类号:T G 142.1 文献标志码:A 文章编号:1672-3090(2007)05-0477-03从20世纪60年代起,世界各国先后开展了低焊接裂纹敏感性钢的研制。
目前,技术先进国家如日本、美国等已有低焊接裂纹敏感性钢成熟产品,而且强度等级已形成系列化。
这类钢采用相应的焊接材料施焊,钢板厚度达到50mm 也可不预热或稍加预热不产生焊接冷裂纹[1~5]。
如日本钢管(NKK )的NK -H IT EN690B 和JFE 的JFE -H ITEN690,JFE -H ITEN690S,JFE -H IT -EN690M 等,其中NK -H IT EN690B 的 s 620MPa, b 为690~830M Pa, 3.5 17%,-15 时的Akv 47J(纵向)。
20世纪80~90年代,武汉钢铁(集团)公司研制出抗拉强度610M Pa 级低焊接裂纹敏感性系列钢,填补了国内空白,并获得较广泛的工程应用[6]。
但由于种种原因,目前抗拉强度690M Pa 级低焊接裂纹敏感性钢的研究和应用方面在我国尚处于探索状态,相关报道亦不多见。
1 试验材料与方法试验钢采用实验室冶炼轧制的20m m 厚钢板,其化学成分见表1。
将钢板加热到950 保温50min 水冷淬火后,分别在620,640,660表1 试验钢的化学成分(w B /%)C Si MnPSCrN i Mo CuP c m0.090.271.400.0080.0050.310.310.210.240.215注:Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni /60+Cr/20+M o/15+V/10+5B 。
三个温度下保温60min 进行回火。
对不同回火工艺钢板分别截取横向试料加工成标准试样进行拉伸和系列温度冲击试验,试样中心线接近钢板1/4板厚处。
同时对不同回火工艺钢板取样研磨抛光,用3.5%硝酸酒精溶液浸蚀,在光学显微镜下进行了组织观察并照相。
另将660 回火钢板切取0.2m m 薄片,进行湿式研磨后,用80mL H 2O 2+13.7mL H 2O +6.3mL H F 溶液进行化学研磨至40 m 左右,然后用920mL CH 3COOH +80mL H ClO 4溶液进行喷射式电解研磨制成标准电镜试样,在JEM2000FX -Ⅱ型透射电镜下进行精细组织观察。
选取20kJ/cm 和40kJ/cm 两种线能量(分别对应于手弧焊和埋弧焊),在Gleeble2000试验机上对660 下回火钢板进行了焊接热模拟试验,试样不预热,峰值加热温度为1340 。
将热模拟后的试样以热影响区(H AZ)中部为中心分别加工成拉伸和冲击试样,进行常温拉伸和-20 冲击试验。
另取660 温度下回火钢板在Gleeble2000试验机上经20kJ/cm 焊接线能量热模拟后的试样,进行H AZ 最高硬度试验。
2 结果与分析2.1 试验钢的力学性能不同回火热处理工艺下钢板常温拉伸试验结果见表2。
试验钢在不同回火温度下钢板强度、武汉科技大学学报(自然科学版)2007年第5期塑性均满足690M Pa级高强钢性能要求,因此,试验钢可适应较大的回火温度范围。
而且随着回火温度的上升,试验钢虽然强度稍有下降,但塑性却得到较大幅度的提高,强塑性匹配较佳的应为在660 温度下回火的钢板。
该钢板含有少量的Cr,Ni,M o,Cu元素起多元固溶强化作用,其组织热处理时稳定难以分解,比常规的Q345钢的强度增加一倍多,对塑性损害少,加上钢中碳含量低,又进行了调质处理,使试验钢具有优良的强塑性。
表2 不同回火工艺试验钢拉伸试验结果回火温度/ R eL/M Pa R m/M Pa A/%Z/% 620790,765815,81517,1863,66640740,760800,79519,1968,70660725,720750,75021,2277,73不同回火热处理工艺下钢板系列温度冲击试验结果见表3。
该钢含碳量低,又进行了具有综合机械性能的调质热处理,-20 冲击性能均满足690M Pa级高强钢性能要求,且随着回火温度的上升,试验钢的冲击值有明显提高的趋势,其中660 下钢板的冲击值最为理想。
因此,综合考虑试验钢的力学性能,较佳的回火温度为660 。
表3 不同回火工艺试验钢冲击试验结果回火温度/ 0 A kv/J-20 Akv/J-40 Akv/J-60 Akv/J 62090,74,8577,68,6043,47,4442,38,38640105,107,10483,79,7857,58,6444,36,42660117,92,118115,107,118100,83,9758,64,462.2 试验钢的组织在不同回火温度下试验钢横向1/4板厚处取样作金相组织观察试验,组织照片见图1(a)~图1(c)。
由图1可见,不同回火温度钢板金相组织都比较均匀,均为回火索氏体,金相组织差异不大,基本上都为较理想的强韧化组织。
尽管钢中含碳量低,由于采用了多元合金化措施,使钢的淬透性得到较大提高,大截面也可以得到马氏体组织,多元合金化使该钢的马氏体组织很稳定,大范围的高温回火使回火索氏体组织变化不大,故试验钢可得到高级别的综合机械性能。
图2(a)~图2(c)为660 回火温度下试验钢的T EM组织,其中图2(a)为铁素体板条状组织,各条带均比较细小,且分布呈多取向。
多种合金元素固溶的板条马氏体组织十分稳定,660 高温回火后索氏体组织中的铁素体仍然以条带形式存在,并保持着板条马氏体的位向;图2(b)为回火索氏体条带中的较高密度位错组态,位错线分布比较均匀;图2(c)为回火索氏体条带上析出的碳化物,比较细小且分布均匀;这些组织状态对于提高钢板强韧性十分有利,是试验钢得到高级别综合机械性能的根本原因。
(a)620 (b)640 (c)660图1 试验钢不同回火温度金相组织(a)铁素体板 (b)位错线 (c)碳化物条形态形态形态图2 试验钢660 回火温度下TEM组织2.3 试验钢焊接性能表4为660 回火试样经过不同线能量焊接热模拟后的H A Z常温拉伸和-20 冲击试验结果。
表4 试验钢不同线能量模拟H A Z试验结果线能量/kJ cm-1R m/M Pa断裂部位-20 Akv/J 20755,745H AZ,H AZ87,75,8440745,740H AZ,H AZ50,49,55低合金高强度钢焊接后其焊接接头H AZ的力学性能尤其是冲击性能会降低,H AZ成为焊接结构件安全可靠性最关注的部位。
由表4可见, 660 回火温度下20kJ/cm和40kJ/cm焊接线能量模拟H AZ拉伸和-20 冲击试验结果都达到了母材技术条件要求。
不过,40kJ/cm焊接线能量模拟H AZ-20 冲击值刚刚满足 47J的要求,这是由于焊接线能量增大使H AZ组织粗化引起的。
考虑到焊接热模拟条件比实际施焊要苛刻得多,根据实践经验,在上述焊接线能量实板施焊试验条件下实际得到的H AZ冲击值会高出许多,完全可以认为,该钢能满足常规手弧焊和埋弧焊对钢板的要求。
同时该钢的裂纹敏感性组成Pcm也只有0.215,比标准要求的0.23要低。
不难看出,试验钢板具有优良的焊接性能。
2.4 试验钢最高硬度测试结果利用GLEEBLE-2000焊接试验热模拟机进行试验,模拟线能量为17kJ/cm,峰值加热温度4782007年第5期 张莉芹,等:回火温度对690M Pa级低焊接裂纹敏感性钢组织和性能的影响为1340 ,不预热。
对模拟后试样热影响区进行最高硬度(H V10max)试验,试验结果示于图3。
图3 焊接热影响区最高硬度曲线按照传统观念[6],对抗拉强度分别为610 MPa级和690M Pa级调质高强度钢而言,当焊接热影响区H V10max值分别低于330N/mm2和350N/m m2时,即可认为钢板具备低焊接裂纹敏感性。
由图3可见,本研究的抗拉强度690M Pa 级调质高强度钢热影响区最高硬度H V10max仅为333N/m m2,因此,试验钢具备低焊接裂纹敏感性,具有良好的可焊性。
该钢的组织分析表明,经调质处理后得到均匀细小的回火索氏体组织,其精细组织优良,这种组织也是钢板优良焊接性能的根本保证。
3 结论(1)不同回火温度下试验钢力学性能均达到抗拉强度690M Pa级高强钢性能要求,但强塑性匹配最好的回火温度为660 。
(2)试验钢不同回火工艺下金相组织均为单一回火索氏体组织,660 温度得到的回火索氏体仍然保持着马氏体板条的位向,其细小的铁素体条中存在分布均匀的高密度位错,且碳化物弥散分布,该组织有利于提高钢板强韧性。
(3)试验钢板具备低焊接裂纹敏感性,其可焊性及焊接性能优良。
参考文献[1] 张莉芹,袁泽喜,陈晓,等.大线能量低焊接裂纹敏感性钢的焊接[J].压力容器,2002(7):29-34.[2] 秦晓钟.压力容器用钢与标准的技术进展[C] 第四届全国压力容器学术会议专题报告集,1997:34-44.[3] 陈晓.球型容器用CF-62钢的开发及应用[C] 第三届全国压力容器学术会议专题报告集,1992:142-148.[4] 陈晓.低焊接裂纹性高强度低合金钢的性能研究及应用前景[J].钢铁研究,1989(3):3-10.[5] 陈晓,张莉芹,袁泽喜,等.大线能量低焊接裂纹敏感性钢性能及组织研究[J].钢铁研究,2002(6):21-25.[6] 陈晓,秦晓钟.高性能压力容器和压力钢管用钢[M].北京:机械工业出版社,1999:1-4.Effect of temper temperature on microstructure and propertiesof690MPa grade quench and temper high-strengthsteel with low susceptibility to weld crackZhang L iqin1,Yuan Zex i2(1.Co llege o f Science,W uhan U niver sity o f Science and T echno lo gy,W uhan430081,China;2.Co lleg e of M at erials Science and M etallurg ical Eng ineer ing,W uhan U niver sity o f Science and T echnolo gy,W uhan430081,China)Abstract:The microstr ucture and mechanical pr operties o f690MPa gr ade quench and tem per hig h-streng th steel w ith low susceptibility to w elding crack ar e studied under different temper heat treat-m ent temperatures,and the w elding properties of the steel are evaluated by using w elding ther mal simulatio n technolo gy.T he results show the steel can be tem pered in a relatively big temperature rang e,and at660 it has the most favo rable m echanical proper ties w ith ex cellent w eldability and w elding properties.Key words:low susceptibility to welding crack;temper heat treatment;w elding therm al sim ulation[责任编辑 徐前进]479。