10Ni8CrMoV钢的冷裂纹敏感性分析
07MnNiCrMoVDR 钢再热裂纹敏感性研究
07MnNiCrMoVDR钢再热裂纹敏感性研究刘俊松1，陈学东2，卜华全2，姜恒21.合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥 230009；2.合肥通用机械研究院，合肥 230031摘要：采用断面收缩率为判据，在热模拟试验机上用高温缓慢拉伸方法研究了07MnNiCrMoVDR钢的再热裂纹敏感性。
分别采用蠕变试验机和小铁研试验对研究结果进行了验证。
结果表明，采用小热输入焊接时，该钢种对再热裂纹不敏感；大热输入情况下，该钢的再热裂纹敏感温度在600℃左右；实际焊接接头中一般不会出现再热裂纹。
关键词：再热裂纹热模拟缓慢拉伸小铁研0 前言07MnNiCrMoVDR钢是低焊接裂纹敏感性的新一代高强钢，具有优良的焊接性能和低温韧性，主要用于制造石油和化工等行业的低温设备，选用该钢作为低温压力容器材料，球罐设计壁厚明显减小，造价可大大降低[1]。
但是，对于需用焊后热处理来消除焊接残余应力以获得组织和性能优良接头的焊接结构，使用该钢种是否会因产生再热裂纹而影响安全性则存在争议。
白世武等发现该钢存在再热脆化现象，但未深入研究[2]。
文献[1]采用实际焊接接头565℃保温2小时进行处理，其不同温度的低温冲击试验结果均较高，与文献[2]采用热模拟方法进行的研究存在较大的差异。
同系列的CF(crack free)钢有文献报道具有明显的再热脆化现象，但并未见明确的敏感温度，试验结果也不是很理想[3~5]。
本研究拟先采用热模拟的方法对07MnNiCrMoVDR钢的再热敏感性作初步研究，再对试验得到的结果进行验证，以期较全面地揭示该钢种的再热敏感特性。
1热模拟研究过程与结果1.1试样的制备试验材料为国产36mm厚07MnNiCrMoVDR 轧制钢板，化学成分（质量分数，%）为：C 0.071，Si 0.186，Mn 1.40，P 0.011，V 0.023，S 0.0045，Cr 0.196，Ni 0.472，Mo 0.152。
B、Ni对低裂纹敏感性钢焊接性能的影响
B、Ni对低裂纹敏感性钢焊接性能的影响姜艳菲;高洪刚;张猛【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P45-48)【作者】姜艳菲;高洪刚;张猛【作者单位】本钢板材股份有限公司热连轧厂,辽宁本溪 117000;本钢板材股份有限公司热连轧厂,辽宁本溪 117000;本钢板材股份有限公司热连轧厂,辽宁本溪117000【正文语种】中文内容导读对屈服强度为600 MPa的低裂纹敏感性钢采用埋弧焊法进行焊接实验，对焊接接头试样进行取样并分析其显微组织，检测其维氏硬度和低温冲击。
实验结果表明：粗晶热影响区有较高的维氏显微硬度值，显微组织以粗大粒状贝氏体为主，并且位错密度较高；焊缝区和细晶区的显微组织主要为针状铁素体+先共析铁素体；B元素偏析使原始奥氏体晶粒在冷却过程中形成BN，导致晶界脆化；Ni在一定程度上有利于提高韧性；粗大贝氏体显微组织一定程度上恶化粗晶热影响区的冲击韧性，使焊接接头低温冲击端口呈局部脆性断裂。
焊接过程会产生焊接热循环，热影响区会出现显微组织和力学性能不均匀的现象，焊接接头的不同微区可根据焊接热循环过程中所经历的最高温度划分为[1]：焊缝区(＞1500℃)、粗晶热影响区(大约在1100～1490℃)、细晶热影响区(900～1100℃)，以及部分相变重结晶热影响区(750～900℃)。
热影响区不同部位的显微组织变化引起焊接接头力学性能变化，尤其是冲击韧性。
实验采用同一种工艺制度的两种微合金设计实验方案，观察不同试样低温冲击韧性的表现。
实验材料和工艺焊接母材采用20 mm厚的热轧钢板，其主要化学成分见表1。
焊接母材的主要力学性能如下：屈服强度为630 MPa，抗拉强度为760 MPa，延伸率为19%，-20℃的冲击吸收功为155 J，母材组织为贝氏体铁素体+粒状铁素体双相组织。
在焊接接头中心部位垂直于焊缝方向采用线切割切取金相试样，通过粗磨、机械抛光后采用3%的硝酸酒精侵蚀，在LEICA DMIRM金相电镜下观察焊接接头的显微组织，采用FM 700显微硬度计检测不同热影响区维氏显微硬度值的变化情况。
铬镍系不锈钢的应力腐蚀裂纹行为研究
铬镍系不锈钢的应力腐蚀裂纹行为研究铬镍系不锈钢是一种常用的金属材料，具有良好的抗腐蚀性能和机械性能。
然而，在特定的环境下，铬镍系不锈钢会出现应力腐蚀裂纹，降低了其使用寿命和可靠性。
因此，对于铬镍系不锈钢的应力腐蚀裂纹行为进行研究，对于提高其耐腐蚀性和延长使用寿命具有重要意义。
首先，了解应力腐蚀裂纹的特点和机制是研究的基础。
应力腐蚀裂纹是由于金属表面受到应力和介质共同作用下的腐蚀所引起的，其裂纹扩展速度较快，造成的损伤严重。
应力腐蚀裂纹的机制主要包括腐蚀基质的解理、水分子的溶解和二次腐蚀等。
其次，应力腐蚀裂纹的影响因素也需要在研究中考虑。
一方面，材料的化学成分对于应力腐蚀裂纹的产生和扩展有直接影响。
铬和镍是铬镍系不锈钢中的主要合金元素，可以提高其耐腐蚀性能。
另一方面，材料的应力状态也会对应力腐蚀裂纹的行为产生重要影响。
应力集中、应力腐蚀和应力弛豫等因素都是影响应力腐蚀裂纹行为的重要因素。
其三，应力腐蚀裂纹行为的研究方法也需要选择合适的实验手段。
例如，可以通过电化学测试来评估材料的腐蚀性能，以及应力腐蚀裂纹在不同环境条件下的产生和扩展行为。
另外，应力腐蚀裂纹的微观机制也可以借助金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析技术来研究。
在研究过程中，还需要重点考虑应力腐蚀裂纹形貌和尺寸的测量。
通过使用光学显微镜等工具，可以对裂纹的形貌和尺寸进行观察和测量，从而了解裂纹的发展趋势和速率。
此外，也可以采用拉伸试验和断口分析等方法，进一步研究应力腐蚀裂纹的起始位置和裂纹扩展机制。
最后，对于铬镍系不锈钢的应力腐蚀裂纹行为进行研究后，还可以探索相应的改进措施。
例如，通过合金设计和表面处理等手段，可以改善材料的耐蚀性能和抗裂纹扩展能力，从而延长其使用寿命和提高可靠性。
此外，也可以通过调整应力状态和环境条件等方式，减少应力腐蚀裂纹的产生和扩展。
总之，铬镍系不锈钢的应力腐蚀裂纹行为研究具有重要意义。
通过深入了解裂纹的特点和机制，分析影响因素，选择适当的实验方法，测量和观察裂纹的形貌和尺寸，并针对研究结果进行材料改进，可以提高铬镍系不锈钢的耐腐蚀性和可靠性，为工业应用提供更好的材料选择。
10Ni5CrMoV高强钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为
10Ni5CrMoV高强钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为焊接是潜艇、航母和驱逐舰等船体结构最主要的一种连接工艺。
焊接接头中不可避免地存在缺陷,通常认为焊接结构的疲劳寿命可以仅由断裂力学方法评估,裂纹萌生阶段所占比例极小可忽略。
由于长期处于极为恶劣的海洋环境中,深刻理解船体结构材料焊接接头的疲劳裂纹扩展行为对船体焊接结构损伤容限设计与评估极为重要。
本文针对我国新一代潜艇等船体结构用Ni-Cr-Mo-V系高强钢,10Ni5Cr Mo V高强钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展行为进行了系统的研究,对影响裂纹扩展行为的众多因素进行了详细的量化分析。
由于无论是在计算焊接力学,还是在疲劳裂纹扩展过程中的裂尖应力应变响应和焊接残余应力重分布分析中,材料的弹塑性力学性能都是必不可少的参数,本文首先对10Ni5Cr Mo V高强钢的循环粘塑性力学行为进行了研究。
分别采用不同应变速率的单调拉伸加载,对称和非对称应变控制加载,非对称应力控制加载测试了材料的基本循环粘塑性力学性能,结果表明10Ni5Cr Mo V高强钢室温下率相关性很弱,应变控制加载下材料表现出非线性-线性-非线性的循环软化行为并且连续演化直至断裂,没有出现饱和值。
非对称应力控制循环加载下材料表现出三阶段渐进棘轮行为,没有出现安定的棘轮。
据此提出了一个新的针对循环软化不饱和且具有渐进棘轮材料的循环粘塑性本构模型,量化了各向同性硬化和随动硬化对循环硬化的贡献,澄清了模型中材料参数的确定方法。
焊接残余应力的准确表征是研究其对疲劳裂纹扩展速率影响的基础。
为此采用试验测试和有限元模拟的方法对10Ni5Cr Mo V高强钢单道焊和多层多道焊接头残余应力进行了研究,在分析材料本构模型、固态相变、焊接加热和冷却过程中屈服强度变化对模拟结果影响的基础上,通过与实测结果的对比,给出了推荐的10Ni5Cr Mo V高强钢接头焊接残余应力的热-冶金-力有限元计算模型:采用基于随动硬化的混合硬化准则并考虑固态相变与屈服强度改变的热-冶金-力计算模型。
高强管线钢冷裂敏感性的斜Y坡口实验研究
．
郑 振太 ， 单
平 胡绳 荪 张 ， ，
展
（ １天 津大学 材料科 学 与工 程学 院 ， 津 ３ ０ ７ ； 天 ０ ０ ２ ２河北 工业 大学 材料科 学 与工 程学 院 ， 津 ３ ０ ３ ） 天 ０ １ ０
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摘 要 ： 用 七 种 高 纤 维 素 型 立 向下 电焊 条 ， 过 斜 Ｙ 坡 １裂 纹 实 验 ， 高强 管线 钢 的 冷裂 敏感 性 进 行 实 验 研 究 。 通 过 理 采 通 ２ １ 对 论 公 式 计算 了 其 冷 裂 敏 感 系 数 ， 根 据 实 验 结 果 确 定 了避 免 冷裂 产 生 的最 低 预 热 温 度 ， 高 强 管 线 钢 施 工 及 制 定 焊 接 工 并 为
ｔ ｓ ｓ ｎ ｅ ｅ ｉ ｄ ｆｈ ｇ ｅ ｌ ｌ ｓ ｌ ｃ ｒ ｄ ｆｖ ｒ ｉａ ｏ ｏ ｉ ｏ ｌ ｉ ｇ Ｔｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｋ ｎ ｅ ｔｕ ｉ ｇ ｓ ｖ ｎ ｋ ｎ ｓ ｏ ｉ ｈ ｃ ｌ ｏ ｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｅ ｏ ｅ ｔ ｌ ｗｎ ｐ ｓｔ ｎ ｗｅ ｄ ｎ ． ｕ ｃ ｄ ｉ ｅｃ ｌ ｒ ｃ ｉ ｇ
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高强度桥梁钢焊接冷裂纹敏感性研究
接头 的冷却速度 ， 产生两方 面的有利作用 ： ） （ 增加 ， １
改善 组 织 ， 降低 硬 度 ； ） 长 ｔｏ ｔ 利 于氢 的扩 （延 ２ ２和 ｏ ∞， 散逸 出 ， 降低 室温条 件下接 头 中的氢含量 。
过 理论计算 可获得 对应 的冷 却 时间 ｆ 。 ‰ 只要 焊接 工
平行 于轧制表面 的熔合线 底部切 线 的硬度分 布 如 图
４所 示 。
表４ ｔ ｌ 最 高 硬 度 实验 焊接 规范 和 结 果 ＡＺ
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、 ｃ ＋ ／ 丽 等
预 热温 度下 可进 一 步降低 焊 接冷 裂纹 敏感性 。
响 区 的组 织 和 性 能 【． 殊 钢 ，０ ５ ２ （ ：６ １． Ｊ特 ］ ２ ０ ，６３ １－ ９ ）
『Ｊ 张 文钺 ． 接 冶 金 学【 ］ ２ 焊 Ｍ． 北京 ： 械 工业 出版 社 ，０ ４ 机 ２０ ． 【】 李 亚 江 ． 料 焊 接 性 焊 接 性【 ． 京 ： 械 工 业 出版 社 ， ３ 材 Ｍ］ 北 机
≤ 时 为 薄 板
一
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ｈ≥ 。时 为 厚 板
常温 。 ５ ￣ ７ｘ ０ ｉ０ 蠹： 叠 ．譬 Ｉ 舞薯 曩。 鬻 ２ ２ ７ ４ ． １． 蔓 ６ ２ 一 ｏ ｔ８：
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式中
ｈ 为 临界 板 厚（ 单位 ：ｍ）ｈ为 钢 板 厚 度 （ ｅ ； 单
低合金高强度钢焊缝热影响区脆硬及冷裂纹分析
0. 025 Z 0. 020 Z 0. 020 Z 0. 020 -
0. 005 0. 005 -
415 415 415 402 448 450 482
515 540 515 539 530 530 565
23 22 23 13 23 23 22. 5
c= 2c
1. 00~ 0. 15~ 0. 030 1. 30 0. 40 0. 75~ 1. 35 { 1. 6 { 1. 40 0. 8~ 1. 4 { 1. 80 1. 00~ 1. 60 { 0. 40 { 0. 40 { 0. 40 0. 035 0. 04 0. 030 0. 035 0. 018
的 拘 束 应 力 ( 弹 复 应 力) 过 大 而 造 成 缺 口 效 应 则该处的热应变脆化更为严重 当缺陷周 围受到连续的焊接热应变作用后 由于拘束 应力集中和不利组织所造成的热应变脆化倾 向就更大 故热应变脆化易在熔合区产生 2 冷裂纹的敏感性 低合金高强度钢焊接时出现的裂纹主要 是冷裂纹 产生的因素有 ( ) 焊接凝固以后冷却时 由于碳的烧 损 焊缝中的碳含量一般比母材低 所以焊缝 的奥氏体向铁素体转变较母材早 此时氢的 溶解度急剧降低 大量的氢在奥氏体的母材 热影响区中扩散 由于氢在奥氏体中扩散速 度小 在熔合区附近形成了富氢带 含氢量越 高 冷裂纹敏感性越大 ( 2) 滞 后 相 变 的 热 影 响 区 发 生 奥 氏 体 向 马氏体转变的淬硬组织 氢以过饱和状态残 存在马氏体中 并逐步向晶格缺陷处扩散 ~ 聚 集 使该处的组织内应力增大而发生脆化 冷 裂倾向增大 ( 3) 如图 一般来说 钢的淬硬性倾向越 所示 裂纹一般发生在内焊缝 大 冷裂纹倾向就越大
0. 030 0. 030 -
Nb
10CrNiMo小轴热处理后开裂失效分析
化学 成 分 、硬 度 、显 微 组 织及 断 口形 貌 的检测 和 分 析， 确定 了失 效原 因 ， 并 提 出 了改 进建 议 。
图 １ ４ ０ Ｃｒ Ｎｉ Ｍ ｏ小 轴
见表 １ ， 各 项 化 学成 分 偏 上 限 ， 特别 是 有 害 元 素硫 偏
１ １ ７０ Ｍｐ ａ．
在 小轴 端 头 取样 进行 化 学 成 分检 测 ．检 测结 果
教练机 ２ 。 １ ５ ・ Ｎ Ｏ・ ２ ５ ｌ ３
● 专 题 研 究
４ ０ Ｃ ｒ Ｎ ｉ Ｍｏ 小轴热处理后开裂失效分析
结 状 果 分 一 表 布 等 明 原 ， 热 材 处 料 理 缺 后 陷 小 造 轴 成 开 。 裂 主 筹 要 是 由 于 炼 钢 时 ， 冒 口 端 切 篓 除 部 分 太 少 、 零 件 中 心 一 成 分 偏 析 严 重 ， 以 及 ■
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ，ｅ ｔ ｃ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｓ ｏ ｃ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｔ — ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ４ ０ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｍｏ
10Ni3MoVD锻件焊接裂纹敏感性试验研究
基金项 目： 国家“ ６ ” 目（０ ７ Ａ ４ ４０ ２ ０ Ａ ０ ４ ０ ） 国际合作项 目（０ ０ Ｆ ４ ９０ 资助 ８３项 ２０ Ａ ０ Ｚ ３ ， ９ Ａ ４ ８ ２ ； ０ ２１Ｄ Ｂ２６ ）
８
第２ ８卷第 １ 期 １
一
压
力
容
器
总第 ２ ８期 ２
４０ Ｑ ９ Ｅ 。多个 工程 表 明：８ ｎ ｉｒ ｏ Ｄ升级 ０ Ｍ ＮｃＭ Ｖ
号， 该锻 件 是 ２ ０世纪 ７ ０年 代原 沈 阳重 型机 器 厂
内通 常 的 做 法 为 ： 用 一４ ℃ 高 强 钢 锻 件 采 ０
Ｏ Ｍ ＮｃＭ Ｖ 、 ８ ｎ ｉｒ ０ Ｄ 通过提高 内控指标并按 一 ０ｑ ５ ｃ 性能验收 ， 再经全 国锅炉压力容器标准化技术委 员 会 评 审 后 升 级使 用 或 引 进 日本 的配 套 锻 件 Ｎ Ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ １ Ｎｉ Ｍｏ ｔｅ ｏ ｇ ｎ ； ｌ ｉ ｇ； ｏｄ ｃ ａ ｋ ｎ ｒ ｈ ａ ｒ ｃ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ０ ３ ＶＤ ｓｅ ｌ ｒ ｉ ｇ ｗｅｄ ｎ ｃ ｌ ｒ ｃ ｉ ｇ；ｅ ｅ ｔｃ ａ ｋ ｎ ｆ
和金 州重 型机 器 厂 为 匹 配 日本 Ｎ — Ｕ ４ ０钢 板 Ｔ Ｆ９
板开展了系统的试验研究。
１ 试 验用 材料
到 一 ０℃使用 ， ５ 已达到使用温度 的极 限， 性能波 动较大， 造成废 品率高、 交货期长等问题 ； 日本 而 Ｎ 一 ９Ｅ Ｔ ４０ Ｑ锻 件价格是 国产 ０ Ｍ ＮＣＭ Ｖ ８ ｎ ｉｒ ｏ Ｄ锻 件的 １ 倍左右 ， Ｏ 从而使设备造价大幅度增加 。因 此， 完善和研发 国产锻件 ＩＮ３ ｏ Ｄ势在必行 。 Ｏｉ Ｖ Ｍ 为此 ， 合肥通用机械研究 院和无锡市法兰锻
裂纹敏感的资料[最新]
延迟裂纹及再热裂纹1延迟裂纹1.1延迟裂纹的定义焊接后经过一段时间才产生的裂纹为延迟裂纹。
延迟裂纹是冷裂纹的一种常见缺陷，它不在焊后立即产生，而在焊后延迟几小时、几天或更长时间才出现。
1.2有延迟裂纹倾向的材料16MnR、15MnVR（鞍钢研制，现基本不生产了）、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR（仿制日本的BHW35，是单层厚壁用钢，焊接性能好但价格高）、07MnCrMoVR（仿CF-62）、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。
2热裂纹2.1热裂纹定义焊接过程中在300℃以上高温下产生的裂纹为热裂纹。
热裂纹一般有在稍低于凝固温度下产生的凝固裂纹，也有少数是在凝固温度区发生的裂纹。
2.2热裂纹产生的原因热裂纹的产生原因是焊接拉应力作用到晶界上的低熔共晶体所造成的。
焊接应力是产生裂纹的外因，低熔共晶体是产生裂纹的内部条件。
焊缝中偏高的S与Fe能形成低熔点共晶体，所以偏高的S是主要因素。
在压力容器焊接中，降低线能量或采用多层焊是防止热裂纹的一种有效方法。
3再热裂纹3.1再热裂纹的定义焊接完成后，焊接接头在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹为再热裂纹。
在消除应力热处理过程中产生的再热裂纹又称消除应力处理裂纹，也叫SR裂纹。
3.2再热裂纹的产生原因产生再热裂纹的原因有二：一是与钢中所含碳化物形成元素（C r、Mo、V、Ti及B等）有关。
如珠光体耐热钢中的V元素，会使SR 裂纹敏感性显著增加；二是与加热速度和加热时间有关，不同的钢种存在不同的易产生再热裂纹的敏感温度范围。
因此，在制定焊后热处理工艺时，应尽量减少焊件在敏感温度范围内的停留时间。
前者是内在因素，后者是外在成因。
3.3有再热裂纹倾向的材料15MnVR、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnMoNbR、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR和日本的CF-62系列钢。
4冷裂纹敏感性大的材料一般认为Rm≥450MPa以上的材料都有可能发生冷裂纹。
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第２７卷第１２期焊接学报ｖ。
１．２７Ｎｏ．１２２０Ｏ６年１２月７豫ＡＮＳＡＣⅡＯＮＳＯＦＴ皿ＣｍＮＡⅥ，ＥＬＤＩＮＧＩＮＳ，皿ｍＯＮＤｅｃｅｍｂｅｒ２００６１ＯＮｉ８ＣｒＭｏＶ钢的冷裂纹敏感性分析杜义，张田宏，张俊旭（洛阳船舶材料研究所，河南洛阳４７１０３９）摘要：通过插销试验方法对１０Ｎｉ８ｃｒＭＯＶ高强钢的冷裂纹敏感性进行了分析。
通过在不预热、预热１００℃、预热１５０℃和预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ四种焊接工艺条件下测定其插销临界断裂应力和焊接热循环参数，并对插销断口进行扫描电镜观察，综合分析了该钢的焊接冷裂纹敏感性。
结果表明，随着预热温度的提高，１０Ｎｉ８ｃ蝴０ｖ钢插销临界断裂应力不断增大，韧窝状断口在整个断裂面上的比例增大，最后断裂形式有从沿晶一穿晶一韧性断裂转变的趋势，这说明１０Ｎｉ８ｃｒＭｏＶ钢对焊接冷裂纹有较强的敏感性，通过预热及焊后后热处理能明显改善该钢的焊接性。
关键词：１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢；插销试验；冷裂纹敏感性；临界断裂应力中图分类号：７Ｉ豳０６文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２００６）１２—０９３一０４’”一Ｏ序言１０Ｎｉ８ｃｒＭｏＶ钢为规定非比例延伸强度（Ｒ舢）大于９００ＭＰａ的高强度高韧性焊接结构用钢，系国内新开发的钢种。
钢的强度级别越高，焊接的难度越大，应用过程中的问题也越多。
焊接冷裂纹是导致高强钢焊接产品报废或焊接结构中失效的重要原因之一。
所以，对钢材的焊接适应性尤其是对冷裂纹的敏感性有一个全面的认识尤为重要。
插销试验方法［１’２１是评估金属焊接材料冷裂纹倾向的定量试验方法，它具有操作简单、消耗试验材料少和试验成本低的特点，广泛应用于船舶、锅炉压力容器、机械等行业，对金属材料的焊接性能评价具有指导性意义。
文中采用深缺口插销试验方法【３３分别测定了１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢在不预热、预热１００℃、预热１５０℃和预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ四种焊接工艺条件下的插销临界断裂应力、焊接热循环参数，并对断口形貌进行观察，通过比较不同工艺条件下的试验结果，研究了该钢在不同焊接工艺条件下对焊接冷裂纹的敏感性，为制定合理的焊接工艺提供依据。
１试验材料及方法１．１试验材料试验材料为２０Ｉ砌厚的１０Ｎｉ８ｃｒＭｏＶ高强钢。
收稿日期：２００６—０５一０９其基本力学性能见表ｌ。
试验用焊条为删焊条，其规定非比例延伸强度（Ｒ邮）大于９００ＭＰａ，直径为舛．０ｒ砌，焊前经４００℃×３ｈ烘焙。
其熔敷金属力学性能见表２。
采用气相色谱法测得其熔敷金属扩散氢含量为４．６４ｍＵｌｏｏｇ。
表１１０Ｎ酩Ｃｒｆ州Ｖ钢的力学性能Ｔ毫ＩｂＩｅ１Ⅳｂｄ语ｎ妇ＩｐｒｃＩｐｅｒｔｉｅｓ０ｆ１０Ｎ酩Ｃ小卉０Ｖｓ旭ｅＩ表２熔敷金属力学性能－ｒ曲ｌｅ２ｈ—ｅｄｌａｎｉ∞ｌｐ啊孢ｒｔｉ∞０ｆｄｅｐｏｓ№ｄｍ柏Ｉ１．２试验方法试验按照国家标准ＧＢ９４４６—１９８８《焊接用插销冷裂纹试验方法》的规定进行。
试验设备为ＨｃＬ一３型插销试验机。
试样采用缺口深度为１．５—砌的深缺口插销试样，其形状及缺口简图见图ｌ。
试验用底板规格为３００－砌×２００ｍｍ×２０ｒ砌。
试验采用断裂准则。
焊接学报第２７卷图１插销试样及缺口形式简图（ｍｍ）Ｆ的．１Ｓｋｅｔｃｈｏｆｉ州）Ｉａｎｔｓｐｅｃｉｍ鲫ａｎｄ皓ｍ帅ｔｙｐｅ２试验结果及分析２．１焊接工艺插销试验焊接工艺参数见表３。
表３焊接工艺参数Ｔａｂｌｅ３Ｗｅ妇ｉｎｇｐａ豫ｍｇ眙晤２．２焊接热循环参数分别在不预热、预热１５０℃和预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ三种焊接工艺条件下测得其焊接热影响区的热循环参数见表４，由表中的数据可以看出，预热后从８００℃降到５００℃的冷却时间（￡们）和从峰值温度降到１００℃的冷却时间（ｔ。
∞）大大延长。
表４焊接热循环参数ｋ｜ｂＩｅ４Ｐａ旧ｍｅｌｅ懵ａｆｗｅＩｃＩｉｎｇ廿１ｅｒｎｌａＩｑ『ｃ¨ｎｇ２。
３插销临界断裂应力分别在不预热、预热１００℃、预热１５０℃和预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ四种焊接工艺条件下测定材料在不同加载应力下的插销断裂应力，及计算相应的冷裂纹敏感性指数Ｄ，其加载应力一断裂时间曲线见图２，根据图２得到的各工艺条件下的临界断裂应力值及计算相应的冷裂纹敏感性指数Ｄ的结果见表５。
时间‘＾血ｎ图２断裂应力一时间曲线哟．２ＲｅＩａｔ加ｓｈｉｐｂ咖旧ｅｎｆ旧ｃ【ｕ陀ｓｌ旧胬ａｎｄｔＩｍ表５插销试验结果Ｔ曲ｌｅ５ＩｍｐＩａｎｔｔ鳅呐删陈注：＊Ｄ＝（口胛一４岍），ｄ＂。
其中：咖为在一定焊接工艺条件Ｆ插销焊后，使接头中的氢充分扩散，然后加载拉伸至断裂的断裂应力，经试验，该钢。
胛为ｌ７９０＾Ⅱｈ；４ｈ。
为在一定焊接工艺条件下的临界断裂应力。
从表５的结果可以看出，采用同种焊条及同种焊接参数，在不预热的条件下进行焊接时，临界断裂应力（盯蛔）仅为５６０ＭＰａ，Ｄ值高达６８．７％，表明该钢具有较强的冷裂纹敏感性。
而随着预热温度的升高，临界断裂应力大幅度增加，当预热１５０℃时，临界断裂应力达到１０８０ＭＰａ，Ｄ值降到３９．７％，冷裂纹敏感性指数降低了近一倍。
而采取预热１５０℃并在２００℃条件下后热２ｈ后，临界断裂应力达到ｌ３７０ＭＰａ，Ｄ值降到了２３．５％。
从临界断裂应力及冷裂纹敏感性指数与预热温度的对应关系可以看出，随着预热温度的提高，插销临界断裂应力大幅度提高，冷裂纹敏感性指数下降。
２．４插销断口形貌观察在插销试验中，断口观察是非常有效的手段，对一般的钢来说插销断口宏观上由启裂区、扩展区和最后撕裂区三个部分组成，微观上可能有沿晶、氢致准解理和韧窝三种断裂方式，在其他条件一定的情况下，断口形貌与拘束应力有关Ｈ’５Ｊ，氢致裂纹断口的显著特征为沿晶和准解理同时存在№ｊ。
在试验中，分别对在不预热、预热１００℃和预热１５０℃三种焊接工艺条件下的插销断口进行断口扫毒蓦飞Ｒ词碟蔷第１２期杜义，等：１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢的冷裂纹敏感性分析描电镜分析。
结果表明，在不同预热温度的焊接工艺条件下，插销断口的裂纹启裂区及大部分扩展区主要表现为穿晶脆性特征，微观形貌为解理和准解理断裂形貌，穿晶区为较粗大的板条状组织，试样的横断面在焊缝热影响区的粗晶区，为明显的氢脆特性一Ｊ。
不预热焊接工艺条件下，扩展区主要表现为沿晶特征，部分区域反映出明显柱状晶特征，其微观形貌见图３ａ，最终断裂区相对较小，该区有部分细小韧窝特征，也有较多的沿晶特征，其微观形貌见图３ｂ。
预热１００℃焊接工艺条件下在扩展区也有沿晶开裂区，微观形貌见图４ａ，最终断裂区微观形貌为细小韧窝特征，但比不预热条件下的区域大，微观形貌见图４ｂ。
预热１５０℃焊接工艺条件下在扩展区附近没有沿晶特征，只有穿晶断裂区，微观形貌见图５ａ，最终断裂区微观形貌均为细小的韧窝特征，微观形貌见图５ｂ。
这三种工艺相比较，断口最终断裂区所占比例预热１５０℃时最大，不预热时最小。
而随焊接预热温度的提高，韧窝状断口在整个断裂面上的比例增大，最后断裂形式有沿晶一穿晶一韧性断裂转变的趋势。
（。
）扩展区的沿晶微观形貌（ｂ）最终断裂区的沿晶＋细小韧窝微观形貌图３不预热焊接工艺条件下插销试样断口形貌Ｆｉｇ．３Ｆ旧ｃ【ｕ陀ｓｕｒｆａｃｅｏｆｉｍｐＩａｍ鞠ｍｐＩｅｗｍｎＯｎ－ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ（ａ）扩展区的沿晶开裂区微观形貌（ｂ）最终断裂区的韧窝特征微观形貌图４预热１００℃焊接工艺条件下插销试样断口形貌Ｆｉｇ．４Ｆ喇ｕｒｅｓｕ柏ＣｅｏｆｉｍｐＩａｎｔｓａｍｐＩｅｗｍｐｒｅｈｅａｔ呐１００℃（。
）扩展区的穿晶区微观形貌（ｂ）最终断裂区的韧窝特征微观形貌图５预热１５０℃焊接工艺条件下插销试样断口形貌Ｆｉｇ．５ＦｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｉｍｐｌａｎｔｓａｍｐＩｅｗｎｈｐ础ｅａｔｉｎｇ１５０℃焊接学报第２７卷冷裂纹的产生主要决定于三个因数：热影响区组织、扩散氢含量及拘束强度。
通过对该钢的焊接热模拟的组织观察得知预热温度对热影响区的组织影响很小。
而插销试验结果中，通过预热温度的提高及采取后热措施使插销临界断裂应力大幅度提高，其冷裂纹敏感性指数大幅度下降。
从插销断口扫描电镜分析可以看出，断口具有明显的氢脆特征，具有较强的冷裂敏感性，随着预热温度的提高，其断口形貌由穿晶断裂向韧性断裂变化，这从微观形貌上的变化为ｌ临界断裂应力的提高找到了依据。
不管是临界断裂应力的提高还是微观组织的变化都是由焊接热循环的变化所引起的。
由表５可以看出，在预热１５０℃并后热２００℃×２ｈ条件下能使其接热循环得到明显的改善，尤其是在低温阶段的ｔ粥，ｔ。
∞时间大大延长，使氢有足够的时间从焊缝金属中扩散出去，加速了氢的逸出，使扩散到焊接热影响区的氢含量大幅度减少，从而大大降低了焊接热影响区形成冷裂纹的可能性。
从上面的分析可以看出，氢是１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢冷裂纹敏感性较强的主要原因，在该钢种的实际焊接操作中，应严格控制其焊接材料的扩散氢含量，并采用焊前预热及后热处理等措施来预防焊接冷裂纹的产生。
３结论（１）１０Ｎｉ８ＣｒＭ“钢具有较强的冷裂纹敏感性，主要是由焊缝中的扩散氢的作用而引起的。
（２）１０Ｎｉ８ＣｒＭｏｖ钢的焊接过程中，应严格控制其焊接材料的扩散氢含量，并采用焊前预热及后热处理等工艺措施来预防氢致裂纹的产生。
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６（４）：１６３一１７０．［７］田燕．焊接区断口金丰ｕ分析［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９】．作者简介：杜义，男，１９８０年出生，工学学士，助理工程师。
主要从事船体结构钢及配套焊接材料的科研工作，发表论文４篇。
日１１ａｉｌ：ｄｕｙｉｌ９８町８＠１６３．Ⅻｎ10Ni8CrMoV钢的冷裂纹敏感性分析作者：杜义， 张田宏， 张俊旭， DU Yi， ZHANG Tian-hong， ZHANG Jun-xu作者单位：洛阳船舶材料研究所,河南,洛阳,471039刊名：焊接学报英文刊名：TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION年，卷(期)：2006，27(12)被引用次数：0次1.Fals H C.Trevisan R E Use of the implant test and acoustic emission technique to investigate hydrogen-assisted cracking in the fusion zone of welded HSLA-80 steel 2000(08)2.谭长瑛.周昭伟插销试验法的研究及应用 1980(02)3.谭长瑛.周昭伟.葛学廉插销试件合理缺口深度的探讨 1981(04)4.周振丰.张文钺焊接冶金与金属焊接性 19885.史耀武.张相权.樊培利插销试验时15MnVN钢焊接延迟裂纹的断口分析 1980(03)6.许玉环.张文钺焊接冷裂纹断口形貌的分析 1985(04)7.田燕焊接区断口金相分析 1991本文链接：/Periodical_hjxb200612024.aspx授权使用：哈尔滨工业大学(hebgydx)，授权号：6a8ce985-5cd5-4ea8-9793-9db600feb392下载时间：2010年7月17日。