焊接参数对超细晶粒钢SS400焊接接头组织和硬度的影响

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冷却条件对超级钢焊接接头组织和性能的影响

理化检验2物理分册
试验与研究
P TCA ( PA R T : A P H YS. T ES T. )
2008 年第 44 卷 7
冷却条件对超级钢焊接接头组织和性能的影响
徐春华 ,赵洪运 ,杨贤群 ,吴剑谦
(哈尔滨工业大学 (威海) 材料科学与工程学院 ,威海 264209)
摘要 : 400 M Pa 级超级钢主要特征是高洁净度和超细晶粒组织。采用钨极氩弧焊对 400 M Pa 级超级钢施焊 ,并对其空冷和水冷两种冷却方式下的显微组织和力学性能进行分析。结果表明 ,空冷条件下焊接接头热影响区 ( HA Z) 晶粒严重长大、强度下降 ,并出现软化区 ;焊接过程采用喷水冷却加快了冷却速度 ,有效抑制了焊接接头热影响区晶粒的长大 ,改善了接头组织 ,提高了贝氏体和低碳马氏体的含量 ,进而改善了接头的综合力学性能 ,满足实际焊接要求。
收稿日期 :2007207223 作者简介 :徐春华 (1983 - ) ,男 ,硕士研究生。
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用 ,必须实现广泛使用的焊接方法对其实施焊接。但由于超级钢晶粒高度细化 ,焊接时面临的问题是 , 焊接热影响区晶粒受焊接热循环的作用会重新长大 ,从而造成焊接接头强度的下降。这一问题严重阻碍了普通焊接方法在超级钢焊接中的推广使用。为解决这一问题 ,笔者采用钨极氩弧焊 ,通过空冷和水冷两种不同冷却方式对焊接接头组织和性能进行
XU Chun2hua , ZHAO Hong2yun ,YANG Xian2qun , WU Jian2qian
(School of Materials Science and Engineering , Harbin Instit ute of Technology at Weihai , Weihai 264209 ,China)

焊接热循环对焊接接头组织与性能的影响分析

焊接热循环对焊接接头组织与性能的影响分析焊接是一种常见的金属连接方法，通过加热和冷却来使金属材料相互结合。

焊接热循环是指焊接过程中金属材料所经历的加热和冷却的循环过程。

这个循环过程对焊接接头的组织和性能有着重要的影响。

首先，焊接热循环会对焊接接头的组织结构产生影响。

焊接过程中，焊接接头会经历高温和低温的循环，这会导致金属材料的晶粒尺寸发生变化。

在高温下，晶粒会长大，而在低温下则会细化。

这种晶粒尺寸的变化会影响焊接接头的力学性能。

晶粒细化可以提高焊接接头的强度和韧性，而晶粒粗化则会降低其力学性能。

因此，焊接热循环对焊接接头的晶粒尺寸有着直接的影响。

其次，焊接热循环还会对焊接接头的残余应力产生影响。

焊接过程中，金属材料会经历热胀冷缩的过程，从而产生残余应力。

这些残余应力可能会导致焊接接头产生变形、裂纹等缺陷。

焊接热循环的循环次数和温度变化幅度都会对残余应力产生影响。

循环次数越多、温度变化幅度越大，残余应力就越大。

因此，在焊接过程中需要合理控制焊接热循环，以减小残余应力对焊接接头的影响。

此外，焊接热循环还会对焊接接头的晶体结构产生影响。

焊接过程中，金属材料的晶体结构可能会发生相变。

相变会改变金属材料的晶体结构和性质，从而影响焊接接头的性能。

例如，某些金属在焊接过程中可能发生固溶体析出现象，导致焊接接头的硬度发生变化。

此外，相变还可能导致焊接接头的晶体结构发生变化，从而影响其力学性能。

因此，在焊接过程中需要考虑焊接热循环对晶体结构的影响，以保证焊接接头的性能。

最后，焊接热循环还会对焊接接头的耐腐蚀性能产生影响。

焊接过程中，金属材料会经历高温和低温的循环，这可能会导致焊接接头的耐腐蚀性能发生变化。

例如，某些金属在高温下容易发生氧化反应，从而降低其耐腐蚀性能。

此外，焊接热循环还可能导致焊接接头的组织结构发生变化，从而影响其耐腐蚀性能。

因此，在焊接过程中需要注意焊接热循环对焊接接头的耐腐蚀性能的影响。

综上所述，焊接热循环对焊接接头的组织和性能有着重要的影响。

焊接参数对焊接的影响

焊接参数Q=UI/V对焊接的影响 Q叫做线能量是描述焊接过程中电弧对焊缝的能量输入的!当然并不是说Q都进入焊缝了,其中有很大一部分散发到空气中,并且有很多的是没有用的,它增加了HAZ的范围,粗化了晶粒。有用的能量都用来加深熔深H,及加大熔宽B了。

(一)焊接电压U对焊接的影响由于电压是与电弧的长短有关的,因此电弧在手工电弧焊中是跟焊工的焊接手法有关的,但是根据经验公式可知:当电流>600A时U=44V 当电流<600A时U=20+0.04I

当电压U大时,焊接熔深H变浅,焊宽B变大,原因是电弧变长后散热变多有用的能量就变小了,有于大部分的电弧的形状是锥形或是钟形,因此当电弧抬高后底部变宽了,于是熔宽变大了!因此可通过U来控制H,B以及表面的成形。

由于电压只对电弧加热,于熔池基本没有什么关系,因此加大电压来达到加大焊接线能量的目的,只能现使电弧温度增高,然后才影响到熔池,这样的后果是很严重的,对于手工电弧焊来说,熔滴反应区的温度太高,会烧损药皮的合金元素及有益成分,熔池的温度过低,容易产生缺陷。同时由于电弧过长会降低保护效果,产生缺陷。

(二)焊接电流I对焊接的影响电流是焊接能量的主要来源,它主要影响焊缝的熔深H,也就是说影响熔池的温度。过大会时焊接区过热,HAZ过大,晶粒粗大。

(三)焊接线速度V对焊接的影响焊接是一个过热的过程,焊接线速度就是影响过热时间的一个物理量。这于焊工的运条习惯有关。起到同时调节电流和电压的作用。焊接速度——过快,熔化温度不够,易造成未熔合、焊缝成形不良等缺陷;若焊接速度过慢,高温停留时间增长,热影响区宽度增加,焊接接头的晶粒变粗,力学性能降低,同时使焊件

变形量增大。当焊接较薄焊件时,易形成烧穿。焊接电流——过小会使电弧不稳,造成未焊透、夹渣及焊缝成形不良等缺陷。焊接电流过大,易产生咬边、焊穿、增加焊件变形和金属飞溅量,也会使焊接接头的组织由于过热而发生变化。

磁场对400 MPa级超细晶粒钢MAG焊缝组织和冲击韧性的影响

磁场对400 MPa级超细晶粒钢MAG焊缝组织和冲击韧性的影响戴志勇;王秉新;董旭;王冠【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2014(43)4【摘要】The microstructural characteristics of MAG weld meta1 of 400 MPa ultra-fine grained steel under the alternating magnetic field were researched by using electromagnetic stirring technology, and effect of electromagnetical stirring on impact toughness of weld meta1 was investigated. The experimental results show that the electromagnetical stirring can efficiently improve microstructural morphology of weld meta1, convert coarse columnar crystals into fine equiaxed grains, which can enhance the impact toughness of MAG weld meta1.%利用电磁搅拌技术研究了交变磁场作用下400 MPa级超细晶粒低合金高强钢MAG焊缝组织特征，分析了电磁搅拌焊接对焊缝冲击韧性的影响。

实验结果表明，电磁搅拌能有效地改变焊缝金属的组织形态，使焊缝金属组织柱状晶转变为等轴晶，有效细化组织，提高了焊缝金属的冲击韧性。

【总页数】3页(P491-493)【作者】戴志勇;王秉新;董旭;王冠【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TG44【相关文献】1.400MPa级超细晶粒钢筋闪光对焊的组织及性能 [J], 王维斌;郑祥明;史耀武;田志凌2.400MPa级超细晶粒钢板焊接热影响区的组织和力学性能 [J], 彭云;田志凌;何长红;马成勇3.400MPa级超细晶粒钢电弧焊焊接接头组织与性能 [J], 赵洪运;王国栋;刘相华;杜林秀4.喷水冷却对400MPa级超细晶粒钢焊接接头组织和性能的影响 [J], 赵洪运;王国栋;杨德惠;裘坤;王立夫5.400MPa级超细晶粒钢电弧焊接头组织性能分析 [J], 贾彬彬;王耀国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

焊接工艺参数对镍基合金焊接接头组织与性能的影响

焊接工艺参数对镍基合金焊接接头组织与性能的影响引言：镍基合金是一类重要的高温合金材料，广泛应用于航空航天、能源等领域。

而焊接是制备镍基合金构件的常用方法之一。

焊接工艺参数的选择对于焊接接头的组织与性能具有重要影响。

本文将从焊接工艺参数的角度，探讨其对镍基合金焊接接头组织与性能的影响。

一、焊接工艺参数的选择1. 焊接电流焊接电流是决定焊接热量输入的重要参数之一。

过高的焊接电流会导致焊接接头过热，产生过多的热影响区，从而使接头的力学性能下降。

而过低的焊接电流则会导致焊接接头的熔深不足，接头强度不够。

因此，在选择焊接电流时，需要根据具体的合金成分和焊接要求进行合理调整。

2. 焊接速度焊接速度是焊接过程中焊接焦耳热输入的另一个重要参数。

过高的焊接速度会导致焊接接头的熔深不足，焊缝形状不良，从而影响接头的力学性能。

而过低的焊接速度则会导致焊接接头过热，产生过多的热影响区，使接头的硬度增加。

因此，在选择焊接速度时，需要根据合金的熔点和焊接要求进行适当调整。

二、焊接工艺参数对接头组织的影响1. 熔深焊接工艺参数的选择会直接影响焊接接头的熔深。

过高的焊接电流和过低的焊接速度会导致焊接接头的熔深不足，接头的焊缝形状不良。

而适当的焊接工艺参数能够保证焊接接头的熔深达到要求，形成良好的焊缝形状。

2. 晶粒尺寸焊接工艺参数的选择还会对焊接接头的晶粒尺寸产生影响。

过高的焊接电流和焊接速度会导致焊接接头的晶粒尺寸增大，从而影响接头的力学性能。

而适当的焊接工艺参数能够控制焊接接头的晶粒尺寸，使其保持在合适的范围内。

三、焊接工艺参数对接头性能的影响1. 强度焊接工艺参数的选择会直接影响焊接接头的强度。

过高的焊接电流和过低的焊接速度会导致焊接接头的强度不够，容易出现焊缝开裂等缺陷。

而适当的焊接工艺参数能够保证焊接接头的强度达到要求，提高接头的抗拉强度和抗剪强度。

2. 耐腐蚀性焊接工艺参数的选择还会对焊接接头的耐腐蚀性产生影响。

过高的焊接电流和过低的焊接速度会导致焊接接头的晶间腐蚀敏感性增加，从而降低接头的耐腐蚀性能。

焊接接头的微观结构与性能关系

焊接接头的微观结构与性能关系焊接是一种常见的金属连接方法，通过加热和冷却使金属材料相互结合。

焊接接头的质量直接影响着焊接件的性能和使用寿命。

而焊接接头的微观结构则是决定其性能的重要因素之一。

本文将探讨焊接接头的微观结构与性能关系的几个方面。

首先，焊接接头的晶粒结构对其性能有着重要影响。

焊接过程中，金属材料会经历加热、熔化和冷却的过程，从而形成焊缝。

在冷却过程中，焊缝中的金属会重新结晶，形成新的晶粒。

晶粒的尺寸和形状会影响焊接接头的硬度、强度和韧性等性能。

通常情况下，细小的晶粒有助于提高焊接接头的强度和韧性，而大的晶粒则可能导致脆性断裂。

其次，焊接接头的晶界对其性能也有重要影响。

晶界是相邻晶粒之间的界面，其性质与晶粒内部的晶格结构有所不同。

晶界的类型和分布会影响焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能。

例如，晶界的弯曲、扭曲或断裂可能导致焊接接头的脆性断裂。

此外，晶界也是焊接接头中可能存在的缺陷和裂纹的起始点。

此外，焊接接头的组织相对于性能也有着重要的影响。

焊接过程中，金属材料会发生相变，形成不同的组织结构。

不同的组织结构具有不同的力学性能和耐腐蚀性能。

例如，奥氏体组织通常具有较高的强度和硬度，而铁素体组织则具有较好的韧性。

通过合理控制焊接过程和热处理工艺，可以获得适合特定应用的组织结构，从而提高焊接接头的性能。

最后，焊接接头的缺陷和裂纹对其性能也有着重要的影响。

焊接过程中，由于热应力和冷却速度的影响，焊接接头中可能会出现各种缺陷和裂纹，如气孔、夹杂物、焊缝偏离等。

这些缺陷和裂纹会降低焊接接头的强度和韧性，甚至导致焊接接头的失效。

因此，在焊接过程中，应注意控制焊接参数和采取适当的预处理措施，以减少缺陷和裂纹的发生。

综上所述，焊接接头的微观结构对其性能有着重要影响。

晶粒结构、晶界特征、组织结构以及缺陷和裂纹等因素都会对焊接接头的力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能等产生影响。

因此，在焊接过程中，需要合理选择焊接材料、控制焊接参数和采取适当的热处理工艺，以获得理想的微观结构，从而提高焊接接头的性能和可靠性。

焊接电流对普碳钢焊件组织性能的影响

焊接电流对普碳钢焊件组织性能的影响焊接电流是指在焊接过程中通过焊接电源供应的电流，它对普碳钢焊件的组织性能有着重要的影响。

在焊接过程中，通过调节焊接电流的大小可以改变熔池的形成和固化过程，从而影响焊接接头的组织性能。

首先，焊接电流的大小对焊缝的凝固过程有着直接的影响。

当焊接电流较小时，熔池的形成速度较慢，焊接热输入也相对较低，熔池在凝固过程中有足够的时间进行晶粒的生长，晶粒尺寸较大，晶界清晰，焊缝组织性能较好。

但是，当焊接电流过大时，熔池形成速度过快，凝固过程较快，晶粒尺寸变小，晶界清晰度下降，易产生焊后裂纹和组织异常，使焊接接头的强度和韧性下降。

其次，焊接电流的大小对焊接热输入量有着直接的影响。

焊接热输入量是指焊接过程中焊接电流通过焊接接头产生的热量。

当焊接电流较小时，焊接热输入量较低，焊接温度低于材料的临界温度，焊接接头在焊接过程中的组织变化较小，焊接接头的组织性能较好。

但是，当焊接电流过大时，焊接热输入量过高，焊接温度超过材料的临界温度，焊接接头会产生过热、烧伤等现象，焊接接头易出现金属脆化、组织异常等问题。

最后，焊接电流的选择还需要考虑焊接速度。

焊接速度是指在单位时间内焊接接头移动的距离。

当焊接电流较小时，焊接速度可以较快，焊接接头的凝固过程较短，晶粒尺寸较大，晶界清晰度较高。

但是，当焊接电流过大时，焊接速度较慢，焊接接头的凝固过程相对较长，晶粒尺寸变小，晶界清晰度下降，易产生焊接缺陷和组织异常。

总的来说，焊接电流的大小对普碳钢焊件的组织性能产生着重要的影响。

在实际焊接过程中，需要根据具体的焊接要求和材料特性选择适当的焊接电流，以保证焊接接头的组织性能和综合性能的平衡。

焊接接头的力学性能与微观组织关系

焊接接头的力学性能与微观组织关系在现代工业生产中，焊接是一种广泛应用的连接技术。

从建筑结构到航空航天设备，从汽车制造到船舶工程，焊接在各个领域都发挥着至关重要的作用。

而焊接接头的质量直接影响着整个结构的性能和可靠性，其中力学性能和微观组织的关系是焊接领域中一个关键的研究方向。

要理解焊接接头的力学性能与微观组织的关系，首先需要明确什么是力学性能和微观组织。

力学性能主要包括强度、硬度、韧性、延展性等指标，这些性能决定了焊接结构在承受外力时的表现。

而微观组织则是指在显微镜下观察到的金属材料的组织结构，如晶粒大小、相组成、晶界特征等。

焊接过程是一个极其复杂的热循环过程，这会对焊接接头的微观组织产生显著影响。

在焊接时，局部区域会迅速升温到很高的温度，然后又快速冷却。

这种剧烈的温度变化导致了焊接接头不同区域的微观组织存在差异。

比如在焊缝区，由于熔化和凝固的过程，往往会形成柱状晶组织。

柱状晶的生长方向通常与散热方向相反，其晶粒较为粗大。

这种粗大的晶粒结构会使得焊缝区的强度和韧性相对较低。

而在热影响区，根据距离焊缝的远近，又可以分为过热区、正火区和部分相变区。

过热区由于受到高温的影响，晶粒严重长大，导致强度和韧性下降；正火区则由于经历了适当的加热和冷却，晶粒得到细化，力学性能相对较好；部分相变区的组织不均匀，性能也较为复杂。

微观组织的特征直接决定了焊接接头的力学性能。

晶粒越细小，晶界越多，材料的强度和韧性通常就越高。

这是因为晶界能够阻碍位错的运动，从而提高材料的强度。

同时，细小的晶粒也有利于改善韧性，因为裂纹在扩展过程中需要跨越更多的晶界，消耗更多的能量。

相组成也是影响力学性能的重要因素。

例如，在钢中，如果存在较多的马氏体相，通常会使材料的硬度和强度增加，但韧性可能会有所降低。

而铁素体和珠光体的比例不同，也会对力学性能产生影响。

此外，微观组织中的缺陷，如气孔、夹杂物、裂纹等，会严重削弱焊接接头的力学性能。

气孔和夹杂物会成为应力集中的源头，容易引发裂纹的萌生和扩展；而裂纹一旦形成，就会极大地降低接头的承载能力。

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Ｖｏ１．３４．Ｎｏ．５
２０１３午１０月
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Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１３・５７・
组织和性能・
焊接参数对超细晶粒钢ＳＳ４００焊接接头组织和硬度的影响
ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｓｉｚｅｏｆｃｏａｒｓｅｇｒａｉｎｉｎｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅｉｓｍｉｎｏｒ。ａｎｄａｓｈｅａｔｉｎｐｕｔｉＳｌａｒｇｅｒｔｈａｎ１０ｋＪ／ｅｍ．ｔｈｅｓｉｚｅｏｆｃｏａｒｓｅｇｒａｉｎｉｎｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅｉｎｅｒｅａｓｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙ；ｔｈｅｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｗｅｌｄｅｄｉｏｉｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉＳａｌｌ
关键词超细晶粒钢ＳＳ４００焊接接头热输入组织硬度
ＥｆｆｅｃｔｏｆＷｅｌｄｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＨａｒｄｎｅｓｓｏｆ
ＷｅｌｄｅｄＪｏｉｎｔｏｆＵｌｔｒａ－Ｆｉｎｅ－ＧｒａｉｎｅｄＳｔｅｅｌＳＳ４００
１．２５Ｍｎ）焊条对７ｍｍＳＳ４００钢板（／％：０．１８Ｃ、０．０４Ｓｉ、０．４３Ｍｎ、０．０２２Ａ１、０．Ｏ０２Ｃａ）在热输人６～１４ｋＪ／ｃｍ下进行手
工电弧焊实验，并通过光学显微镜和显微硬度计观察和测试焊接接头的组织和硬度。结果表明，随焊条合金元素
ｗｅｌｄｅｄｉｏｉｎｔａｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅａｎｄｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｉｎｅｒｅａｓｉｎｇａｌｌｏｙｅｌｅｍｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｉｎｗｅｌｄｉｎｇｒｏｄ，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆａｃｉｃｕｌａｒｆｅｒｒｉｔｅｉｎｗｅｌｄｅｄｚｏｎｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ：ａｓｈｅａｔｉｎｐｕｔ≤ １０ｋＪ／ｃｍ．
含量的增加，焊缝组织中针状铁素体量增加，当热输入 ≤１０ｋＪ／ｅｍ时，焊接热影响区粗晶尺寸变化不大，当热输入大于１０ｋＪ／ｅｍ时，粗晶尺寸明显增大；不同焊接工艺焊接接头的显微硬度均高于母材的显微硬度，没有接头软化现象。
ＬｕＨｅｎｇｃｈａｎｇ，ＦｅｎｇＹａｎ，ＭａＹｏｎｇｌｉｎ，ＸｉｎｇＳｈｕｑｉｎｇ，ＣｈｅｎＺｈｏｎｇｙｉａｎｄＭａＫｕｉ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０；２ＳｅａｍｌｅｓｓＰｉｐｅＰｌａｎｔ，ＳｔｅｅｌＵｎｉｏｎＣｏＬｔｄ．ＢａｏｔｏｕＳｔｅｅ１．ＢａｏｔｏｕＯ１４０１０）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍａｎｕａｌｗｅｌｄｉｎｇｏｎ７ｍｍｐｌａｔｅｏｆｕｌｔｒａ．ｉｆｎｅ．ｇｒａｉｎｅｄｓｔｅｅｌＳｓ４ｏＯ（／％：０．１８Ｃ．Ｏ．ｏ４Ｓｉ０．４３Ｍｎ．０．０２２Ａｌ，０．Ｏ０２Ｃａ）ｈａｓｂｅｅｎｅａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇＪ４４２（／％：≤０．１２Ｃ，０．３— ０．６Ｍｎ），Ｊ５０６（／％：≤Ｏ．１２Ｃ，１．６Ｍｎ）ａｎｄＪ５０７（／％：≤０．１２Ｃ，≤１．２５Ｍｎ）ｗｅｌｄｉｎｇｒｏｄｗｉｔｈｈｅａｔｉｎｐｕｔ６—１４ｋＪ／ｃｍ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｉｃｒｏｈａｒｄＢｅｓｓｏｆ
陆恒昌冯岩麻永林邢淑清陈重毅马魁
（１内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头０１４０１０；２包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂，包头０１４０１０）
摘要分别采用Ｊ４４２（／％： ≤０．１２Ｃ、０．３— ０．６Ｍｎ）、Ｊ５０６（／％： ≤０．１２Ｃ、 ≤１．６Ｍｎ）和Ｊ５０７（／％： ≤０．１２Ｃ、 ≤