PQ600低合金高强钢焊接HAZ组织与性能研究

论文摘要

本论文结合攀钢集团“低合金高强度工程机械用钢开发”项目,集中开展PQ600钢焊接性研究。试验采用热模拟的方法,对试样进行不同峰值温度和冷却速度的一次热循环和二次热循环热模拟,得到模拟焊接热影响区的试样。通过金相显微镜观察其组织,研究其组织转变规律。通过拉伸、冲击试验测试了其力学性能,通过扫描电镜对冲击试样进行断口分析,研究其断裂机制。研究表明,当t8/5=1 Os时,粗晶区组织为马氏体和粒状贝氏体；当t8/5=35、60s时,粗晶区为粒状贝氏体,粗晶区晶粒度在3-4级之间。相变重结晶区金属由于发生了重结晶,得到细小而均匀的铁素体和珠光体。不完全重结晶区为珠光体和铁素体以及少量的M-A组元组织。热影响区的强度、冲击功和硬度随t8/5的增加而减小。当t8/5=60s时,粗晶区的屈服强度为555MPa,冲击功为20J,硬度为HV220；相变重结晶区的屈服强度为570 MPa,冲击功为50J,硬度为HV201；不完全重结晶区的屈服强度为500 MPa,冲击功为40J；硬度为HV180。当二次峰值温度为1050℃时,部分组织发生相变重结晶。当t8/5=10、35、60s时,冲击功分别提高45.8%、57%、60%,对粗晶区的韧性有较大的改善作用。当二次峰值温度为850℃,晶粒并未发生细化,表现为组织遗传现象。该区中的M-A组元含有高碳孪晶马氏体,导致其冲击韧性下降。与粗晶区相比较,当t8/5=10、35、60s时,冲击功分别下降15%、23.5%、25%,表现出了局部脆化现象。当二次峰值温度为1200、600℃时,再热粗晶区冲击功大于一次热循环后粗晶区冲击功,对粗晶区韧性略有改善作用。通过对实验室焊接接头力学性能测试,当t8/5=10s时,PQ600热轧钢板焊接接头具有良好的抗拉强度,冲击韧性富余量大,塑性指标合格。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 低合金高强钢的研究进展
• 1.1.1 国外低合金高强钢的发展情况
• 1.1.2 国内低合金高强钢的发展情况
• 1.2 低合金高强钢的焊接
• 1.2.1 低合金高强钢的焊接方法
• 1.2.2 低合金高强钢的焊接工艺
• 1.3 焊接热影响区的组织与性能
• 1.3.1 焊接热影响区的组织分布
• 1.3.2 焊接热影响区组织转变特点
• 1.3.3 焊接热影响区韧性劣化的成因
• 1.4 焊接热循环及焊接热模拟
• 1.4.1 焊接热循环的物理意义
• 1.4.2 焊接热模拟技术
• 1.5 本课题选题背景及研究内容
• 1.5.1 本课题选题背景
• 1.5.2 本课题研究内容
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验步骤
• 2.2 试验材料的制备
• 2.2.1 PQ600的化学成分和力学性能
• 2.2.2 热模拟试样的加工
• 2.3 试验内容及方法
• 2.3.1 焊接热循环物理模拟
• 2.3.2 组织观察
• 2.3.3 力学性能测试
• 2.3.4 实验室焊接
• 第三章 一次热循环对HAZ组织和性能的影响
• 3.1 组织与性能
• 3.2 热影响区的力学性能
• 3.2.1 粗晶热影响区的组织与力学性能
• 3.2.2 相变重结晶区的组织与力学性能
• 3.2.3 不完全重结晶区的组织与力学性能
• 3.3 讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 二次热循环对粗晶区组织和韧性的影响
• 4.1 PQ600热轧钢板二次热循环工艺分析
• 4.2 再热粗晶区的组织与性能
• 4.2.1 未变粗晶热影响区的组织与韧性
• 4.2.2 过临界粗晶热影响区的组织与韧性
• 4.2.3 临界粗晶热影响区组织与韧性
• 4.2.4 亚临界粗晶热影响区组织与韧性
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验室焊接验证结果
• 5.1 焊接工艺的制定
• 5.2 焊接接头金相检验
• 5.3 焊接接头力学性能结果
• 5.3.1 焊缝质量、焊接接头断面宏观检验结果
• 5.3.2 横向拉伸、弯曲和冲击试验结果
• 5.3.3 硬度试验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与不足之处
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文