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金属学报  2016, Vol. 52 Issue (7): 890-896    DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00584
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热输入量对一种新型药芯焊丝熔敷金属组织及冲击韧性的影响*
宋峰雨1,李艳梅2,王平1(),朱伏先2
1 东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室, 沈阳 110819。
2 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 沈阳 110819。
EFFECTS OF HEAT INPUT ON THE MICROSTRUC-TURE AND IMPACT TOUGHNESS OF WELD METAL PROCESSED BY A NEW FLUXNOVEL FLUX CORED WIRE WELD
Fengyu SONG1,Yanmei LI2,Ping WANG1(),Fuxian ZHU2
1 Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials, Ministry of Education, Northeastern University, Shenyang 110819, China.
2 State Key Laboratory of Rolling and Automation, Northeastern University, Shenyang 110819, China.
引用本文:

宋峰雨,李艳梅,王平,朱伏先. 热输入量对一种新型药芯焊丝熔敷金属组织及冲击韧性的影响*[J]. 金属学报, 2016, 52(7): 890-896.
Fengyu SONG, Yanmei LI, Ping WANG, Fuxian ZHU. EFFECTS OF HEAT INPUT ON THE MICROSTRUC-TURE AND IMPACT TOUGHNESS OF WELD METAL PROCESSED BY A NEW FLUXNOVEL FLUX CORED WIRE WELD[J]. Acta Metall Sin, 2016, 52(7): 890-896.

全文: PDF(1406 KB)   HTML
摘要: 

采用自行研究开发的一种新型药芯焊丝, 通过实验室大热输入焊接实验, 研究分析了热输入量对焊缝熔敷金属组织与冲击韧性的影响规律. 结果表明: 在大热输入焊接条件下, 熔敷金属中形成了大量细小、弥散分布的夹杂物, 夹杂物周围诱导生成的大量相互交叉互锁的针状铁素体晶粒, 这是焊缝熔敷金属具有较高低温冲击韧性的主要原因; 随着焊接热输入量的增加, 尺寸为1 μm以下的夹杂物数量减少, 1 μm以上夹杂物分布无显著变化, 针状铁素体形核点减少, 熔敷金属中针状铁素体晶粒尺寸略有增加、低温冲击韧性略有降低.

关键词 焊缝金属大热输入针状铁素体韧性    
Abstract

In recent years, the components tend to be large-scale and large-span. In order to improve the welding construction efficiency and reduce production costs, the high input welding methods, such as automatic gas electric vertical welding, submerged arc welding, electro slag welding, etc., have been widely used in manufacturing fields, like shipbuilding, buildings, bridges, petrochemical and marine structures, etc.. The domestic iron and steel enterprises and research institutes have cooperated successively to develop a number of heat input welding steel with heat input greater than 400 kJ/cm. However, at present, the welding materials which can be matched with these special steels are still dependent on import. In order to change this passive situation, a new type of flux cored wire has been independently developed in this research. The effects of heat input on the microstructure and impact toughness of the weld metal have been investigated through laboratory tests. The results demonstrate that under the condition of large heat input welding, a large number of fine inclusions are formed and distributed randomly in the weld metal. Substantial amount of interlocked acicular ferritic grains are found around the inclusions, contributing to the high impact toughness for the weld metal. With the increase of heat input value, the number of fine inclusions (smaller than 1 μm) decreases and the tendency of inclusion assembly and growth is found to accelerate. Simultaneously, the nucleation points of acicular ferrite decreased and the grain size of acicular ferrite increased slightly in the weld metal. The impact toughness was deteriorated mildly as well.

Key wordsweld metal    high heat input    acicular ferrite    toughness
收稿日期: 2015-11-13     
基金资助:* 国家自然科学基金资助项目51174058
Heat input Current Voltage Welding speed Mass fraction / %
(kJcm-1) A V (mmmin-1) C Si Mn Al S B O Ti Fe
205 370 35 38 0.08 0.30 1.85 0.41 0.017 0.008 0.060 0.080 Bal.
276 460 38 38 0.09 0.28 2.02 0.40 0.017 0.008 0.061 0.073 Bal.
341 479 45 38 0.09 0.30 1.97 0.40 0.017 0.008 0.061 0.071 Bal.
425 598 45 38 0.08 0.32 1.93 0.40 0.017 0.008 0.061 0.092 Bal.
表1  气电立焊焊接工艺参数及焊缝熔敷金属化学成分
Heat input Rm Rp0.2 Rm/Rp0.2 δ Akv(-40 ℃)
(kJcm-1) MPa MPa % J
205 605 440 0.72 24 90
276 663 500 0.75 24 79
341 600 480 0.80 24 71
425 640 470 0.73 24 65
表2  不同焊接热输入条件下焊缝熔敷金属的力学性能
图1  焊缝熔敷金属的EBSD图
图2  不同热输入焊接条件下熔敷金属的OM和SEM像
图3  热输入276 kJ/cm时熔敷金属中夹杂物促进针状铁素体(AF)形核的TEM像及对应点处的EDS分析
图4  热输入341 kJ/cm时熔敷金属中夹杂物促进AF形核的TEM像及对应点处的EDS分析
图5  热输入205 kJ/cm时熔敷金属的夹杂物分布图
图6  焊缝熔敷金属中夹杂物的分布统计图
图7  焊缝熔敷金属中AF形核示意图
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