热轧双相钢焊接性能研究.pdf

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第22卷1期
22n
1991年3月
太原工业大学学报
Mar,1991
TOURNAL OF TAIYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
热轧双相钢焊接性能研究
杨晓华
(材料科学与工程系
要本文笨用热模拟技术,对热轧双相钢的二氧化幌气体保护坪接性能
进行了研究。结果发現,热轧贶相钢焊接热响区在热环哔值温度为600℃左右
处发生软化,其原因与马氏体高温回火使内应力粹放及铁素体轧化有关。但其抗
强度仍大于600MPa,本文初萝证明了热轧双相綱CO2气体保护焊的可行性
关词热拟;接热区;双相钢
中图法分类号TG457.11:;TG444,73
0引言
近年来,双相钢的开发与应用日益广泛,但对其焊接性能的研究尚少,国外对双相钢的
点焊与闪光对焊做了一些研究,并已应用于生。对双相钢二氧化磯气体保护焊的焊接性能
研究迄今还未见报导。二氧化碳气体保护焊不仅效率高,而且具有成本低、变形小、无渣、
明弧、能全位蛩焊接、易于实现自动爆等优点,目前在汽车制造部门已得到不同程度的应
用,如公共汽车骨架、前后桥的焊接,卡车的车身及轮的焊接等。为了采用性能优良的双相
钢制造汽车部件,本文对双相钢二氧化磯气体保护电弧焊焊接后的使用性能进行了研究。
1试验材料及方法
试验所用材料为硅锰铬钼型热轧双相钢板,厚度分别为3,5mm与5mm.钢的成分列
表
寢1扎双相的成分
合金元素
M
C3
Mo
P
貨量百分比(%
1.2
1,01
0,4B
、013
005
膨胀仪测该钢的临界点Ac:为725℃,Aca为960℃。钢板的原始组织为等轴铁素体上分布
蓍马氏体岛。图像分析仪测出马氏体含量为16%.
5mm厚钢板进行实际CO气体保护焊接试验,?熱影响区各温区的热循环曲线。试
本文990年3月17日收到
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p3
太原工业大学学报
191年
验中所用焊接操作规范列于表2。
2
组数鮑流(A)电压(V)接速度(mm/s〉气体流(m8/a)冷却条件
l15
113
水
140
通水
【40
5
通水
在焯道下钻深度分别为3.5mm,3mm,2.5mm,2mm,1.5mm和1mm的小孔,将热电偶
丝的一用储能点焊机焊于小孔的底部(图1),另一端接在温度一时间记录仪上,在焊枪
通过后,记录仪即绘出不同温度区城的热循环曲线
图1实际焊接热循环测温孔
热模拟试验在 Gleeb1500型热模拟试验机上进行
以实际测得的热循环曲线为依据进行适当的修正来选取峰值温度T,和从800℃至500℃的
冷却时间tg/5.9组拉伸与弯曲试样所选取的峰值温度分别为1250℃,1200℃,1100℃,
900C,760℃、650℃,500℃,450℃和40℃.6组冲击试样的峰值温度分别为1250℃
1200℃,110℃,900℃,760℃和650℃。控制模拟的程序与热循环曲线见图2及图3,所有
热模拟试样的tg/都定为13秒
对热模拟后的试样作了拉伸试验、金相检查和系列冲击试验。冲击后所得断口在EPM-
810型打描电镜上观察。对实际焊接试样进行了硬度试验,并与模拟热影响区的硬度进行了比
,程序割
程庐抒
操拟试
空冷
杢浍
闻()
时间(s)
图2热拟拉伊试样热环曲线
图3热模拟冲击试样熱礌环曲线
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第【期
畅晓华热轧双钢焊接性能研妧
较
2结果分析与讨论
L525
710
2.1実接聴區熱衛环庭
首先,在5mm厚板上实施焊接过程,由焊
道的平滑程度和电弧的稳定性选择了表3中的
2号规范,由所得的试詳测得实际焊接熱影
间(3)
响区帥热循环曲线见图4.焊后通过测温
阿4实际焊接HAZ热循环曲线
孔将板垂直于道切开,进行金相观测,得出
(T'p=1325℃时、距焊缝L,5mm
温度与各个区的尺寸关系(图5)。焊缝及
Tp=810时璀坪缝2.5mm)
1925C
Cmm 0.5mre
。らmm
鼻金劇一熔合以
社区
中数
细两相区驴区
I!5う:派焊接HAZ各个区域的尺寸与温度的关系
热影响区各个温区的金相组织见图6。热影响区中直接与焊缝金属順邻的区域处于固液态,
该区很窄(0、1~0.4mm),为铸造柱状树技晶向粗大的等轴晶过渡的混合区(图6b):第
二个区域为粗晶区(图6c),该区是热影响区中温度最高冷速最快的区域,冷却中形成了板
条马氏体和粒状贝氏体;第三个区域(图6d)包括了A以上一直到1150℃的区域,宽约1mm
此区晶粒大大减小,马氏体板条也减少并出现了先共析铁素体和大量的粒状贝氏体。此区成
分不均匀,所产生的组织也不均匀;A1~Ae3之间的不完金重结晶区冷却后的转变产物为铁
素体和(M-A)组织(图6c);接下来是Ac以下到母材部分(图6f),这部分基本保持着
原始组织。
由硬度试验得到热影响区最高硬度小于350Hvy
2.2安际HAZ组织与鴣拟组织比较及棋拟HAZ热循环的确定
要模拟买际热影响区各部分的显微组织,首先必须探索产生这种组织的热规范。在实际
焊接热响区中存在着温度梯度,从加热条件来看,邻近熔合线的奥氏体晶粒是朝着低温方
向长大的,然面模拟试样受热条件不同,模拟试样中晶粒长大是在温度均匀的区域内进行
的。也就是说,各晶粒在所有的方向上均匀长大。为了使两者的奥氏体晶粒尺寸相符,应使
该区的模拟加热温度略低一些,才能使摸拟的过热区显微组红更接近实际。
通过金相组织及硬度值对比得出,1250℃为模拟过热区的峰值温度,其余低温区的模拟
峰值温度与实际测得的相柏近。热摸拟的另一个主要参数是800至500し的冷却时ta/s「2,
这个值在实际热影响区的各点上基本相同,实测的ts/平均值为13秒,所以用它来做为全部所
施热循环的特征参数