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●試驗與研究●

工程機械用８００ＭＰａ低合金高強度鋼焊接

熱影響區(qū)斷裂韌性評價

史耀武１，韓準祥２

（１．北京工業(yè)大學材料學院，北京１０００２２；２．東方鍋爐股份有限公司，四川自貢６４３００１）

摘

要：隨著工程機械的大型化，需要采用８００ＭＰａ低合金高強度鋼結(jié)構(gòu)。為了保證焊接接頭具有良好的韌

性，必須合理控制焊接熱作用，避免焊接接頭脆化。本研究采用熱模擬試件，研究了焊接冷卻時間及加熱溫度對

８００ＭＰａ低合金高強度鋼焊接熱影響區(qū)（ＨＡＺ）斷裂韌性的影響及其顯微組織特征。發(fā)現(xiàn)在ｔ８／５為１８ｓ時，ＨＡＺ具

有最好的斷裂韌性。隨著ｔ８／５的增加，奧氏體晶粒逐漸長大，馬氏體的體積分數(shù)逐漸降低，粒狀貝氏體的數(shù)量不斷增加，斷裂韌性逐漸下降。焊接接頭各區(qū)的韌性分布是，過熱區(qū)的斷ｔ８／５大于４５ｓ，ＬＴ方向試件出現(xiàn)脆性失穩(wěn)現(xiàn)象。裂韌性最好，兩相區(qū)的斷裂韌性最差，粗晶區(qū)的韌性優(yōu)于細晶區(qū)。影響ＨＡＺ韌性的主要因素是貝氏體的形態(tài)和分布。研究結(jié)果為制定合理的焊接工藝和大型工程機械的斷裂安全評定奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：低合金高強度鋼；焊接接頭；熱影響區(qū)；工程機械；斷裂韌性中圖分類號：ＴＧ４０７

文獻標識碼：Ａ

文章編號：１００１－３８１４（２００６）１５－０００１－０４

ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＨＡＺＦｒａｃｔｕｒｅＴｏｕｇｈｎｅｓｓｆｏｒ８００ＭＰａＧｒａｄｅＨＳＬＡＵｓｅｄｆｏｒ

ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙ

ＳＨＩＹａｏ－ｗｕ１，ＨＡＮＺｈｕｎ－ｘｉａｎｇ２

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＤｏｎｇｆａｎｇＢｏｉｌｅｒＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｉｇｏｎｇ６４３００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｓｌａｒｇｅｓｃａｌｉｎｇ，，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ８００ＭＰａｇｒａｄｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｗａｌｌｏｙ（ＨＳＬＡ）ｓｔｅｅｌｓｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｇｏｏｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ，ｒａｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗｅｌｄｉｎｇｈｅａｔｉｎｐｕｔｉｓｎｅｅｄｅｄｔｏａｖｏｉｄｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓｏｆｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗｅｌｄｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｈｅａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｆｏｒａｎ８００ＭＰａｇｒａｄｅＨＳＬＡｓｔｅｅｌａｎｄｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ（ＨＡＺ）ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｕｓｉｎｇｔｈｅｒｍａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄＨＡＺｉｓｔｈｅｂｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｔｉｍｅｏｆｔ８／５ｉｓ１８ｓ．Ｗｉｔｈｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔ８／５，ａｕｓｔｅｎｉｔｅｇｒａｉｎｓｉｚｅｇｒｏｗｓ，ｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｖｏｌｕｍｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｇｒａｉｎｂａｉｎｉｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｉｆｔ８／５ｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎ４５ｓ，ｂｒｉｔｔｌｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｃｃｕｒｓｆｏｒｔｈｅＬＴｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＡｍｏｎｇｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｚｏｎｅｓｏｆＨＡＺ，ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｏｖｅｒｈｅａｔｚｏｎｅｉｓｔｈｅｂｅｓｔ，ｔｈａｔｏｆｄｕａｌｐｈａｓｅｚｏｎｅｉｓｔｈｅｌｏｗｅｓｔ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｃｏａｒｓｅｇｒａｉｎｚｏｎｅｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｆｉｎｅｇｒａｉｎｚｏｎｅ．ＴｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＨＡＺｉｓｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂａｉｎｉｔｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｌｌｂｅｖａｌｕａｂｌｅｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｓｃａｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨＳＬＡｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔ；ｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙ；ｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ

隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，大型運輸機械和裝載機械的需求猛增。如大型露天礦用６４～

加裝載量，還要降低其自重，因而焊接性能優(yōu)良的

８００ＭＰａ低合金高強度鋼受到人們的青睞。

工程機械的服役條件十分惡劣，除了承受復雜的疲勞、沖擊承載外，在嚴寒地區(qū)服役還要經(jīng)受冬季低溫作業(yè)的考驗。對焊接材料的選擇，除了工藝性能外，還要求焊接接頭等強或焊縫強度低組配，焊縫金屬ＡＫＶ（－４０℃）≥２７Ｊ。

在焊接熱作用下，焊縫附近的母材會產(chǎn)生明顯的組織和性能變化，甚至在ＨＡＺ引起局部脆

１５４ｔ裝載機（載重卡車）、４～３５ｍ３正鏟挖掘機、４０～１６８ｍ３拉鏟挖掘機等。大型工程機械既要增

收稿日期：２００６－０５－２２

作者簡介：史耀武（１９４０－），男，北京人，教授，哲學博士，北京工業(yè)大

學焊接研究所所長，中國焊接學會副理事長兼技術(shù)委員會主任；電話：０１０－６７３９２５２３；

Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｙｗ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ

《熱加工工藝》２００６年第３５卷第１５期

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