论文部分内容阅读
经过几十年的研究发展,微合金钢已成应用最为广泛的高性能钢种之一,随之而来的焊接性问题也引起普遍关注。选用常规的电弧焊接会导致热输入过大,焊接效率不高,焊接接头形变大等缺点,而激光焊接与激光-电弧复合焊接作为新型的焊接技术则有望解决此类问题。本文以Nb-Ti-Mo微合金高强度钢为研究对象,利用焊接热模拟技术探究了多种t8/5条件下（360s）热影响区组织和性能变化规律,为后续的实际焊接提供参考;选定了三种不同的热输入,对试验钢进行实际的激光焊接和激光-电弧复合焊接,并分析热输入对焊接接头的组织性能的影响。本文主要工作及结论如下:（1）在焊接热模拟试验中,重点研究了t8/5变化对粗晶区和细晶区组织和性能的影响。随着t8/5增大,粗晶区和细晶区内晶粒不断粗化,粗晶区内板条马氏体逐渐向粒状贝氏体转变。对于细晶区而言,显微组织主要为等轴铁素体和M-A组元构成,并在较低t8/5条件下有少量马氏体形成。由于组织变化和晶粒粗化,二者区域内的硬度均随t8/5增大而呈下降趋势。细晶区的低温韧性要明显优于粗晶区,细晶区则以韧性断裂为主,而粗晶区断裂以脆性断裂为主。细晶区低温冲击吸收功在t8/5增大到20 s时,下降较为明显,而粗晶区内低温冲击功则在开始后很快下降到较低的水平,说明只有在t8/5较低水平内,热影响区整体韧性才能达到最佳。（2）激光焊接试验研究发现:激光功率为3.5 kw、离焦量为-2 mm,热输入在1.17-1.75 kJ/cm时,可对5 mm微合金钢实现全熔透焊接。焊缝区以板条马氏体为主,在高热输入条件下有小部分贝氏体和铁素体生成。粗晶区组织为板条马氏体,原始奥氏体晶粒尺寸随着热输入增大而不断增加。细晶区和混晶区组织则为铁素体和M-A组元组成,热输入的变化对其影响不大。焊接接头硬度高于母材,焊缝与粗晶区硬度均随热输入提升在增大,峰值硬度出现于粗晶区。拉伸断裂位置出现在母材区,激光焊接接头整体硬度均高于母材。焊接接头整体冲击韧性较好,冲击吸收功大于或接近母材,断口形貌主要为韧窝断裂,热输入对其影响较小。（3）激光-电弧复合焊接试验研究发现:激光功率3.5 kW,电弧电压22 V,离焦量0 mm,焊接电流170 A,热输入在3.87-7.74 kJ/cm时可对8mm微合金钢获得全熔透焊接。焊缝区组织主要为板条马氏体,但在高热输入（7.74 kJ/cm）下,焊缝组织由上部、中部到底部依次形成板条马氏体、粒状贝氏体和针状铁素体。当热输入为3.87 kJ/cm,粗晶区全是板条马氏体,当热输入升至5.16 kJ/cm,有极少部分粒状贝氏体生成,随着热输入提高,粒状贝氏体含量不断上升,原始奥氏体晶粒不断粗化。细晶区和混晶区亦为铁素体和M-A组元。焊接接头峰值硬度在粗晶区附近,随热输入提高而降低。在高热输入下（7.74 kJ/cm）,焊缝硬度沿中心线由上到下呈下降趋势。拉伸断裂位置均出现在母材区。复合焊接焊缝与热影响区冲击吸收功均稍微高于母材,整体冲击韧性较好;焊缝冲击断口为韧窝断口或准解理断口,而热影响区则全为韧窝断口。