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高强度含铜钢焊接热影响区组织与性能研究

陈伟东  
【摘要】:本文采用Formast-Digital全自动相变仪测定了含铜时效船板钢的SHCCT(Simulation HAZ Continuos Transformation)。利用Gleeble-3500热模拟试验机对含铜时效船板钢进行了热循环模拟试验。观察测试了含铜时效钢模拟焊接热影响区中不同区域的组织变化规律及力学性能。并对传统船体钢钢与含铜钢的组织及性能进行对比。试验结果表明: 在SHCCT曲线测定的所有冷却速度范围(t8/5=6.7s~1000s)内,含铜钢模拟焊接粗晶区均形成了形态各异的贝氏体组织。冷却速度对模拟焊接粗晶热影响区的组织形态有显著的影响。随着冷却速度的增大,含铜钢模拟粗晶区的组织逐渐由粒状贝氏体、粗板条状贝氏体向细板条状贝氏体组织转变。其中t8/5≥200s时开始出现M-A岛状组织,且随着t8/5的增大,M-A岛状组织的形态逐渐由长条状转变为块状。在焊接热模拟试验中,含铜钢在较宽的t8/5范围(6.7s~100s)内表现出了良好的低温冲击韧性,其中t8/5=100s时,其-40℃冲击功高于200J。和传统10Ni3CrMoV钢及12Ni3CrMoV钢相比,含铜钢具有低的碳含量,较低的预热温度和最低热影响区硬度,其冷裂纹敏感性大幅度降低。t8/5较低(≤20s)时,含铜钢模拟焊接粗晶区的最高硬度为327 HV5,远低于10Ni3CrMoV钢(355 HV5),组织为板条贝氏体,板条间夹杂有长条状残余奥氏体组织,低温韧性较高。t8/5较高时,含铜钢模拟焊接粗晶区的组织同样为板条状贝氏体组织,但单个板条的尺寸较粗大,粗晶区仍能保持良好的低温韧性。二次热循环后的含铜钢焊接热影响区具有较高的低温韧性,其中粗晶区+细晶区的热循环冲击韧性最高,二次热循环处于粗晶区和两相区时焊接粗晶区硬度显著降低。


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