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焊接工艺参数对三种管线钢焊接热影响区组织及韧性的影响

马红伟  
【摘要】:随着管线钢应用越来越广泛,对管线钢在强度、韧性、焊接性等方面的要求也越来越高。韧性是管道安全性的重要保证,而焊接热影响区粗晶区和两相区为韧性薄弱环节,因此提高粗晶区和两相区的韧性尤为重要。本文对三种试验钢的焊接热影响区组织和韧性做了进一步研究,为生产实践提供数据参考。 采用Gleeble-3500型热模拟试验机对三种试验钢进行热模拟,之后采用金相、扫描、断口扫描、透射、EBSD等分析手段,研究了不同峰值温度下管线钢焊接热影响区组织与性能的变化规律。试验结果如下:在粗晶区,奥氏体粗化严重,组织主要为GB和少量BF。M/A组元呈棒状分布在板条束间和原奥氏体晶界处,韧性较差。在细晶区,晶粒细小,主要以PF和QF为主,M/A组元细小且弥散分布,韧性较好。在两相区,未完全奥氏体化,组织不均匀,块状M/A组元沿着轧制带聚集分布且尺寸较大,易成为裂纹源。而B钢在此区域M/A组元细小弥散,对韧性有益。 通过对不同冷却速度下的组织与韧性的研究,绘制焊接CCT曲线,得到以下结果:A、B钢在低的冷却速度下,得到组织大部分为PF,少量的GB。在大的冷却速度下,组织以GB和BF混合组织为主,对韧性有益,而C钢在大的冷却速度下,组织为单一取向且粗大的GB,对韧性有害。 大角度晶界可使裂纹扩展方向发生偏移且力度被分散,故大角度晶界体积分数高时,可有效改善材料的韧性。由EBSD结果可知,三种试验钢在粗晶区的大角度晶界比例小且有效晶粒尺寸大,是韧性较差的一个重要原因。


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