WELDOX960低合金高强钢的焊接工艺性研究

论文摘要

WELDOX960作为新一代低合金高强钢中的一种,具有细晶粒、超洁净度、高均匀性、高强度、高韧性等良好综合性能,主要应用于矿山机械、桥梁、铁路、汽车起重机等重载领域。本文结合实际生产条件,根据“低强匹配”原则选择瑞典生产的E-FK1000高强焊丝采用Ar+CO2混合气体保护焊工艺,研究了WELDOX960高强钢在预热温度分别为80～100℃、100～120℃、120～150℃几种条件下的多层多道焊接工艺。文中分别对获得的WELDOX960高强钢焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验和斜Y型坡口试验、搭接接头试验及热影响区最高硬度等抗裂性试验研究,并利用光学显微镜和扫描电镜等分析手段对WELDOX960高强钢接头的熔合区、焊缝金属和热影响区的微观组织及断口进行分析,研究了预热温度等工艺因素对接头强度、弯曲性能和热影响区冲击韧性的影响,分析了微观组织对接头强韧性的影响以及该钢在实际生产条件下的焊接适应性。测试结果表明,在本文中试验条件下该钢的冷裂和热裂敏感性较小,接头的抗拉强度、延伸率、冲击韧性等性能指标能达到设计要求;焊接预热温度对接头的性能有重要影响。接头微观分析表明,焊缝金属及热影响区中分布的贝氏体和低碳马氏体是接头保持高强度和高韧性的基本条件,通过优化焊接工艺,以保证焊缝组织为粒状贝氏体和少量的低碳马氏体,从而保证接头的强韧性。根据本文中实验结果可知,利用所选择的焊接填充材料对母材金属进行焊接时,采用对接、角接、搭接接头型式,获得接头的表面及断面裂纹率均为零,说明该钢的焊接性良好;虽然焊接接头的机械性能略低于该钢材的进厂复验报告,但按企业生产标准QJ/CQ05.01.00—1993,在常温、低温（-20℃、-40℃）获得接头的冲击值均能保证设计要求;拉伸试验表明,选用直径为Φ1.2mm的E-FK1000焊丝焊接WELDOX960钢获得接头的机械性能能够满足实际使用要求。根据钢中的碳当量值及接头最高硬度值,为了保证焊缝质量,该材料在焊前必须进行预热,预热温度应选择130～150℃,层间温度不应超过250℃,随着焊接结构刚性拘束度的增大,预热温度可提高到150～180℃,焊后可不保温,但不得强制冷却;焊接时保护气体必须为已混装成瓶的80%Ar+20%CO2富氩气体,不得使用配比器汇流而成的富氩气体。进一步的研究可知,对钢材加热到600～650℃时,材质能保持100kg级的各项性能参数基本不变,而加热到800～850℃时,材质的各项性能参数有所降低,抗拉强度值与80kg级材料相当。因此,钢材加热和热校形的最高加热温度应小于650℃。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外研究概况
• 1.1.1 国外研究综述
• 1.1.2 国内研究综述
• 1.1.3 新一代低合金高强钢对焊接材料的要求
• 1.1.4 WELDOX960高强钢的生产工艺
• 1.1.5 WELDOX960高强钢的机械性能
• 1.1.6 WELDOX960高强钢的特点
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.2.1 本课题研究的理论意义和现实意义
• 1.2.2 本课题研究的目的
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 理论依据
• 2 试验材料及试验方法
• 2.1 试验母材及焊接材料
• 2.1.1 试验母材
• 2.1.2 焊接材料
• 2.2 焊接方法及工艺参数
• 2.2.1 焊接方法及工艺参数
• 2.2.2 焊接顺序
• 3 WELDOX960钢焊接性实验
• 3.1 试验目的和试验内容
• 3.2 WELDOX960钢焊接性的理论分析
• 3.2.1 根据WELDOX960高强钢的化学成分分析焊接性
• 3.2.2 WELDOX960高强钢氢致裂纹的诱发与预防
• 3.3 小铁研（斜Y型）试验
• 3.3.1 WELDOX960高强钢试验分组
• 3.3.2 试验条件及试验结果
• 3.3.3 试验结果分析
• 3.4 CTS焊接裂纹试验
• 3.4.1 试验内容
• 3.4.2 试验结果
• 3.4.3 试验结果分析
• 3.5 焊接热影响区（HAZ）最高硬度试验
• 3.5.1 WELDOX960高强钢组织对HAZ硬度的影响
• 3.5.2 试验内容及条件
• 3.5.3 试验结果及分析
• 4 接头力学性能测试及微观组织分析
• 4.1 焊接接头抗拉强度实验
• 4.1.1 试验内容
• 4.1.2 试验结果
• 4.1.3 试验结果分析
• 4.2 焊接接头弯曲试验
• 4.2.1 试验内容
• 4.2.2 试验结果
• 4.2.3 试验结果分析
• 4.3 焊接接头冲击试验
• 4.3.1 试验内容
• 4.3.2 试验结果
• 4.3.3 试验结果分析
• 4.4 焊接接头及母材微观组织分析
• 4.5 WELDOX960高强钢加热后的机械性能
• 4.5.1 试验内容
• 4.5.2 试验结果与分析
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献