異種鋼接頭熔合區(qū)的脆化與斷裂行為

第19卷??第1期

1998年3月焊??接??學(xué)??報HANJIE??XUEBAOVol.19??No.1March??1998

??異種鋼接頭熔合區(qū)的脆化與斷裂行為*

杜??兵??李??彥??賈玉力

(哈爾濱焊接研究所)

摘要??根據(jù)分層止裂原理設(shè)計了異種鋼熔焊接頭的沖擊斷裂試樣,采用示波沖擊功定量評定了熔合區(qū)的脆化行為,利用掃描電鏡分析了熔合區(qū)的斷裂機(jī)制,并研究了不同焊接材料及焊后熱處理工藝規(guī)范對熔合區(qū)脆化與斷裂行為的影響。研究結(jié)果表明,焊態(tài)熔合區(qū)的脆化主要是由馬氏體引起的,其斷裂機(jī)制為馬氏體的解理開裂。熱處理后熔合區(qū)的脆化主要是由增碳層與脫碳層引起的,熔合區(qū)的斷裂機(jī)制為析出碳化物的無特征開裂及脫碳層的沿晶開裂。對于不同的過渡層焊接材料,熔合區(qū)的斷裂機(jī)制沒有本質(zhì)的區(qū)別,但其脆化程度存在明顯的差異。經(jīng)熱處理以后,HD309L作過渡層的熔合區(qū)的脆化指數(shù)Eb是HD457L作過渡層的熔合區(qū)的1.5倍;而焊態(tài)脆化指數(shù)Eb,HD309L是HD457L的4倍。

關(guān)鍵詞:??異種鋼??熔合區(qū)??脆化??斷裂

0??序????言

對于異種鋼熔焊接頭,由于母材與焊縫金屬的化學(xué)成分、物理性能及微觀金相組織存在很大的差別,因此,熔合區(qū)的成分、組織與性能復(fù)雜多變,是焊接接頭中最易出現(xiàn)問題的區(qū)域,它直接制約著整個焊接接頭的性能。近二十多年來,隨著異種鋼焊接結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用,對異種鋼接頭熔合區(qū)特性的試驗(yàn)研究不斷深入,特別是圍繞異種鋼熔焊接頭熔合區(qū)的脆化與斷裂行為有很多的研究報導(dǎo)。但由于試驗(yàn)研究方法一直局限于比較傳統(tǒng)的方法,因此,研究結(jié)果更偏向于定性的評估與探索,一些研究結(jié)果雖對異種鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際焊接與使用性能的評估有一定的實(shí)用價值,但難以對脆化與斷裂行為進(jìn)行定量的評定及其對機(jī)制的深入認(rèn)識。在試驗(yàn)研究中,根據(jù)分層止裂原理設(shè)計了異種鋼熔焊接頭的沖擊斷裂試樣,采用示波沖擊功定量評定了熔合區(qū)的脆化行為,利用掃描電鏡分析了熔合區(qū)的斷裂機(jī)制,研究了不同焊接材料及焊后熱處理工藝規(guī)范對熔合區(qū)脆化與斷裂行為的影響。[1~3]

1??試驗(yàn)用母材與焊接材料

母材與焊接材料主要針對大型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上冠采用雙金屬ZG20SiMn+不銹鋼堆焊層、選材方案[4],因此,異種鋼的焊接實(shí)際上是在ZG20SiMn低合金鋼表面堆焊一定厚度的不銹鋼。已有的試驗(yàn)研究和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,對于這種選材類型的大型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪,寬帶極堆焊工藝是高效優(yōu)質(zhì)的焊接工藝[4],為了研究不同過渡層焊接材料對熔合區(qū)脆化與斷裂行為的影響,采用了兩種過渡層焊帶,表1為ZG20SiMn母材與HD457L以及HD309L過渡層焊帶的化學(xué)成分。

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