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工程机械用高强钢HG980焊接性 全面解析!

2018-09-13 18:21 上海连山金属材料有限公司

工程机械用高强钢HG980是HG785钢系列升级产品,随着高强度级别工程机械用钢产量不断增大,为加快钢材的推广应用,我们主要围绕工程机械用高强钢HG980进行了气保护焊接性试验。试验采用低强匹配,其目的是掌握焊接热影响区性能变化规律,使焊接接头综合性能满足高强钢焊接技术要求。

1. 试验材料及方法

HG980钢的化学成分及力学性能如表1、表2所示,其规格为600mm×125mm×25mm。试验所用
气保焊丝为哈尔滨焊接研究所生产的HS—80气保护焊丝,f1.2mm。采用熔化极气保护焊接,采用LINCOLN Powerwave 455焊机,保护气为M21富氩混合气: 80%Ar+20%CO2,气体流量为18L/min。焊接电源为直流反接,试板预热150℃,采用多层多道焊,层间温度控制在150℃以下,在保证母材充分熔合的情况下,尽量减少热输入。采用正面焊完反面机械清根,直至呈现焊缝金属。焊接环境温度为25℃,湿度为81%,焊接参数如表3所示。
2. 试验结果及分析

(1)焊接接头力学性能分析 对板厚25mm HG980钢进行了富氩保护焊接性试验,接头采用低强匹配,用适当的焊接工艺时飞溅小,烟尘适中,外观成形良好。焊接完毕后对接头进行了力学性能试验:包括接头横向拉伸试验、弯曲试验、冲击试验(焊缝、熔合线及热影响区)和焊缝金属拉伸试验。试验结果如表4~表6所示
以上数据表明:接头强度达到930MPa,断于焊缝;弯曲试验(d=3a)中接头正弯反弯都是140°出现裂纹,弯曲性能优良;接头试样焊缝-20℃冲击吸收能量均值达到113J,熔合线达到64J,热影响区(线外1mm)达到57J。冲击试验结果表明,接头焊缝金属冲击韧性优良,满足钢材技术条件要求;φ6mm焊缝金属拉伸试样抗拉强度达到940MPa,屈服强度为570MPa,断面收缩率为69.5%,伸长率为16%,表明焊缝金属抗拉强度及延展性满足工程机械用钢技术要求。

(2)焊接接头硬度试验结果及分析 焊接完毕后对接头进行了维氏硬度试验(HV10)。每0.5mm测试一点,试验部位从基材到焊缝全接头断面,如图1所示。
试验结果显示,基材和焊缝HV10值较平均,在300HV左右。在接头表面下2mm区域热影响区存在一定的硬化倾向,HV10值在350HV左右,接头中间位置热影响区的硬度值基本与基材和焊缝持平。接头的异常区域HV10硬度值超过350HV,这与后面的金相检测结果中此区域出现马氏体组织相符。

(3)焊接接头金相分析 焊后取全接头断面送检,要求检测接头五区组织,检测结果如图2所示。
接头焊缝左侧出现异常热影响区,对划圈区域进行了金相检测,结果如图3、图4所示。

接 头金相检测结果表明,焊缝组织为针状铁素体掺杂先共析铁素体,焊缝组织在奥氏体转变过程中,由于碳含量低,部分铁素体先析出,故形成先共析铁素体。热影响 区为贝氏体掺杂屈氏体、马氏体组织,过热区贝氏体显粗大,马氏体呈板条状,这与此区硬度值升高相符。正火区冷却速度适中,得到细化的贝氏体组织。不完全正 火区贝氏体没有完全奥氏体化,只在晶界出现奥氏体化,冷却后贝氏体晶界出现更细小的屈氏体。由于接头出现较大异常热影响区域,单独对其进行了金相分析,其 焊缝组织出现了马氏体,所以此区出现硬度值偏大。金相组织检测结果与硬度实验结果相符。

3. 结语

(1)HG980 钢匹配HS—80气保护焊丝进行了气保护焊接性能试验,在低强匹配条件下,焊接接头强度≥930MPa;弯曲试验(d=3a)中接头正弯反弯都是140° 出现裂纹,弯曲性能优良,焊缝-20℃冲击吸收能量均值达到113J,熔合线处达到64J,热影响区达到57J,冲击韧性优良;表明各项性能满足工程机械 用钢技术要求。

(2)气保护焊接头焊缝为针状铁素体,高强度条件下保证了良好的韧性;热影响区多为贝氏体组织,在粗晶区出现少量马氏体组织,导致该区淬硬倾向增大,出现一定程度硬化,形成焊接接头韧性的一个薄弱区。

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