异种钢接头熔合区的脆化与断裂行为

第19卷??第1期

1998年3月焊??接??学??报HANJIE??XUEBAOVol.19??No.1March??1998

??异种钢接头熔合区的脆化与断裂行为*

杜??兵??李??彦??贾玉力

(哈尔滨焊接研究所)

摘要??根据分层止裂原理设计了异种钢熔焊接头的冲击断裂试样,采用示波冲击功定量评定了熔合区的脆化行为,利用扫描电镜分析了熔合区的断裂机制,并研究了不同焊接材料及焊后热处理工艺规范对熔合区脆化与断裂行为的影响。研究结果表明,焊态熔合区的脆化主要是由马氏体引起的,其断裂机制为马氏体的解理开裂。热处理后熔合区的脆化主要是由增碳层与脱碳层引起的,熔合区的断裂机制为析出碳化物的无特征开裂及脱碳层的沿晶开裂。对于不同的过渡层焊接材料,熔合区的断裂机制没有本质的区别,但其脆化程度存在明显的差异。经热处理以后,HD309L作过渡层的熔合区的脆化指数Eb是HD457L作过渡层的熔合区的1.5倍;而焊态脆化指数Eb,HD309L是HD457L的4倍。

关键词:??异种钢??熔合区??脆化??断裂

0??序????言

对于异种钢熔焊接头,由于母材与焊缝金属的化学成分、物理性能及微观金相组织存在很大的差别,因此,熔合区的成分、组织与性能复杂多变,是焊接接头中最易出现问题的区域,它直接制约着整个焊接接头的性能。近二十多年来,随着异种钢焊接结构的广泛应用,对异种钢接头熔合区特性的试验研究不断深入,特别是围绕异种钢熔焊接头熔合区的脆化与断裂行为有很多的研究报导。但由于试验研究方法一直局限于比较传统的方法,因此,研究结果更偏向于定性的评估与探索,一些研究结果虽对异种钢结构的实际焊接与使用性能的评估有一定的实用价值,但难以对脆化与断裂行为进行定量的评定及其对机制的深入认识。在试验研究中,根据分层止裂原理设计了异种钢熔焊接头的冲击断裂试样,采用示波冲击功定量评定了熔合区的脆化行为,利用扫描电镜分析了熔合区的断裂机制,研究了不同焊接材料及焊后热处理工艺规范对熔合区脆化与断裂行为的影响。[1~3]

1??试验用母材与焊接材料

母材与焊接材料主要针对大型水轮机转轮上冠采用双金属ZG20SiMn+不锈钢堆焊层、选材方案[4],因此,异种钢的焊接实际上是在ZG20SiMn低合金钢表面堆焊一定厚度的不锈钢。已有的试验研究和实际生产经验表明,对于这种选材类型的大型水轮机转轮,宽带极堆焊工艺是高效优质的焊接工艺[4],为了研究不同过渡层焊接材料对熔合区脆化与断裂行为的影响,采用了两种过渡层焊带,表1为ZG20SiMn母材与HD457L以及HD309L过渡层焊带的化学成分。

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