低合金高强度结构钢及其焊接头的韧性研究

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1、摘要本文对低合金高强度结构钢SHT490C和SHT780C、以及SHT780C钢的焊缝在不同的温度下进行冲击韧性及断裂韧性的测定，对两种韧性指标的关系进行了分析。并采用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射(XlD)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等检测方法研究了材料的组织结构、断口形貌，讨论了材料韧性与温度的关系，研究断裂机理。SHT490C的金相组织主要是针状铁素体和珠光体组织，晶粒较细，沿轧制方向取向不是很明显。SHT780C母材的金相组织主要是下贝氏体，晶粒细小，晶粒沿着轧制方向伸长。SHT780C焊缝的金相组织主要是晶界铁素体、侧板条铁素体和粒

2、状贝氏体，还有少量的珠光体组织，晶粒较粗大。SHT780C母材组织中有孪晶亚结构出现，位错密度较大，合金化合物细小弥散分布在基体上。焊缝中位错密度较小，夹杂物以球状颗粒存在，尺寸较大。SHT780C的主要合金化合物是(Nb，Ti)(C，N)，其焊缝的主要合金化合物为FeMnTi04、Ti203，母材和焊缝都有Fe4N和Fe3C析出物。由于组织结构、析出物的不同，显微硬度存在很大差异，焊缝的硬度最低，热影响区的硬度最高且分布很不均匀，母材的硬度介于焊缝和热影响区之间。根据夏比冲击试验结果，可以得出：三种材料冲击吸收功的总趋势是随着温度的降低而降低；SHT780C焊接头的韧性低于母材。母材C

3、方向的韧性优于L方向，随着温度的升高，C和L方向的差别减小，方向对SHT780C的影响大于SHT490C。观察母材和焊缝冲击试样断口微观形貌断口形貌，随温度降低，材料由韧性断裂转变成准解理断裂。对冲击试样断口中出现的夹杂物进行能谱分析，发现SHT780C母材夹杂物成分与焊缝有很大不同，母材夹杂物中合金元素含量较少；焊缝中夹杂物合金元素种类较多，含量较高。焊缝区韧性低于母材的原因是在焊接过程中造成合金元素的氧化，形成FeMnTi和Ti的氧化物夹杂，焊接时的冶金过程使材料弱化，夹杂物超标，造成材料脆化的结论，说明焊接工艺对韧性的影响是显著的，提高焊缝的韧性除材料本身的影响外，焊接方法和工艺的

4、影响是必须考虑的。在CTOD试验中，母材和焊缝的6c值均在40℃时达到最大，焊缝断裂韧性山东大学硕士学位论文介于母材两个方向之间。CTOD值可能会出现两个峰值，对于SHT780C，C方向的韧性要高于L方向的，而对SHT490C受缺口方向影响不是很明显，SHT490C的6c值高于SHT780C。8c(T)与AKv(T+AT)具有线性关系，同一种材料温度变化是6c(T)／AKv(T+AT)的比值变化很小。8c(T)／AKv(T+AT)不是个定值，对于不同材料比值是不同的。关键词：低合金高强度结构钢；冲击韧性；断裂韧性；焊接ABSTRACTImpacttoughnessandfracturet

5、oughnessofhighstrengthlowalloystructuralsteelsSHT490CandSHT780Cwereinvestigatedindifferenttemperatures．AndweldmetalofSHT780Cwerealsostudied．Therelationshipbetweenthetwoindiceswasanalyzed．Themicrostructureandthefracturemorphologyofthesematerialswerestudiedbyopticalmicroscope，micro·hardnesstester,X

6、-raydiffraction(XRD)，energydispersivespectrometer(EDS)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)．Fracturemechanismandtherelationshipbetweenthetoughnessandtemperaturewerediscussed．ThemicrostructuresofSHT490Cweremainlyacicularferriteandpearlite，whosegrainswerefineandgroworientationisnotobviousalongtherol

7、lingdirection．ThemicrostructuresofSHT780Cweremainlylowbainite，whichwasfineandtheorientationalongtherollingdirection．ThemicrostructureofSHT780CweldmetalWasmainlyacicularboundaryferrite，sideplateferrite，granularbainite，a