张德勤[1]2000年在《微合金钢焊缝金属中针状铁素体形成机理的研究》文中提出由于微合金钢具有良好的焊接性,所以在国民经济各部门中得到广泛的应用,其焊缝金属的力学性能是微合金钢使用性能的重要指标之一,而焊缝金属显微组织又是决定焊缝金属的力学性能的重要因素。当焊缝金属中含有65%以上、平均尺寸约为1μm的AF时,焊缝金属具有良好的综合力学性能。因此,研究微合金钢焊缝金属中AF的形成机理,具有重要的理论和实际意义。本文对微合金钢焊缝金属中AF组织的相变动力学和相变热力学进行了系统的研究,同时对热输入对焊缝金属组织及性能的影响和焊缝金属中的夹杂物也进行了深入的研究。 采用焊缝金属热模拟试验方法,首次建立了微合金钢焊缝金属中AF相变的各种T-t_c-f动力学曲线。通过分析得出AF相变规律为:①焊缝金属中AF相变温度范围为670～540℃;②AF相变是典型的形核和核长大的扩散型相变,相变存在孕育期,随着热输入的增加,孕育期增长;③AF相变动力学曲线是不完整的“C”曲线,没有明显的“鼻子尖”。④随着热输入的增加,焊缝金属中的AF含量增加,当热输入增加到某一临界值后,AF含量又开始减少;⑤AF相变f-T曲线和f-t_c曲线均呈“S”形,即AF相变的析出分数开始时随温度的下降而增加,然后加速进行,最后增加又趋缓和。⑥随着热输入的增加,AF相变移向高温下进行。 本文利用KRC模型和规则溶液模型首次对焊缝金属中AF转变的热力学驱动力进行了理论计算。两种模型的计算曲线能够很好地吻合,其误差在±10kJ/mol范围内,说明两种模型都能很好地用于焊缝金属中AF相变热力学计算。焊缝金属中AF开始相变的驱动力理论值为△G~(γ→α+γ1≤-570J/mol。随着转变温度的降低,AF的形核和长大驱动力增加;随着焊缝金属中碳含量的减少,AF的形核和长大驱动力增加。AF的总相变驱动力要小于其形核和长大的驱动力。 通过对夹杂物尺寸、数量进行统计分析,得出焊缝金属中约有60%夹杂物的尺寸都小于0.6μm,只有不足10%的夹杂物尺寸大于1.0μm。提供AF形核的夹杂物尺寸约94%以上都集中在0.2～0.6μm范围内。分析认为,夹杂物作为一种高能惰性界面促进AF的形核的观点和高应变能区促使AF在夹杂物上形核机制,都能够很好地解释AF在同一个夹杂物上的多维形核现象。 随着热输入的增加,焊缝金属中夹杂物的数量变化不大,尺寸较大的夹杂
万响亮, 李光强, 吴开明[2]2016年在《低合金高强钢针状铁素体组织特征和形成机理》文中研究指明针状铁素体是一种具有大角度晶界、高位错密度的板条状中温转变组织,该组织能有效细化晶粒并具有良好的强韧性匹配。因此,通常在低合金高强度钢焊缝和粗晶区中,利用细小的夹杂物来诱导针状铁素体形成,形成有效晶粒尺寸细小的针状铁素体联锁组织或者针状铁素体和贝氏体的复合组织,使其具有良好的韧性。然而,相关研究对针状铁素体组织的形成机理和控制原理的解释并不十分清楚,对于针状铁素体的定义和理解也存在差异。总结了针状铁素体的本质、相变、形核、形态、晶体学取向关系、长大行为、细化机理和力学性能等方面的特征,归纳了奥氏体晶粒尺寸、转变温度、冷却速度、夹杂物类型和尺寸等对针状铁素体形成的影响,提出了针状铁素体组织形态和转变机理方面几个仍需深入研究的问题和方向。
刘燕[3]2005年在《夹杂物对16MnR钢埋弧焊缝常温冲击值的影响》文中认为焊缝冲击值的高低是反映接头质量好坏的重要因素，而夹杂物又是影响焊缝冲击值的关键因素之一。在焊缝形成过程中，夹杂物可以为晶粒提供形核核心，促进针状铁素体的形成，提高焊缝的冲击值；在熔池冷却过程中，夹杂物又会成为裂纹的起裂源，引起裂纹开裂，降低焊缝的冲击值。因此，夹杂物与焊缝冲击值之间的关系是一个值得研究的课题。 本文首先针对16MnR钢埋弧焊焊缝夏比V型缺口冲击值偏低的问题，对冲击试样进行化学成分、宏微观断口、显微组织等分析，发现焊缝中大颗粒夹杂物是引起16MnR钢焊缝冲击值偏低的主要原因；提出新的试验方案，并现场施焊，取得较好的效果。 然后用HJ431和SJ101两种焊剂焊接16MnR钢板，制备焊缝的对比冲击试样。对试样进行一系列试验，发现冲击值高的SJ101焊缝中针状铁素体含量也高。因此，文章提出一种新的观点：由于SJ101焊剂能为焊缝提供更多适合针状铁素体形核的夹杂物粒子，因而能提高焊缝的冲击值。采用SEM、TEM等先进分析方法对两种焊缝进行分析，证实了以上新观点的正确性。以试验结果为基础，文章提出了一种更适合本试验的针状铁素体形核机理。
蒋庆磊[4]2011年在《800MPa高强钢GMAW接头组织性能及精细结构研究》文中研究说明低合金高强钢因其高强度、高韧性等优点而被广泛应用于工程机械、能源、桥梁建筑和车辆船舶等重要行业。但高强钢的焊接情况复杂多变,裂纹及强韧性不匹配、熔合区及热影响区性能恶化等问题突出,成为限制高强钢在焊接结构中扩大应用和提高生产效率的关键。本文针对煤矿机械液压支架用低合金高强钢Q550和Q690展开研究,在不预热条件下,采用熔化极气体保护焊(GMAW)方法对Q550和Q690钢进行焊接,并对焊接接头的微观组织、精细结构、裂纹形态以及接头力学性能进行研究,建立焊接参数、焊接材料、接头组织结构、接头区裂纹扩展及接头力学性能之间的关系。采用高强钢对接接头裂纹试验研究不同强度匹配的焊丝和焊接热输入对Q550、Q550+Q690以及Q690钢接头裂纹敏感性的影响,随着焊丝强度级别的升高,接头断面裂纹率增加；随着焊接热输入的增加,接头的断面裂纹率也逐渐升高。对Q550和Q550+Q690钢接头力学性能进行测定,采用ER50-6焊丝时,拉伸试样从焊缝中断裂；采用ER60-G焊丝,断裂发生在熔合区或热影响区,接头抗拉强度与母材抗拉强度相当。冲击试验结果表明,Q550和Q690钢焊接接头热影响区的冲击吸收功最好；采用ER60-G焊丝的接头焊缝和熔合区的韧性均优于ER50-6焊丝焊缝和熔合区。采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及能谱分析仪等研究了Q550和Q690钢焊缝区的显微组织、精细结构及夹杂物的成分等,分析了焊接热输入、合金元素及焊缝中夹杂物对焊缝组织的影响。随着焊丝中合金成分的增加,焊缝组织中的先共析铁素体含量逐渐减少；针状铁素体的含量先升高,然后逐渐降低。对于ER50-6焊丝焊缝,因奥氏体晶界被先共析铁素体完全覆盖,热输入对针状铁素体的含量的影响相对不敏感；而对ER60-G焊丝焊缝,热输入较小(14kJ/cm)时会产生以贝氏体为主的组织,降低焊缝韧性。焊缝中夹杂物组成的不均匀性及夹杂物的尺寸是影响夹杂物形核的重要因素。当夹杂物含有多种相组成,并且夹杂物尺寸为0.5～0.8μm时,有利于针状铁素体的多维形核。透射电镜分析显示针状铁素体板条内部有高密度的位错；焊缝中铁素体基体上分布有条状残余奥氏体,衍射结果表明焊缝组织中α与γ相存在K-S位相关系。研究了焊接热输入对Q690钢热影响区的组织和冲击韧性的影响,当焊接热输入从14kJ/cm提高的20kJ/cm时,热影响区冲击吸收功先升高再降低；控制焊接热输入在约16kJ/cm可获得较高的热影响区冲击韧性。提高焊接热输入虽使奥氏体晶粒尺寸增大,但下贝氏体的先期形成有效的细化了马氏体板条,形成的大角度晶界对提高热影响区韧性起到了重要作用。中等热输入时产生下贝氏体时,碳化物分布在贝氏体铁素体内并与铁素体主轴方向呈一定角度；较大热输入条件下在上贝氏体铁素体板条侧产生的Fe3C条对接头韧性有不利的影响。在组织结构分析的基础上,采用扫描电镜对Q550+Q690接头区裂纹及冲击试样断口形貌进行了研究。接头断面裂纹起源于Q690钢侧根部熔合区,沿熔合区穿晶扩展；部分裂纹在奥氏体晶界处沿先共析铁素体或贝氏体板条边界转向焊缝扩展；焊缝中裂纹扩展模式为微裂纹形核→尖端钝化→发生撕裂→重新形核；当裂纹遇到夹杂物时会导致萌发空洞,形成更多的不同方向的裂纹。焊缝金属断口纤维区为穿晶断裂,断口韧窝产生的机理是微孔聚集型,针状铁素体区对应的韧窝较大,晶界铁素体对应的韧窝较小。采用ER50-6焊丝,焊缝断口放射区呈河流花样,断口平滑；采用ER60-G焊丝,焊缝断口放射区为准解理断口,解理面层次不平。马氏体+下贝氏体组织的Q690钢热影响区纤维区具有韧窝特征,塑韧性好；放射区有较大的撕裂台阶。大热输入条件下的热影响区断口中,纤维区断裂具有塑性变形的滑移特征,上贝氏体中粗化的碳化物阻止了韧窝形成；放射区中碳化物作为裂纹源形成小的撕裂刻面。本文系统研究了不预热条件下液压支架用高强钢Q550和Q690焊接接头的显微组织、精细结构以及接头力学性能,并研究了接头区裂纹扩展形态及断裂机制,为高强钢的不预热焊接提供了试验依据和理论基础,有利于提高高强钢焊接效率和促进高强钢应用范围的扩大。
李远远[5]2017年在《Ce合金化下FAB法埋弧焊缝组织与性能研究》文中认为FAB(flux aided backing)法埋弧焊是一种利用背面陶质衬垫获得双面成形的单面焊接方法,具有生产效率高、装配简单、焊缝成形质量好等优点,广泛应用于船舶建造、海洋平台、大型储罐等领域钢结构的焊接制造中。在焊接过程中,FAB法埋弧焊的焊接热输入通常在50 kJ/cm以上,使得焊接熔池高温停留时间较长,焊缝中生成大量先共析铁素体和侧板条铁素体,从而降低焊缝金属强韧性,导致焊缝金属性能无法满足使用要求。由此,如何降低大热输入下FAB法埋弧焊缝中先共析铁素体和侧板条铁素体生成量,提高焊缝金属的强韧性成为亟需解决的问题。针对这一问题本文研究了Ce合金化下FAB焊缝金属的组织及性能,取得的研究成果如下:使用田口法设计正交试验,分析讨论了DH36低合金高强钢FAB法埋弧焊中焊接电流、焊接电压、焊接速度及焊丝干伸长四个工艺参数对焊缝成形质量的影响,建立了FAB法埋弧焊接工艺参数与焊缝成形质量的数学模型,优化得出了最优工艺参数组合。通过信噪比(S/N)分析和方差分析(ANOVA)得出,各因素对FAB焊缝成形质量影响程度排序为:焊接电流I>干伸长L>焊接速度v>焊接电压U。FAB法焊接20mm厚DH36低合金高强钢时,最佳工艺参数组合为:焊接电流I=1010A,焊接电压U=32V,焊接速度v=23cm/min,干伸长L=35mm。对不同厚度DH36钢板进行FAB焊接工艺试验,分析了纯Fe粉条件下不同焊接热输入量对FAB法埋弧焊接接头微观组织及力学性能的影响。8mm、12mm、15mm和20mm厚的FAB焊接接头焊缝组织都主要由先共析铁素体(GBF)、侧板条铁素体(FSP)和针状铁素体(AF)构成。随着焊接热输入量增加,晶粒尺寸变大,焊缝中AF含量减少,GBF和FSP含量增加。粗晶热影响区组织是粗大的奥氏体晶粒,晶内有大量细小板条状的贝氏体铁素体,细晶热影响区组织为铁素体+珠光体,并有少量细小贝氏体铁素体。FAB法埋弧焊接20mm厚DH36钢板时,热输入量最大,焊接接头的室温拉伸性能、-20°C冲击功、弯曲性能均无法满足使用要求。试验测定的焊接热影响区不同区域的热循环曲线表明,随着热输入增大,高温停留时间和冷却速率均有较大幅度增加。研究了稀土Ce元素对FAB法埋弧焊缝金属的组织与性能的影响。在FAB埋弧焊剂中加入不同含量CeO2粉,稀土Ce能够过渡到焊缝金属中对夹杂物进行改性,使夹杂物由Al2O3、Si O2、Ti2O3和MnS的复合物转变为Al2O3、SiO2、Ti2O3、MnS、Ce2O2S及CeS的复合物。稀土Ce的加入使焊缝金属中直径小于1.0μm的夹杂物比例明显增加,细小的夹杂物增加了焊缝中诱导AF的形核质点。含Ce夹杂物表层的Ce2O2S和CeS与α-Fe的错配度小是诱导AF形核的主要机理。Ce元素提高了焊缝中AF比例,降低了GBF和FSP比例,显著提高了FAB焊缝金属的抗拉强度、延伸率和低温冲击性能。当焊剂中CeO2含量为3.0 wt.%时,夹杂物密度最大,AF比例高达76%,FAB焊缝金属的抗拉强度高达582 MPa,延伸率为24%,-20°C的V型缺口冲击功高达142J。对FAB焊接熔池中含Ce夹杂物的析出条件及存在形式进行热力学计算。在焊接熔池中,O、S元素同时存在时,Ce总是先进行脱氧反应,Ce的脱氧产物仅有Ce2O3。Ce与S元素生成CeS还是Ce2S3取决于S元素的活度大小。当a[O]>0.13,a[S]/a2[O]<97.72时,生成夹杂物是CeO2。a[O]<0.13,a[S]/a[O]<12.59时,生成夹杂物是Ce2O3;当a[O]<0.13,12.59<a[S]/a[O]<263,或a[S]<0.51,97.72<a[S]/a2[O]<134896时,夹杂物是Ce2O2S。当a[S]>0.51,a[S]/a[O]>263时,夹杂物是Ce2S3。而当a[S]<0.51,a[S]/a2[O]>134896时,夹杂物是CeS。根据热力学计算结果,对FAB法埋弧焊缝金属中含Ce夹杂物类型进行判定,判定结果与试验测定结果一致。
张德勤, 雷毅, 刘志义[6]2003年在《微合金钢焊缝金属中的针状铁素体》文中指出系统地分析了微合金钢焊缝金属中针状铁素体组织的形成条件及特点 ,对夹杂物粒径、数量进行了统计分析 ,并阐述了针状铁素体的形核位置。结果表明 ,焊缝金属化学成分和冷却速度是影响针状铁素体 (AF)的主要因素 ,应力对焊缝金属相变的影响很小。焊缝金属中约有 6 0 %夹杂物的粒径都小于 0 .6 μm ,只有不足 10 %的夹杂物粒径大于 1 0 μm ,约有 94 %以上提供针状铁素体 (AF)形核的夹杂物的粒径为 0 .2～ 0 .6 μm。微合金钢焊缝金属最理想的组织是获得大于 6 5 %的针状铁素体 ,其平均板条尺寸约为 1μm。AF在原奥氏体晶内合适粒径的夹杂物上形核长大 ,在较粗大的原奥氏体晶粒和夹杂物粒径大于 2 μm条件下 ,焊缝金属可得到大量的AF。AF在夹杂物上形核机理有 3种 :形核剂与核心共格界面形核机理、高能惰性基体形核机理及高应变能区形核机理。
宋明明[7]2016年在《稀土对C-Mn钢中针状铁素体形成的影响》文中进行了进一步梳理稀土在钢中的应用自上世纪60年代起一直得到国家的重视。稀土加入钢中可起到脱氧、脱硫和变质夹杂等作用,生成大量高熔点、弥散、细小的夹杂物。稀土夹杂物能够诱导晶内针状铁素体形核,细化钢的组织,提高钢的强韧性。然而目前关于钢中添加稀土促进晶内针状铁素体的形成国内外还缺乏系统深入研究。本论文以稀土氧化物冶金技术为背景,通过向C-Mn钢中加入少量稀土,系统研究稀土处理C-Mn钢后夹杂物和显微组织的变化规律、钢成分和稀土夹杂物协同作用与热处理制度对晶内针状铁素体形成的影响,阐明稀土处理得到晶内针状铁素体组织的控制条件,并探究稀土处理对钢焊接热影响区组织和性能的影响规律,为拓展稀土在钢中的应用领域提供科学依据和技术支撑。稀土对C-Mn钢中夹杂物和显微组织的影响研究表明,本实验条件下向C-Mn钢中添加0.017 wt%的稀土后,FactSage软件热力学计算与扫描电子显微镜及透射电子显微镜检测发现钢中的主要夹杂物为RE2O2S和MnS的复合夹杂及少量硅铝酸盐夹杂,尺寸明显细化。1100℃水冷试样组织由马氏体转变为大量的晶内针状铁素体。在稀土处理方式上,对晶内针状铁素体形成而言,稀土La和Ce复合处理优于单一稀土添加,La和Ce最佳复合质量比约为3：1。稀土处理C-Mn钢后晶内针状铁素体形核核心尺寸主要集中在1 μm～4 Um,且这些核心主要是在钢液中形成的。稀土加入钢中后保温约5 min时,尺寸在1 μm～4μm夹杂物数量百分比最高,最有利于获得大量的有效核心。钢中C,Mn和Al与稀土处理协同作用对晶内针状铁素体形成的影响研究表明,改变C和Mn含量对稀土处理后钢中夹杂物种类、数量和尺寸影响不大。本实验条件下能与稀土处理协同作用获得大量晶内针状铁素体的C含量范围在0.1 wt%-0.18 wt%,Mn含量范围约为0.75 wt%～1.31 wt%。热力学计算与实验结果表明本实验条件下C-Mn钢中A1含量超过0.004 wt%时,能够使0.017 wt%稀土处理钢中的稀土夹杂物种类转变为REAlO3和RE2S3。同时A1含量越高,奥氏体向铁素体转变的开始温度越高,钢中夹杂物数量越少,不利于针状铁素体组织的生成。钢中不同种类的稀土夹杂物诱导晶内针状铁素体形核效果研究结果表明,诱导晶内针状铁素体形核最有效的纯稀土夹杂物种类是RE2O2S,晶格错配度计算表明RE2O2S夹杂诱导针状铁素体形核是由于其与a-Fe间的低晶格错配度。C-Mn钢中RE2O2S夹杂有MnS依附析出形成复合形核核心时,由于低晶格错配度和Mn元素贫乏区两种机理共同作用,RE2O2S与MnS复合夹杂诱导晶内针状铁素体的形核能力明显强于纯RE2O2S夹杂。热处理过程对稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形成的影响研究表明,稀土处理C-Mn钢晶内针状铁素体形成的最佳奥氏体化温度约为1100℃,1100℃奥氏体化最佳保温时间约在20 min-30 min,有利于晶内针状铁素体形核的奥氏体晶粒尺寸约为150 1μm,冷却速率范围在2℃/s-8℃/s。不同方式稀土处理C-Mn钢后获得晶内针状铁素体的最佳奥氏体晶粒尺寸及冷却速率差别不大。当钢中A1含量升高为0.027 wt%时,晶内针状铁素体形成的最佳冷却速率范围变窄到2℃/s-5℃/s。稀土处理对钢中原始奥氏体晶粒长大有明显的抑制作用,1100℃下保温40 min后,钢中奥氏体晶粒长大不明显,尺寸约为150 μm。利用Gleeble热模拟机模拟研究了焊接热输入对稀土处理的15 mm厚钢板焊接热影响区组织和性能的影响,结果表明,在稀土处理C-Mn钢中,焊接热输入为25 kJ/cm时热影响区显微组织主要是贝氏体,热输入线能量在50kJ/cm～100 kJ/cm范围内热影响区中晶内针状铁素体组织含量随着热输入线能量的增大而增多。在焊接热输入为100 kJ/cm时稀土处理钢热影响区由于形成了较多的晶内针状铁素体,其室温冲击韧性与母材相差不大,明显的改善了焊接热影响区的室温冲击韧性。不同方式稀土处理钢的显微组织和冲击韧性在各热输入线能量下差别不大,焊接热输入线能量在75 kJ/cm和100 kJ/cm时复合稀土处理钢热影响区冲击韧性略高于单一稀土处理钢。测定了稀土处理C-Mn钢焊接热影响区的连续冷却转变曲线,发现稀土处理钢获得晶内针状铁素体的At8/5范围为40 s-600 s。铝脱氧C-Mn钢稀土处理后焊接过程能够获得晶内针状铁素体的△t8/5范围变窄到100 s～300 s,较难得到晶内针状铁素体组织,其热影响区在焊接热输入为75 kJ/cm和100 kJ/cm时容易形成粗大的晶界铁素体和贝氏体／魏氏体组织。
张博[8]2009年在《X80管线钢在线焊接材料的研制》文中研究表明X80管线钢是高韧性、高洁净度钢,目前在“西气东输”二线工程中逐渐大规模应用。针对“西气东输”二线管道工程施工地点不固定,施工现场自然环境差等特点,如何提高在线焊接材料熔敷金属低温冲击韧性,改善耐腐蚀性以及与母材的强度匹配是目前管线工程界所关注的主要问题。本文在研究焊缝中夹杂物的对针状铁素体形核影响的基础上,考虑到焊接材料成份与焊接接头组织上的依存关系,采用Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系制作气体保护焊丝。其焊缝金属的组织观察表明,作为针状铁素体形核核心的夹杂物,其大小在300～600nm之间,且一个夹杂物会诱发一个或多个针状铁素体形核。针状铁素体片在核心上呈发射状生长。因此认为夹杂物作为一种高能的惰性表面,降低了形核能垒,进而促进了针状铁素体形核。在对针状铁素体形核特点的试验分析发现,X80管线钢焊缝组织强化主要以针状铁素体和粒状贝氏体内的位错强化、以及晶粒细化带来的晶界强化机制为主。在焊丝中添加适量Ni元素易保证焊缝针状铁素体含量和韧性,同时添加适量稀土元素在净化焊缝的同时,有利于使夹杂物球化,促进针状铁素体形核。通过向焊丝中加入适量的Ti、B可有效地抑制先共析铁素体的析出,使焊缝获得细小均匀的针状铁素体组织。与此同时,通过分析焊条药皮组元对焊条工艺性能和力学性能的影响,确定了CaO-CaF2-SiO2-TiO2的碱性药皮渣系,使焊条具有较好的焊接工艺性能。并通过药皮过渡Ti、B及稀土元素,提高焊缝的力学性能。研制的X80管线钢的气体保护焊丝与相应的焊接规范匹配所得的熔敷金属,不仅具有高强度(ReL>551MPa,Rm>620MPa),而且还具有优良的低温冲击性能(AKV(-20℃)=122.3J)。满足了X80管线钢对熔敷金属的强度和韧性要求。另外,本文通过改变气保焊丝保护气体配比,研究了保护气体的配比对焊丝熔敷金属组织和性能的影响。并且,焊接接头力学性能和耐腐蚀性达到了实际X80管线工程的要求；研制了X80管线钢用的低氢碱性焊条,在试验基础上,所得熔敷金属强度和韧性均能满足X80管线钢在线补焊,返修焊,以及打底焊的工程要求。另外,对焊条药皮耐吸潮性的影响因素进行分析,提出了控制焊条药皮吸潮性的可行性方法,为优化焊条组元配方提供了科学依据。
李冉[9]2007年在《X80管线钢气体保护焊焊丝成分与焊缝性能研究》文中认为本文根据晶粒细化机制和微合金化理论研制了X80管线钢气体保护焊用焊丝，该焊丝与相应的焊接规范匹配所得的熔敷金属，不仅具有高强度(屈服强度R_(p0.2)=550MPa，抗拉强度R_m=620MPa)，大部分还具有优良的低温韧性(A_(KV-20)=70J)。满足了X80管线钢对熔敷金属的强度和韧性要求。其接头性能达到了实际X80管线工程的要求。利用光学显微镜、SEM和TEM等手段对熔敷金属及焊接接头显微组织进行了及断口形貌进行分析。研究了合金元素对X80管线钢气体保护焊焊缝显微组织和性能的影响。试验结果表明：要保证熔敷金属具有较佳的强韧性，就需要合理的控制Ceq。在本文的合金系统下，随着熔敷金属中C、Mn／Si比的升高及O、Mn／C比的下降，韧性得到改善。通过向焊丝中加入适量的Ti和B可在焊缝中获得细小均匀的针状铁素体组织。研究了焊缝中夹杂物的大小和化学性质对针状铁素体形核的影响。作为针状铁素体形核核心的夹杂物，其大小在300～600nm之间，并且是含有C、O、Al、Si、Ti和Mn多种元素的复合夹杂物，一个夹杂物诱发多个针状铁素体形核。因此认为夹杂物作为一种高能的惰性表面，降低了形核能垒，而促进了针状铁素体的形核。
李宁[10]2014年在《低合金高强钢E7015的优化研究》文中研究指明本文通过对10CrNi3MoV船体高强度结构钢配套使用的E7015焊条药皮组分的调整，分别向焊条药皮中添加不同含量的钛铁、锆硅铁、稀土硅铁和复合铁合金等，实现向熔敷金属中过渡不同的微量元素组合，获得了四种熔敷金属合金元素含量几乎处于同一水平的焊条。其中，0#熔敷金属氧含量为420ppm、24#熔敷金属氧含量为400ppm、53#熔敷金属氧含量为360ppm和57#熔敷金属氧含量为300ppm的熔敷金属；0#向熔敷金属过渡Ti-B，24#、53#向熔敷金属过渡Ti-Zr及57#向熔敷金属过渡Ti-Zr-Ce。通过对熔敷金属力学性能的测试和微观组织的分析，对氧和微量元素对高强钢焊条熔敷金属组织和性能的影响进行了研究，并从夹杂物诱导针状铁素体形核，以及拉伸、冲击断口，第二相等方面分析了各熔敷金属之间组织、性能产生差异性的原因，可以得出以下结论：不同氧含量和不同微量元素的熔敷金属组织之间存在有较大的差异。氧和微量元素对焊条熔敷金属强度的影响不大，但对熔敷金属的冲击韧性影响很大。（I）夹杂物的分布密度随着熔敷金属中氧含量的增加而显著增加，并且具有明显的粗化趋势。向熔敷金属中添加一定量的微量元素可以有效的细化夹杂物的尺寸，提高适宜针状铁素体形核的夹杂物含量。（II）添加Ti的0#熔敷金属中夹杂物以Al、Mn的氧化物为主，Al2O3的促针状铁素体形核能力较弱，熔敷金属中针状铁素体含量较少。添加Ti-Zr-Ce的57#试验焊条熔敷金属中含有着大量尺寸细小的Al、Si、Mn、Ti、Ce的复合氧化物夹杂，这些氧化物夹杂都可以作为是晶内针状铁素体形核的有效核心，促进针状铁素体形核的能力较强。（III）随熔敷金属中氧含量的降低，夹杂物数量和尺寸会有减小的趋势，降低了韧窝形核质点数量，使得其在发生断裂前需要通过很大位移才能与周围韧窝相连接，这也就需要消耗更多的能量。因此熔敷金属冲击吸收功随氧含量的降低而提高。（IV）熔敷金属组织中第二相的性质也是影响熔敷金属冲击韧性的重要因素。熔敷金属中存在有少量渗碳体时，当材料发生变形时位错受阻塞积于渗碳体的前沿，所形成的位错环会以Orowan机制绕过渗碳体，因而材料具有较好的韧性。而熔敷金属中含有的一定量的残余奥氏体，可以使已萌发扩展的裂纹发生分枝或偏离，有利于缓解裂纹尖端应力，对提高熔敷金属的低温韧性具有重要作用。综合考虑，通过控制高强钢配套焊条熔敷金属氧含量，同时向熔敷金属过渡一定量的微量元素，可以生成大量有利于诱导形成铁素体形核的夹杂物，形成以针状铁素体为主的组织，熔敷金属具有良好的强韧性。说明高强钢焊缝也可以通过对合金成分、冷却速度、氧含量和微量元素等方面的合理控制，实现得到含有大量针状铁素体的焊缝组织，从而改善焊接接头的强韧性。
参考文献：
[1]. 微合金钢焊缝金属中针状铁素体形成机理的研究[D]. 张德勤. 天津大学. 2000
[2]. 低合金高强钢针状铁素体组织特征和形成机理[J]. 万响亮, 李光强, 吴开明. 钢铁研究学报. 2016
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