下载文档原格式
论文题目：简述14MnMoNbB钢的焊接专业班级：焊接0801学生姓名：**指导教师：***完成日期：2010.10.2摘要 (2)前言 (4)第一章低碳调质钢 (5)1.调质钢的定义 (5)2.低碳调质钢的特点 (5)3.低碳调质钢的种类 (5)4.14MnMONbB低碳调质钢的用途 (6)第二章14MnMoNbB钢的可焊性分析 (7)1.14MnMoNbB钢的化学成分及力学性能 (7)2.14MnMoNbB钢的焊接性分析 (8)第三章14MnMoNbB钢的焊接工艺 (11)1.14MnMoNbB钢的焊接工艺 (11)2.14MnMoNbB钢手弧焊和埋弧自动焊的焊接工艺参数 (12)3.14MnMoNbB钢焊接时注意的基本问题 (13)总结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)本文从化学成分、力学性能、可焊性分析及焊接性等方面对14MnMoNbB钢进行了系统的分析。
14MnMoNbB钢属于低合金高强度钢中的低碳调质钢，它的抗拉强度一般为600—1300MPa，在调质状态下供货使用，有属于热处理强化钢。
这种钢既具有较高的强度，又有良好的塑性和韧性。
随着科学技术的发展，14MnMoNbB钢在工程焊接结构中的应用日益广泛，越来越受到工程界的重视。
我国为适应化工、炼油设备向大型化发展的需要,北京钢铁研究院和太原钢铁公司研制了14MnMoNbB钢并与夭津焊条厂协作,试制了与该钢种配用的H14焊条。
高强度钢的采用可使大型高压容器壳体重量减轻,节约钢材,给运输也带来了方便。
关键词：14MnMoNbB钢裂纹热处理焊接工艺调质AbstractIn this paper, chemical composition, mechanical properties, weldability and welding and other aspects of 14MnMoNbB steel on a systematic analysis 14MnMoNbB high strength low alloy steel is low carbon steel quenched and tempered steel, its tensile strength is generally 600-1300MPa, available in the use of quenched and tempered state, there is heat strengthened steel. This steel has both high strength, and good ductility and toughness. With the scientific and technological development, 14MnMoNbB welded steel structure in the engineering application of increasingly widespread, more and more engineering attention.China to meet the chemical, oil refining equipment to large-scale development, Beijing and Taiyuan Iron and Steel Institute Iron and Steel Company developed14MnMoNbB steel rod plant with tender Tianjin in collaboration with the trial with the steel rod with the H14. The use of high strength steel can reduce the weight of a large high-pressure vessel shell, saving steel, to bring the convenience of transport also.Key word： 14MnMoNbB steel Crack Heat treatment Welding process Quenching and tempering前言目前国内中厚板产能过剩，中厚板成为扁平材中最先饱和的品种，各行业对中厚板的需求由最初的普板和16Mn低合金板向具有高强度高韧性和良好的焊接性能的中厚板发展，其中高强度、桥梁板、高建板、Z向性能板及厚规格高韧性板、压力容器板在中厚板的需求中与日俱增，高强化已成为钢铁产品的发展趋势。
摘要本文介绍了金属焊接性以及焊接裂纹的概念，主要介绍冷裂纹的形成与影响因素、金属焊接性的试验研究方法，论述了低碳调质钢的焊接性及焊接工艺特点。
在总结大量资料和焊接实验的基础上，通过低碳调质钢18MnMoNb钢斜Y型焊接裂纹试验，即小铁研试验、18MnMoNb焊接热影响区组织性能试验、18MnMoNb 焊接裂纹断口的扫描电镜分析，分析低碳调质钢的焊接性及产生冷裂纹的原因，并讨论了预热对焊接冷裂纹倾向的减小作用；并对18MnMoNb焊接热影响区组织进行了金相分析和性能研究，最后对18MnMoNb焊接热影响区的显微硬度进行了测试。
完成了低碳调质钢18MnMoNb钢的可焊性研究。
关键词：可焊性；焊接接头；热影响区；焊接裂纹AbstractThis paper introduces the concepts of metal welding and welding cracks，mainly on the formation and cold crack factors，and experimental methods of metal weldable capability，discussed the welding and welding technology features of low-carbon-quality steel．On the base of investigation and weld experiments，through low-carbon-quality steel of 18MnMoNb Y-Silt Type Cracking Test，structure and performance test of 18MnMoNb weld heat affected zone，the scanning electron microscope analysis of 18MnMoNb welding crack fracture，and analysis the welding of low-carbon-quality steel and the reasons of the cold crack and summarize the influence of preheat on cold cracking；and the study completed Metallographic analysis and properties of the metal materials 18MnMoNb weld heat affected zone．Finally，micro-rigidity of 18MnMoNb weld heat affected zone was tested．The metal weldable capability of 18MnMoNb was completed．Key words：weldable；welding joint；HAZ；welding crack目录第1章焊接技术概述 (1)第2章低碳调质钢的焊接基础理论 (3)2.1 焊接冶金过程特点 (3)2.2 焊接接头的组织与性能 (4)2.3 低碳调质钢热影响区的组织分析 (7)2.4 低碳调质钢的焊接性理论分析 (7)2.5 低碳调质钢常用焊接方法 (12)第3章低碳调质钢焊接性能研究试验基础 (14)3.1 低碳调质钢常用焊接工艺 (14)3.2 低碳调质钢的焊接工艺特点研究 (17)3.3 低碳调质钢焊接性试验及分类 (19)3.4 斜Y形坡口焊接裂纹试验法 (20)3.5 渗透探伤法在焊接检测中的应用 (22)3.6 焊接接头金相试样的制备 (23)3.7 焊接裂纹的断裂形式及断口形态 (24)第4章18MnMoNb钢的焊接性试验及分析 (25)4.1 焊接试验准备 (25)4.2 低碳调质钢18MnMoNb斜Y型焊接裂纹试验 (26)4.3 低碳调质钢18MnMoNb焊接裂纹断口扫描电子显微镜分析 (30)4.4 18MnMoNb焊接热影响区组织及性能试验 (31)4.5 18MnMoNb焊接接头的硬度试验 (32)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)第1章焊接技术概述焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。
20MnMo钢的焊接冷裂纹敏感性研究张起亮【摘要】The implant test of welding cold cracking was adopted in this paper to study the sensibility of welding cold cracking about steel20MnMo.The testing results presented that if electrode is E6015-D1 and heat input is 15KJ/cm,the critical stress (σcr) of steel 20MnMo is 180MPa at room-temperature.If the preheat temperature is 150℃, σcr is 300MPa. That is to say, the preheat technology can obviously improve the weldability of steel 20MnMo. This study has important theoretical and practical meaning in assessing the weldability of steel 20MnMo.% 采用焊接冷裂纹插销试验方法，研究了20MnMo钢的焊接冷裂纹的敏感性。
研究结果表明：采用E6015-D1焊条，在热输入E=15KJ/cm的情况下，该钢的室温临界应力σcr=180MPa；当预热150℃，σcr=300MPa。
预热可以明显改善20MnMo钢的焊接性。
【期刊名称】《安阳工学院学报》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】2页(P18-19)【关键词】20MnMo钢;插销试验;冷裂纹【作者】张起亮【作者单位】安阳技师学院，河南安阳 455000【正文语种】中文【中图分类】TG4020MnMo钢属于低合金高强度钢中的正火钢。
浅谈焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施摘要：焊接缺陷是在焊接过程中焊接接头产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象，焊接缺陷的形成不仅会降低结构的性能，影响结构的安全使用，严重时还将导致脆性破坏，引起重大安全事故。
而焊接裂纹是一种危害性最大的一种常见焊接缺陷，为消除焊接裂纹，保证焊接接头质量，本文对焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施进行探讨分析。
关键字：焊接裂纹缺陷预防措施焊接裂纹是在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接过程中或焊接后，焊接接头中局部区域（焊缝或焊接热影响区）的金属原子结合力遭到破坏而出现的新界面所产生的缝隙。
它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。
焊接裂纹是最危险的缺陷，除降低焊接接头的力学性能指标外，裂纹末端的缺口易引起应力集中，促使裂纹延伸和扩展，成为结构断裂失效的起源，焊接技术条件中是不允许焊接裂纹存在的。
1.焊接裂纹的产生的机理及形式焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。
裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。
按照产生机理焊接裂纹可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹和层状撕裂裂纹几种。
在焊接过程中，裂纹出现的位置和时间各不相同，裂纹可能出现在焊缝表面、焊缝内部、焊缝位置和热影响区等位置，裂纹的形成可能是在焊接过程中产生，也可能在焊后一段时间出现，后一种情况危害更为严重。
2.焊接裂纹产生的原因及预防措施2.1 热裂纹热裂纹产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中，主要发生在晶界上，也称为沿晶裂纹，其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处，呈纵向或横向辐射状，严重时能贯穿到表面和热影响区。
焊接专业11731班毕业设计题目（学生也可以结合工厂实际自选设计题目）焊接专业11731班毕业设计任务书（1）一、题目：15MnVN钢焊接冷裂纹及防止措施研究(学生也可以结合工厂实际自选设计题目)二、时间：2013年9月1日---2013年9月30日三、毕业设计任务（1）、明确冷裂纹的概念，熟悉焊接裂纹的危害及分类。
（2）、明确15MnVN钢化学成分、基本性能、应用。
（3）、分析冷裂纹的基本特征。
（4）、分析15MnVN钢形成冷裂纹的基本因素及其作用。
（5）、论述防止冷裂纹的措施。
（6）、分析层状撕裂纹形成原因及防止措施。
四、装订顺序：封面—任务书—目录—正文—毕业设计总结—致谢—参考文献—封底。
五、目录参考格式：1前言 (1)1.1冷裂纹的概念 (1)1.2焊接裂纹的危害及分类 (2)2 15MnVN钢化学成分、基本性能、应用 (4)3冷裂纹的基本特征 (6)4 15MnVN钢形成冷裂纹的基本因素及其作用 (12)4.1形成冷裂纹的基本因素及其作用 (12)4.2基本因素的作用 (16)5防止冷裂纹的措施 (19)5.1选择对冷裂纹敏感性低的材料 (19)5.2严格控制氢的来源 (20)5.3焊前预热 (21)5.4焊后热处理 (22)6层状撕裂纹形成原因及防止措施 (23)7毕业设计总结 (25)8致谢 (26)9参考文献 (27)六、毕业设计编排要求（1）、毕业设计一定要语句通顺、流利，避免有错别字，要正确使用标点符号。
（2）、图表居中编排，图表清晰规范，大小适中；表正上方要有表号及说明，表号按前后顺序由小到大排列（表1×××……；表2×××……；表3×××……）；图正下方要有图号及说明，图号按前后顺序由小到大排列（图1×××……；图2×××……；图3×××……）。
第一章：金属焊接性：金属能否适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。
它的内涵：1、是否适合焊接加工？－－金属在焊接加工中是否容易形成缺陷2、焊后使用可靠性？－－性能焊成的接头在一定的使用条件下可靠使用的能力。
影响金属焊接性的因素：1、材料本身因素—母材和焊接材料的成分及性能2、工艺条件—焊接方法、工艺措施；3、结构因素—刚度、应力集中、多轴应力；4、使用条件—工作温度、负荷条件、工作环境。
选择或制定焊接性试验方法的原则:1、焊接性试验的条件尽量与实际焊接时的条件相一致。
2、焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性。
3、注意试验方法的经济性。
（老师的笔记：1根据使用条件选择。
2根据可能出现的焊接缺陷选择。
3焊接的的再现性，一个参量变化，其他参量基本不变。
4材料消耗尽可能少5尽可能选择周围内外常用的标准。
6对实验困难的，可做模拟实验。
）焊接性试验的内容:（一）焊缝金属抗热裂的能力（二）焊缝及热影响区金属抗冷裂纹的能力（三）焊接接头抗脆性转变的能力（四）焊接接头的使用性能常用焊接性试验方法:（一）斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。
(二) 插销试验: 此法是测定钢材焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。
测定加载16~24 h而不断裂的最大应力σcr（三）压板对接焊接裂纹试验法（四）可调拘束裂纹试验法第二章合金结构钢：在碳素结构钢的基础上添加一定数量的合金元素来达到所需要求的钢材。
包括：结构钢、碳素结构钢、合金结构钢。
高强钢：可分为三种类型：热轧及正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢。
※热轧及正火钢1、热轧钢供货状态：热轧态性能特点：强度最低σs294～392MPa，具有满意的综合力学性能和加工工艺性能，价格便宜成分特点：热轧钢属于C- Mn 或Mn-Si系的钢种，有时用一些V、Nb等代替部分Mn。
基本成分：C≤0.2%,Si≤0.55,Mn≤1.5% 强化机制：主要以固溶强化为主典型钢种：Q345(16Mn)、14MnNb、Q294(09MnV)2、正火钢（1 )正火态供货的钢性能特点：最低强度σs343～450MPa，具有比热轧钢更高的强度和塑韧性成分特点：0.15～0.2%C，在C-Mn、Mn-Si系的基础上加入一些碳化物和氮化物生成元素V、N b、Ti等强化机制：在固溶强化的基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来进一步提高强度和保证韧性典型钢种：Q390(15MnTi、15MnVN)等。
合金结构钢的焊接性一、热轧及正火钢的焊接性典型的热轧钢有：09MnV、16Mn、14MnNb、15MnV等，正火钢如：15MnTi、18MnMoNb、BHW-35/15MnVN等。
热轧及正火钢这类低合金钢，由于含碳量低，锰、硅含量又少，因而碳当量C eq较低，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬火组织。
该种钢的塑性和冲击韧性优良，焊成的接头塑性和冲击韧性也良好。
焊接时一般不需预热、层间保温和后热，焊后也不必采用热处理改善组织。
可以说，整个焊接过程中不需特殊的工艺措施，其焊接性优良。
不过，随着板材厚度及结构刚度的增大，其焊接性也逐渐变差。
1. 焊接裂纹（1）热裂纹热裂纹一般情况下发生在焊缝凝固过程中，由于S、P等杂质在焊缝中形成低熔点共晶物质。
这些低熔点共晶物质以液态薄膜形式存在于晶界，当焊缝凝固时体积收缩产生拉应力。
如果这种接应力产生的拉伸应变超过焊缝金属所能承受的临界值，便发生开裂形成热裂纹。
由金属凝固理论可知，焊缝中心是最终结晶的部位，其S、P杂质含量最高，因而是热裂纹最常见的产生部位。
热轧及正火钢从总体上讲对热裂纹敏感性不大，但当钢材或焊接材料由于某种原因使得S、P发生偏析时，便有可能在局部富S、P杂质区域诱发产生热裂纹。
（2）冷裂纹冷裂纹是在焊后冷至较低温度下形成的，有的甚至是在服役过程中形成的，因此也称为延迟裂纹。
热轧钢的含碳量虽然并不高，但含有少量的合金元素。
因此这类钢的淬硬倾向必然要比低碳钢大一些，而且随着钢材强度级别的提高，合金元素的增加，其淬硬倾向也在逐渐增大。
正火钢的强度级别较热轧钢更高，其合金元素含量也相应更多一些，因此与低碳钢相比，其焊接性的差别就更大。
冷裂敏感性一般随强度的提高而增大。
如强度级别在600MPa级的18MnMoNb，其淬硬性明显大于500MPa级15MnVN，因此18MnMoNb钢对冷裂纹的敏感程度大于15MnVN。
正因如此，18MnMoNb焊接时一般须在工艺上采取措施，如预热、焊后缓冷才能有效地防止冷裂纹的产生。
摘 要根据合金设计原理，利用Thermo-Calc热力学计算软件对试验钢进行成分设计，研制了一种适当Mn含量的新型纳米析出强化马氏体/奥氏体复相钢替代材料AISI4330；并利用扫描电镜（SEM）、物理化学相分析、X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）等手段，对不同两相区回火工艺试验钢的微观组织进行了观察以及对第二相析出的定量计算，研究了材料组织和力学性能的变化；开展疲劳裂纹扩展行为实验、应力腐蚀慢应变速率拉伸试验揭示材料腐蚀应力失效机理，了解马奥复相钢强韧化机理以及应力腐蚀机理。
从而解决我国当前页岩气勘探开发在苛刻的压裂工况下承受超高交变内压作用，液力端阀箱损坏失效，使用寿命大幅度降低的问题。
试验结果主要包括以下几点。
随两相区回火温度的升高，试验钢屈服强度逐渐降低，抗拉强度先降低后升高，在600℃时达到最高，抗拉和屈服强度分别为1033MPa和1006MPa；试验钢的塑性和低温韧性随两相区回火温度的升高体现出了先升高后降低的趋势，当回火温度为620℃时，塑韧性较好，伸长率和断面收缩率分别为21.5%和74%，0℃与-40℃冲击功分别为186J和178J。
随两相区回火温度的升高，室温逆转变奥氏体体积分数表现为先升高后降低。
当两相区回火温度低于620℃时，组织主要呈薄膜状，保温期间生成的逆转变奥氏体在冷却过程中几乎全部保留至室温，具有较好的稳定性；当两相区回火温度高于620℃时，逐渐出现越来越多的块状奥氏体，且在冷却过程中部分奥氏体转变成“新鲜”马氏体，使得奥氏体中稳定性元素C，Mn，Ni含量减少，生成的逆转变奥氏体稳定性急剧降低。
试验钢中含有大量纳米级第二相析出，主要包含面心立方的Cu、VC以及具有复杂正交点阵结构的合金渗碳体(Fe,Mn,Cr,Mo)3C。
析出相大多呈椭圆状和长棒状，尺寸在10~100nm范围内，且随两相区回火温度升高，VC以及Cu析出相逐渐增加，而合金渗碳体在逐渐溶解。
华中科技大学硕士学位论文14MnNbq钢和焊接件的疲劳裂纹扩展研究姓名：祝时召申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：李国清20060429摘要“疲劳”是引起工程结构和构件失效的最主要原因。
钢结构桥梁在使用过程中会产生疲劳裂纹，这是无法避免的。
根据统计数据，桥梁焊接结构中90％的失效为疲劳失效。
因此，研究焊接结构的疲劳裂纹扩展至关重要。
本文的目的是研究天兴洲大桥用钢14MnNbq钢和焊接件的疲劳裂纹扩展规律。
首先本文介绍了研究所采用的试验条件和试验方法：试验按相关国家标准进行，试样采用中心裂纹试样，焊接件的焊接工艺按天兴洲大桥的焊接工艺制作。
然后，本文给出了由试验获得的三种不同应力比条件下14MnNbq钢和焊接件的疲劳裂纹扩展数据及Paris公式拟合结果。
结果表明：在双对数坐标下，疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子幅度之间呈现良好的线性关系；14MnNbq焊接件热影响区是疲劳裂纹扩展的薄弱区域，对比14MnNbq钢母材和焊肉，在疲劳裂纹开裂和稳定扩展的初期阶段，焊接热影响区的疲劳裂纹扩展速率较高。
同时，本文还给出了试验测得的14MnNbq钢的断裂韧性结果。
最后，本文介绍了对14MnNbq钢母材和焊接件的全范围疲劳裂纹扩展性能的研究，采用四参数Forman公式拟合全范围试验数据，给出了14MnNbq钢母材和焊接件的全范围疲劳裂纹扩展表达式。
研究中发现：在不同应力比以及疲劳裂纹扩展的各个阶段，疲劳试验数据与理论公式预测之间都吻合得很好，可以用四参数的Forman公式有效地表征14MnNbq钢母材和焊接件的全范围疲劳裂纹扩展性能，所有的试验结论和理论预测符合疲劳裂纹扩展的一般规律。
关键词：14MnNbq钢，焊接接头，疲劳裂纹扩展，门槛值，断裂韧性AbstractFatigue is the main reason to failures of engineering structures and components. It is unavoidable that fatigue cracks initialize when steel bridges are constructed and fatigue cracks grow when the bridge is working. According to the statistic data, 90 percent of failures occurred in steel welded bridges result from fatigue. Therefore, it is very important for welded structures to study the mechanical properties concerned with fatigue crack growth in the steels and welds.The purpose of this thesis is to study the fatigue crack growth of 14MnNbq steel and welds, which are used in Tian Xing Zhou Bridge. Firstly, we introduced the experiments conditions and methods in our research: the experiments proceeded according to related national standards; specimen use center crack tension specimen, The welds welding procedure refer to Tian Xing Zhou bridge design technology.Afterwards, this thesis displayed 14MnNbq steel and welds fatigue crack growth data, which were obtained by experiments that under 3 different stress ratio conditions, the results of Paris formula fitting were also given. The results indicate that fatigue crack growth rate data and stress intensity factor range present high linear relationship under log-log plot. It is found that14MnNbq welds HAZ(heat affected zone) is the weak area. Comparing with base metal, welded seam and HAZ, the fatigue crack growth rate in HAZ is higher during crack initiation and stabilizes growth stage. Meanwhile, 14MnNbq fracture toughness result was also given by experiments.Finally, we introduced the research on full-range fatigue crack performance of 14MnNbq steel and welds. A four-parameter Forman formula fitted full-rang experiment data is used, and full-range fatigue crack growth expression of 14MnNbq steel and welds is presented. It is found that fatigue test data and theoretical predictions agree well with each other under different stress ratio and in three stages of fatigue crack growth. Therefore, the four-parameter Forman formula can be used to represent full-range fatigue crack performance of 14MnNbq steel and welds effectively. All the experiment results and theory forecast meet fatigue crack growth general rule.Keywords: 14MnNbq steel, welded joint, fatigue crack growth, threshold value, fracture toughness独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
文章编号:1004-9762(2001)01-0040-0314MnM oVN钢层状撕裂敏感性研究Ξ戴丽娟(包头职业技术学院,内蒙古包头 014030)关键词:夹杂物;层状撕裂;时效脆化中图分类号:T M71412 文献标识码:A摘 要:通过14MnM oVN钢板的Z向拉伸试验,研究了夹杂物对该钢层状撕裂形成过程的影响1试验结果表明,该钢虽含硫量及夹杂物较多,但基体金属有较好的塑性和韧性,故仍具有一定的抗层状撕裂能力1R esearch on the layer tearing sensitivity of14MnMoVN steelDAI Li2juan(Baotou V ocational T echnical C ollege,Baotou014030,China)K ey w ords:inclusion;layer tearing;time effect brittleAbstract:The effect of inclusion on the layer tearing process was studied according to the Z2axis tension test of14MnM oVN steel sheet.The result shows that the steel has better ductility and toughness,s o it is able to bear s ome layer tearing,though there is much sulphur and inclusion in it. 涡壳是水轮机的重要部件,其工作时承受巨大的水压和冲击负荷,大型涡壳的体积很大,要求在电站现场组焊,因而要求涡壳钢板要有良好的综合性能和可焊性1对于涡壳来说,由于在钢板的厚度方向也承受负荷,并有Z向的焊接应力,因此层状撕裂敏感性就成了这种钢板可焊性当中的1个重要问题1层状撕裂实质上就是焊接时基体金属在Z向应力的作用下沿夹杂物开裂和扩展的过程,因此着重研究了夹杂物和基体金属性能两方面在形成层状撕裂过程中所起的作用1考虑到高拘束度下焊接时,热影响区将发生应变时效而可能脆化的情况,模拟焊接时的条件,进行了应变时效脆化的研究11 实验方法111 Z向拉伸试验钢板选用40,80mm2种厚度1用焊接接长的方法做成长120mm的拉伸试棒1112 L向缺口拉伸试验用来测定夹杂物造成的各向性能差异1113 应变时效试验用直径6mm的Z向拉伸试棒进行不同变形量的应变模拟,测其各种应变后未时效和时效的硬度的变化值12 试验结果及讨论211 L向缺口拉伸试验结果拉伸试验条件如表1所示1表1 拉伸试验条件T able1 Condition of tensile test条件试 样LC L Z P b/N152500,161000,162000143000,146500,148000 P b/N1618001458002001年3月第20卷第1期包头钢铁学院学报Journal of Baotou University of Iron and S teel T echnologyMarch,2001V ol.20,N o.1Ξ收稿日期:2000-11-06作者简介:戴丽娟(1963-),女,辽宁丹东人,包头职业技术学院讲师,主要从事金属材料及热处理研究1 按公式α=P LC (S =12)-P L Z (S =12)σb ×A×100%计算,得应变量α=1013%1式中,P L Z 为L Z 方向拉断力(N );P LC 为L C 方向拉断力(N )1按L 向缺口拉伸评定结果α≤11%,该钢抗层状撕裂性能属于B 级[1]1212 夹杂物的影响本文着重研究了夹杂物的形状、尺寸、分布及板厚对层状撕裂敏感性的影响1对40和80mm 厚度的14MnM oVN 钢的Z 向拉伸断口进行了大量的扫描电子显微镜观察及用能谱进行微区成分分析,发现存在大量的球状、片状及长条状夹杂物(图1),夹杂物的成分为(Mn ,Fe )S 1同时在断口的观察及能谱分析中发现有钙铝硅酸盐(图2),个别局部还有球状的Al 2O 3群带(图3)1图1 层状撕裂断口表面 1200×Fig.1 Surface of layer tear fracture图2 层状撕裂断口局部的钙铝酸盐夹杂物 1200×Fig.2 I nclusion of C a ,Al acid salt in fracture surface对40,80mm 厚度的钢板进行Z 向拉伸试验的结果示于表21由表2可以看出,随着板厚的减小,ΨZ 也明显的下降1经同一热处理工艺(980℃正火+680℃回火)处理的不同厚度钢板的基体组织大体相同,主要差别在于夹杂物的形状、尺寸和数量的不同1在扫描电子显微镜下观察到,板厚80mm 的图3 Al 2O 3群带 1200×Fig.3 Al 2O 3group striation断口上具有较多的球状和长条状夹杂物(图4),同时还有呈群带分布的氧化物(图3),而板厚为40mm 的断口上则有较多的长条状、大片状硫化物和局部有如图3那样分布的氧化物,这种夹杂物的形状、尺寸及分布的变化影响平行于板表面的截面上夹杂物所占的面积大小,其结果(见表3)是较薄的钢板中夹杂物所占面积较大1由于轧制厚度不同,使夹杂物的形状、单个尺寸及分布密度产生差异,对ΨZ 会有明显的影响1随钢板厚度的减小,夹杂物变薄变长,端部更加尖锐,在Z 向受拉时更易于与基体脱离而开裂,形成微裂纹1由于夹杂物这种形状、尺寸的变化使同一平面内相邻夹杂物间距变小,继续加载时,同一平面内的微裂纹也更易于扩展连通而形成平台1另外,钢板厚度减薄时,厚度方向上的夹杂物的数量没有变化,而夹杂物间的层间距相对减小,这就有利于连接不同平面间裂纹的剪切壁的形成,因此,不难理解钢板厚度变小ΨZ 随之降低的现象,这说明经同一热处理的同种钢板中,较薄的钢板将比厚板层状撕裂敏感性大,另外,在断口上发现有钙铝酸盐和呈群带状分布的Al 2O 3夹杂1显然这类非硫化物的夹杂物对钢板的层状撕裂均会产生影响1因此看来,目前那种多倾向于以钢材含硫量的多少去进行考核1种材料的层状撕裂敏感性是不够全面的,应该考虑到硫化物的形状、大小、分布以及其它夹杂物的存在等,因为这些因素都会对ΨZ 有较大的影响1表2 不同厚度钢板的ΨZ 平均值T able 2 ΨZ average value of different thickness steel sheets板厚/mmΨZ /%8020100401410414戴丽娟:14MnM oVN 钢层状撕裂敏感性研究表3 夹杂物所占面积(%)T able3 I nclusion area seale in total板厚/mm硫化物氧化物合计80011701070124 40012501100135213 应变时效脆化模拟焊接时的应变时效条件进行了应变时效脆化的研究1由于Z向形变能力较差,实验应变量最多未能超过11%1时效温度选择250,400℃处理2h 1图4 40,80mm厚钢板Z向拉伸层状撕裂断口 1200×Fig.4 Layer tearing fracture(a)40mm;(b)80mm 应变时效实验结果见表41由表4可知,14MnM oVN钢仅具较轻微的应变时效脆化倾向1表4 Z向拉伸试样应变时效后硬度变化T able4H ardness ch ange after stain time effect试样号应变量/%时效条件温度/℃时间/hH V1016412211101941038101901645101831254101701868102502214157610250221414841025021951293102502178121011104002228111181040022211712510400221012134104002190123 层状撕裂的形成通过对层状撕裂过程的研究及对Z向拉伸断口和与轧向垂直的Z向截面的金相观察,笔者认为,层状撕裂的形成过程是在一定的临界应力作用下,首先是夹杂物与基体脱开或夹杂物本身破裂,形成微裂纹,当应力继续增加时,在同一平面内相邻夹杂物引起的裂纹在扩展到一定程度后相互连通就构成了平台,如果在裂纹尖端附近同一平面内没有其它裂纹存在时,则会通过相邻平面内裂纹之间的剪切而形成剪切壁14 结论(1)14MnM oVN钢的层状撕裂过程是在一定的临界应力作用下,首先夹杂物与基体脱开或夹杂物本身破裂而形成微裂纹1随着应力增加,微裂纹进而扩展,促使同一平面内相邻夹杂物引起的裂纹连通造成平台,与此同时,相邻平面内裂纹间通过剪切形成剪切壁而连通平台,最终形成具有台阶状特征的层状撕裂断口1(2)钢中夹杂物较多,且形状、大小与分布等都不太理想,但由于基体性能较好,即使个别夹杂物开裂,也能阻止裂纹扩展,Z向拉伸与L向缺口拉伸试验按标准属B级,故仍具有一定的抗层状撕裂能力1若在生产过程中采取适当措施,控制夹杂物的数量、形状、大小和分布,会进一步提高抗层状撕裂能力1(3)由于轧制不同厚度钢板时,夹杂物的形状、尺寸及分布密度都有较明显的差异,故该钢不同厚度的钢板其抗层状撕裂能力大小也不同,一般规律是厚板的抗层状撕裂能力优于较薄的板1参考文献:[1] 水尾敏男1 の の生にすよほす手の拘束度の影响[J].溶接学会,1972,12(7):73124包头钢铁学院学报2001年3月 第20卷第1期。
