氧化物冶金钢CGHAZ中有益夹杂物的作用.pdf

第2 8 卷 第6 期 焊 接 学 报 V o 1 ． 2 8 N o ． 6 2 0 0 7年 6 月T R AN S A C T I O N S OF T H E C HI N A WE L D I N G I N S T I TU T I O N J u n e 2 0 0 7 氧化物冶金钢 C G H A Z中有 益夹 杂物的作用 李 占杰 ， 余 圣甫 ， 雷 毅2 ， 姚芳 1 ． 华中科技大学 材料科学与工程学院， 武汉4 3 0 0 7 4 ； 2 ． 中国石油大学 机电学院， 山东 东营2 5 6 0 0 1 摘要 运用物理模拟技术研究了氧化物冶金钢焊接热影响粗晶区 c G H A z 中有益夹 杂物对显微组织的影响； 用透射电镜观察了诱导针状铁素体形核的夹杂物， 并用能谱仪 分析了有益夹杂物的化学成分。结果表明， 氧化物冶金钢 C G H A Z的有益夹 杂物为 Mn O ， T i 0 ， S i o 2 和 A l 2 0 3 的氧化物复合物， 或氧化物与 M n S ， C u S或 M n ，c u S构成的氧 硫复合物 ， 有益夹杂物的直径为0 ． 2 0 ． 6 t a n 。焊 接过程 中 ， 氧化物 冶金钢 C G HA Z的有 益夹杂物诱导针状铁素体多维形核并促进感生形核， C G H A Z针状铁素体互相连锁交 织 ， 晶粒明显细小， 氧化物冶金钢 C G H A Z的显微组织具有 自身细化的能力。 关键词 氧化物冶金；有益夹杂物；针状铁素体 中图分类号 T G 1 1 5 ． 2 8 文献标识码 A 文章编号 0 2 5 3 3 6 o x 2 0 o 7 o 6 0 5 7 0 4 0 青 专 1 9 9 0 年 E l 本学者根据焊缝 金属 中的氧化夹杂 物能促进针状铁素体形核 ， 细化晶粒 ， 提高焊缝金属 的强度与韧度这一客观事实 ， 提出了“ 氧化物冶金 ” 的概念【 ’ 2 ] 。利用氧化物冶金技 术 ， 开 发出了氧化 物冶金高强度低合金钢 ， 极大地提高了钢的强度与 韧度 。目前 ， 关于氧化物冶金 的研究 ， 主要集中在不 同夹杂物促进针状铁素体的形核机理方面 ] 。尽管 各种观点之间还存在分歧 ， 但夹杂物在针状铁素体 形核过程中的作用得到普遍认 同。 氧化物冶金高强度低合金钢主要采用大热输入 自动焊 ， 焊接过程中焊接热影响 区中的有益夹杂物 有何作用 ， 有益夹杂物对热影响 区粗晶区的显微组 织有何影响 ， 有关大热输入焊接氧化物冶金高强度 低合金钢 C G H A Z中有益夹杂物的性质与作用的研 究报道还不多见。因此运用物理热模拟技术 ， 研究 氧化物冶金钢 C G H A Z中有益夹杂物的作用 ， 为氧化 物冶金钢的研发和高强度低合金钢焊接热影响区晶 粒细化提供基本数据和理论依据。 1 试 验 为了研究氧化物冶金钢焊接粗 晶区有益夹杂物 收稿 日期 2 O O 6 0 7 1 9 基金项目 国家 自然科学 基金和 上海宝 山钢铁 公司联 合资 助项 目 5 o 3 3 4 o 5 o 李 占杰 的作用 ， 试验选用厚度为2 0 ra i n 的 X 7 0管线钢板 ， 直 径为 4 ． 8 ra i n 的 B D F C B一1 W 焊丝 ， 焊剂为 N S H一 5 5 E的烧结焊剂 ， 进行埋 弧 自动焊焊 接。焊接工艺 参数为焊接电流 ， 7 8 0 A， 电弧电压 U 3 6 V， 焊接 速度 3 6 5 m m ／ m i n 。 焊丝与焊剂根据试验要求进行 匹配 ， 以获得焊 缝金属中有满足试验要求 的有益夹杂物 ， 焊缝金 属 就成为氧化 物冶金 钢 ， 其化 学成 分与 力学 性能 如 表 1 7 E l 表 2所示。将焊接后 的钢板沿焊缝金属纵向 加工成为1 1 ra i n x 1 1 ra i n X 1 0 0 ra i n 的热模拟试样 ， 热 模拟试样切取部位如图 1 所示 。 表 1 氧化物冶金钢的化学成分 质量分数。 ％ T a b l e 1 Ch e mi c a l it io n o f o x id e s me t a l l u r g y s t e e l C S i Mn P S Mo C u T i 0 F e O ． o 7 O ． 3 0 1 ． 4 7 O ． 0 1 3 O ． 0 0 7 O ． 0 1 O ． 0 1 O ． 0 0 3 O ． 0 0 8 余量 表 2 氧化物冶金钢的力学性能 T a b le 2 Me c h a n ic a l p r o p e r t ie s o f o x id e s me t a l lu r g y s t e e l 将热模 拟试 样放人 G L E E B L E一 1 5 0 0 热模拟试 验机中， 首先在5 s 内把试样 加热到 1 3 0 0 o C， 并保温 1 5 s ； 再在5 s 内冷却到8 0 0℃， 然后在1 0 s 内冷却到 5 0 0 o C， 最后空冷 ， 模拟氧化物冶金钢大热输入焊接 热影响粗晶区经历的热循环过程 。 维普资讯 维普资讯 维普资讯 维普资讯