3 種焊接工藝對馬氏體時效鋼性能的影響

馬氏體時效鋼由于其屈服強度大于1400MPa，是一種超高強度鋼，且具有良好的韌性、抗疲勞性，主要應用于航空、航天以及汽車工業(yè)。但由于對這種鋼的焊接工藝研究較少，因此研究了焊接這種鋼的可行性。比較了傳統(tǒng)焊接工藝（鎢惰性氣體焊接TIG和等離子體電弧焊PAW）和激光焊接（LBW）工藝。馬氏體時效鋼采用真空電弧重熔工藝（VAR）生產，并進行熱軋和退火處理，其尺寸為1000mm×3200mm×3.3mm。

在馬氏體時效鋼焊接完成后，確認3個不同的焊接區(qū)域：熔融區(qū)（FZ）、熱影響區(qū)（HAZ）和基材區(qū)（BM-未受熱影響）。在FZ，熔融和隨后冷卻的焊接區(qū)域形成馬氏體和樹枝狀結構。馬氏體時效鋼的硬度約為380HV，而在FZ其硬度略低，約為350HV。但馬氏體時效鋼老化后，其在FZ的硬度值明顯增加，在PAW工藝中硬度約為545HV，在TIG工藝中硬度約為520HV，在LBW工藝中其硬度約為580HV，這主要是因為其在該區(qū)域加熱和破裂下會引起晶粒生長。

通過光學和掃描電子顯微鏡觀察焊接結構的顯微特征，并通過進行拉伸和硬度測試來評價焊接結構的力學性能。測試結果表明：①3種焊接工藝都能夠焊接馬氏體時效鋼，但需要在焊接工藝結束后對其進行老化處理；②由于焊接工藝感應率損失約20%，結構的屈服強度和拉伸強度低于5%，而拉伸強度值的降低可能與焊接過程中熔融區(qū)奧氏體的形成有關；③斷裂通常在FZ和HAZ的界面開始，擴展到鋼的較低硬度區(qū)域；④TIG和PAW的FZ和HAZ是LBW的FZ和HAZ的10倍，但不影響馬氏體時效鋼的力學性能。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2015年第114期

作者：Sakai P.R et al

編譯：趙喚