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        去應(yīng)力退火對(duì)S355J2W耐候鋼焊接接頭組織及性能的影響

        2022-06-06 07:32:59岑升波王洪廣趙博寧
        西部交通科技 2022年3期
        關(guān)鍵詞:焊接接頭顯微組織力學(xué)性能

        岑升波 王洪廣 趙博寧

        摘要:文章通過金相分析、拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn),研究了去應(yīng)力退火對(duì)S355J2W耐候鋼焊接接頭顯微組織和力學(xué)性能的影響,得出結(jié)論:S355J2W耐候鋼焊接接頭具有良好的力學(xué)性能,接頭的強(qiáng)度高于母材;經(jīng)退火處理后,接頭各微區(qū)組織趨于均勻化,珠光體數(shù)量增多,母材條帶狀組織得到顯著改善;接頭的強(qiáng)度降低了2.04%,斷后伸長率提高了11.71%,焊縫、熱影響區(qū)和母材的沖擊韌性分別提高18.2%、15.5%、5.2%;接頭的硬度分布沿著焊縫中心兩側(cè)呈現(xiàn)雙峰狀,退火處理未能完全改變硬度分布不均勻的狀況,但各微區(qū)硬度值都有所下降,焊縫區(qū)域硬度平均下降了5.95%,峰值下降了10.1%,母材平均下降了2.98%。

        關(guān)鍵詞:S355J2W耐候鋼;焊接接頭;顯微組織;力學(xué)性能

        中圖分類號(hào):U213.4+6A421594

        0 引言

        S355J2W鋼是采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10025-5-2004生產(chǎn)的一種低合金高強(qiáng)度耐候鋼,具有高強(qiáng)度、良好的低溫韌性和優(yōu)良的耐腐蝕性等特點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于高速列車轉(zhuǎn)向架側(cè)梁及側(cè)梁與橫梁的連接處,其焊接接頭性能的可靠性直接影響到高速列車的安全運(yùn)行 [1-2]。隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高,對(duì)轉(zhuǎn)向架使用要求也顯著提高,需要焊接構(gòu)架具有更高的使用強(qiáng)度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度[3-4]。但目前該材料仍依賴于進(jìn)口,國內(nèi)對(duì)該耐候鋼的制造工藝、力學(xué)性能的研究并未充分掌握,特別是焊接工藝和熱處理方式對(duì)該耐候鋼組織和力學(xué)性能影響方面的數(shù)據(jù)仍需進(jìn)一步完善[5-6],這將會(huì)嚴(yán)重制約該材料的國產(chǎn)化進(jìn)程和在高速鐵路中的應(yīng)用和發(fā)展。因此,本文對(duì)S355J2W耐候鋼焊接接頭的去應(yīng)力退火狀態(tài)和空冷狀態(tài)進(jìn)行了金相分析、拉伸試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn),重點(diǎn)研究了S355J2W耐候鋼在兩種狀態(tài)下顯微組織和力學(xué)性能變化規(guī)律,以此更好、更準(zhǔn)確地指導(dǎo)構(gòu)架焊接工藝,提高車輛構(gòu)架力學(xué)性能和使用壽命,為S355J2W耐候鋼的研究使用提供扎實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)。

        1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)材料為12 mm厚的S355J2W耐候鋼板材,焊接材料為JM55Ⅱ焊絲,母材及焊絲主要化學(xué)成分如表1所示。

        1.2 焊接工藝

        采用MAG焊(熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊)多層多道焊接工藝,保護(hù)氣體為80%Ar+20%CO2混合氣,接頭形式為對(duì)接,V形坡口,坡口角度為60°,焊接間隙為2 mm,鈍邊為1 mm,如圖1所示。焊接工藝參數(shù)如表2所示。

        1.3 熱處理工藝

        S355J2W耐候鋼焊后采用去應(yīng)力退火處理和空冷處理兩種方式。其中,退火溫度為550 ℃±15 ℃,保溫時(shí)間為2.5 h,隨爐冷卻到300 ℃后取出空冷到室溫。

        1.4 試驗(yàn)方法

        在S355J2W耐候鋼焊接接頭焊縫區(qū)域進(jìn)行取樣,試樣包括焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū),采用Zeiiss-A1M數(shù)碼金相顯微鏡進(jìn)行金相分析,腐蝕液為4%硝酸酒精溶液。采用HVS-30型維氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)試,載荷為200 g,載荷保持時(shí)間為15 s,測(cè)試點(diǎn)沿焊縫中心向兩側(cè)母材方向分布,點(diǎn)間距在焊縫區(qū)為1 mm,母材區(qū)為2 mm。

        拉伸試驗(yàn)按照《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》(GB/T 2651-2008)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制成矩形橫截面拉伸試樣,試樣去焊縫余高,焊縫位于試樣中心,試驗(yàn)設(shè)備為DNS300萬能試驗(yàn)拉伸機(jī)。

        對(duì)接接頭彎曲試驗(yàn)采用DNS300萬能試驗(yàn)拉伸機(jī),試驗(yàn)按照 《焊接接頭彎曲試驗(yàn)》(ISO5173-2009 )標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。

        沖擊試驗(yàn)按照《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》(GB/T2650-2008)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制成V型缺口試樣,缺口分別開在焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū),采用JBN-300擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊測(cè)試。

        2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        2.1 組織分析

        如圖2所示為空冷處理和退火處理后S355J2W耐候鋼焊接接頭顯微組織對(duì)比圖。圖2(a)為空冷處理母材區(qū)的顯微組織,母材區(qū)不受熱輸入的影響,組織由條帶狀的鐵素體和珠光體組成,呈現(xiàn)出典型的熱軋組織形態(tài)。圖2(d)為退火處理后母材的顯微組織,由塊狀的鐵素體和珠光體組成,但與空冷狀態(tài)的組織相比,組織更為均勻和細(xì)小,且條帶狀組織得到顯著改善。圖2(b)為空冷處理焊縫區(qū)的顯微組織,組織主要由粗大的柱狀鐵素體和少量的珠光體組成,由于S355J2W鋼碳含量低,熔池冷卻時(shí)部分先共析鐵素體沿著原奧氏體晶界析出,形成白色網(wǎng)狀組織:一部分先共析鐵素體于原奧氏體晶粒內(nèi)部析出,呈現(xiàn)出具有一定位向關(guān)系的層片狀、針狀鐵素體組織,珠光體分布在層片狀鐵素體周圍;還有一部分先共析鐵素體表現(xiàn)為粗大的側(cè)板條狀組織。圖2(e)為退火處理后焊縫區(qū)的顯微組織,顯微組織仍為柱狀鐵素體和珠光體,但和空冷處理相比,組織明顯均勻化,珠光體的數(shù)量明顯增多。圖2(c)為空冷處理熱影響區(qū)的顯微組織,該區(qū)域組織在焊接過程中相當(dāng)于經(jīng)歷了一次正火處理過程,高溫下原條帶狀分布的鐵素體和珠光體組織全部奧氏體化,冷卻時(shí)又由奧氏體重新析出鐵素體和珠光體,組織細(xì)小均勻,具有超過母材的性能。圖2(f)為退火處理后的熱影響區(qū)顯微組織,組織為細(xì)小均勻的鐵素體和珠光體,更多細(xì)小的滲碳體在側(cè)板條狀鐵素體中析出,珠光體數(shù)量明顯增多。

        2.2 拉伸試驗(yàn)

        如表3所示,為S355J2W耐候鋼對(duì)接接頭退火前后的拉伸試驗(yàn)結(jié)果。由表3可知,焊接接頭的拉伸試樣均斷裂于靠近熱影響區(qū)的母材位置,斷裂位置有明顯的頸縮現(xiàn)象,這說明焊縫的抗拉強(qiáng)度高于母材??绽涮幚淼暮附咏宇^試樣的抗拉強(qiáng)度為549 MPa,而退火狀態(tài)的接頭抗拉強(qiáng)度為538 MPa,降低了2.04%??绽涮幚砗蠼宇^的斷后伸長率為31.33%,退火處理后接頭的斷后伸長率為35.00%,這說明退火處理可以有效提高接頭的韌性,提高比例達(dá)到了

        11.71%。這是由于焊接過程是不均勻的熱輸入過程,焊縫和母材之間的溫度梯度巨大,同時(shí)焊材和母材成分不同,造成了焊縫到母材之間組織的極度不均勻,材料在組織不均勻和巨大的溫度差下形成較大的殘余應(yīng)力,并形成了較多的空位、晶格畸變、彈性應(yīng)變場(chǎng)等微觀缺陷。這些微觀缺陷具有釘扎作用,能有效地阻礙位錯(cuò)的移動(dòng),提高材料的強(qiáng)度。焊接接頭在退火處理過程中,原子在高溫下得以擴(kuò)散,運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng),減少了不平衡組織的形成,減少了空位和晶格畸變等微觀缺陷的數(shù)量,降低了應(yīng)力集中,使得接頭的強(qiáng)度下降、塑性提高。

        2.3 彎曲試驗(yàn)

        對(duì)空冷處理和退火處理后的焊接接頭進(jìn)行了彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表4所示??梢钥闯觯瑹o論是空冷處理還是退火處理的接頭都通過了彎曲角度為180°的面彎和背彎測(cè)試,S355J2W鋼的焊接接頭表現(xiàn)出了優(yōu)良的韌性。

        2.4 硬度測(cè)試

        如下頁圖3所示為空冷處理和退火處理后焊接接頭的硬度分布圖,圖中描繪了接頭從焊縫中心到母材兩側(cè)的硬度變化曲線。由圖3可知,接頭的硬度分布沿著焊縫中心兩側(cè)呈現(xiàn)雙峰狀,從焊縫到熱影響區(qū)的過熱區(qū)硬度減小,熱影響區(qū)中的正火區(qū)硬度最高,之后往母材區(qū)迅速降低。接頭硬度的變化規(guī)律與接頭各區(qū)域微觀組織的特征是相對(duì)應(yīng)的,焊縫區(qū)域所用的JM-55Ⅱ焊條和母材性能相近,焊縫在較大的溫度梯度下形成側(cè)板條鐵素體、針狀鐵素體和貝氏體組織,導(dǎo)致焊縫區(qū)域硬度增大。熔合區(qū)是柱狀晶組織和晶粒粗大的過熱組織的混合區(qū),所以硬度隨之減低;過熱區(qū)的組織晶粒粗大,相對(duì)于細(xì)小晶粒,其性能降低,所以硬度繼續(xù)降低;而正火區(qū)的組織晶粒細(xì)小,晶界數(shù)量多,有效地阻礙了位錯(cuò)在相鄰晶粒間的運(yùn)動(dòng),減小了晶粒內(nèi)部位錯(cuò)塞積群的尺寸。產(chǎn)生宏觀可見的塑性變形必須在晶粒內(nèi)部塞積足夠的位錯(cuò),使之提供必要的應(yīng)力,使位錯(cuò)源相鄰晶粒間移動(dòng),減小晶粒尺寸,達(dá)到強(qiáng)化的效果,進(jìn)而導(dǎo)致此處硬度快速提高形成峰頂,母材區(qū)的組織受到焊接熱輸入的影響較小,硬度值再次降低。

        焊接接頭經(jīng)過退火后發(fā)現(xiàn),去應(yīng)力退火并沒有改變從焊縫中心到母材的硬度變化規(guī)律,硬度仍呈現(xiàn)雙峰狀分布,退火處理未能完全改變硬度分布不均勻的狀況,但是硬度的變化曲線整體下移,說明同一區(qū)域經(jīng)過退火后硬度值下降,焊縫區(qū)域硬度大約下降了5.95%,峰值大約下降了10.1%,母材大約下降了2.98%。接頭在退火過程中,材料的屈服強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低,部分殘余應(yīng)力超過高溫下材料的屈服強(qiáng)度時(shí),將會(huì)在材料內(nèi)部發(fā)生局部塑性變形,使殘余應(yīng)力松弛,彈性應(yīng)變場(chǎng)也隨之消失或者減弱,從而達(dá)到降低硬度的目的。但由于退火溫度并未達(dá)到接頭相變溫度,各微區(qū)組織發(fā)生相變?cè)俳Y(jié)晶,所以熱處理未能完全改善接頭硬度分布的不均勻性。

        2.5 沖擊實(shí)驗(yàn)

        如表5所示,為焊接接頭在空冷處理和退火處理后接頭各微區(qū)的沖擊試驗(yàn)結(jié)果。空冷處理后焊縫、熱影響區(qū)和母材的沖擊吸收功平均值分別為132 J、213 J和193 J。焊縫區(qū)的沖擊韌性最低,這是由于焊縫柱狀晶組織由硬度較高的側(cè)板條狀、針狀鐵素體和貝氏體組成,強(qiáng)度較高則韌性低;熱影響區(qū)沖擊韌性最高,這是細(xì)晶強(qiáng)化的結(jié)果。沖擊試樣的缺口開在晶粒細(xì)小的正火區(qū),細(xì)小的晶粒使得晶界總面積增加,降低了晶界上雜質(zhì)的濃度,減小了沿晶脆性斷裂的可能性,同時(shí)晶界阻礙了裂紋尖端的擴(kuò)展,減少了晶界前位錯(cuò)的塞積,有利于降低應(yīng)力集中,提高材料的韌性。

        退火狀態(tài)下焊縫、熱影響區(qū)和母材的沖擊吸收功平均值分別為156 J、246 J和203 J,接頭焊縫、熱影響區(qū)和母材經(jīng)過退火后的沖擊韌性分別提高18.2%、15.5%、5.2%。高溫下,材料屈服強(qiáng)度降低,局部塑性變形使得內(nèi)部殘余應(yīng)力得以釋放,減少了彈性應(yīng)變場(chǎng)的存在,同時(shí)高溫下原子擴(kuò)散速度加快,使空位濃度降低,減少了位錯(cuò)釘扎和位錯(cuò)塞積,提高了接頭的韌性。由于母材的供火狀態(tài)是正火,且受到的熱影響較小,焊接殘余應(yīng)力和晶粒內(nèi)部缺陷較少,所以退火對(duì)母材韌性的提高不如焊縫和熱影響區(qū)的大。

        3 結(jié)語

        (1)S355J2W鋼焊接接頭空冷處理的焊縫區(qū)微觀組織為粗大的柱狀鐵素體、網(wǎng)狀鐵素體、針狀鐵素體和少量的珠光體組成,熱影響區(qū)微觀組織由細(xì)小均勻的鐵素體和珠光體組成,母材區(qū)微觀組織由條帶狀的鐵素體和珠光體組成。經(jīng)退火處理后,各區(qū)域組織趨于均勻化,珠光體數(shù)量增多,母材條帶狀組織得到顯著改善。

        (2)S355J2W鋼焊接接頭具有良好的力學(xué)性能,接頭的強(qiáng)度高于母材,退火處理和空冷處理相比,經(jīng)過退火處理后接頭的強(qiáng)度降低了2.04%,斷后伸長率提高了11.71%,焊縫、熱影響區(qū)和母材的沖擊韌性分別提高了18.2%、15.5%、5.2%。

        (3)S355J2W鋼焊接接頭的硬度分布沿著焊縫中心兩側(cè)呈現(xiàn)雙峰狀,峰值出現(xiàn)在熱影響區(qū),退火處理未能完全改變硬度分布不均勻的狀況,但各區(qū)域硬度值下降,焊縫區(qū)域硬度平均下降了5.95%,峰值下降了10.1%,母材平均下降了2.98%。

        參考文獻(xiàn)

        [1]郭兆彬. 構(gòu)架轉(zhuǎn)向架用S355J2W+N 低合金鋼及其接頭熱矯正性能研究[D]. 大連:大連交通大學(xué),2015 .

        [2]崔 巖, 魯二敬. S355J2G3低合金鋼焊接接頭的組織和力學(xué)性能[J]. 機(jī)械工程材料,2012, 36(10):38-41.

        [3]郭超超, 丁成鋼, 楊大龍. S355J2W+N耐候鋼板根部大熔深MAG對(duì)接焊工藝及接頭的組織和性能[J]. 電焊機(jī), 2020, 50(11):50-54.

        [4]張政軍, 丁陽喜, 劉德佳, 等. 焊后退火對(duì)轉(zhuǎn)向架SMA490BW/Q345E異種鋼T型接頭組織和性能的影響[J]. 機(jī)械工程材料, 2021, 45(1):59-65.

        [5]李季濤, 兆文忠, 丁成鋼, 等. 焊后熱處理工藝對(duì) S355J2W 鋼焊接接頭組織和力學(xué)性能的影響[J]. 大連交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 37(1):64-69.

        [6]張勵(lì)忠, 劉博維, 張 淘,等. S355J2W耐候鋼焊接接頭顯微組織與力學(xué)性能[J]. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 36(4):127-134.

        基金項(xiàng)目:2020年廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“850H裝載機(jī)側(cè)圍焊接夾具的設(shè)計(jì)”(編號(hào):2020KY44002)

        作者簡(jiǎn)介:

        岑升波(1990—),碩士,講師,研究方向:機(jī)械制造;

        王洪廣(1980—),碩士,教授,研究方向:機(jī)械制造;

        趙博寧(1981—),碩士,副教授,研究方向:機(jī)械制造。

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