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一
试 验研 究 一
７００ ＭＰａ级低合金高强钢低匹配焊接接头组织
和性能研究
孟庆国 ，袁 中涛 ，尹孝辉
（１．南通 中集罐 式储运 设备 制造有限公 司，江苏 南通 ２２６００３；
２．安徽 工业大学材料科 学与 工程 学院，安徽 马鞍 山 ２４３００２）
摘 要 ：按 照低匹配设计原 则，采用熔化极 气体保 护焊对 屈服 强度 为 ７００ ＭＰａ级 的低 合金 高 强钢进 行 了焊
接 。采用光学显微镜 、扫描电镜和力学性能试验研究 了焊接接 头的组织和性能。结果表 明，焊缝 区
组织主要为针状铁素体和少量先共析铁素体 ，粗晶热影响区组织为上 贝氏体 ；焊缝区显微硬度 明显
低 于母材 ，焊 缝区 一４０℃时的 冲击韧度（Ａ ）为 ５８ Ｊ，抗拉强度 达到 了母材 抗拉 强度 的 ９２．４％，焊
接接 头的综合 力学性能 良好 。
关键词 ：低合 金 高强度钢 ；显微组 织；力学性能
中图分类 号 ：ＴＧ４５７．１１ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１００８—１６９０（２０１４）０２—００５４—０４
Ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｍａｔｃｈｉｎｇ Ｗ ｅｌｄｅｄ Ｊｏｉｎｔ
ｏｆ ７００ Ｍ Ｐａ Ｇｒａｄｅ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｌｏｗ Ａｌｌｏｙ Ｓｔｅｅｌ
ＭＥＮＧ Ｑｉｎｇｇｕｏ ，ＹＵＡＮ Ｚｈｏｎｇｔａｏ ，ＹＩＮ Ｘｉａｏｈｕｉ
（１．Ｎａｎｔｏｎｇ ＣＩＭＣ Ｔａｎｋ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｔｏｎｇ ２２６００３，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ ２４３００２，Ａｎｈｕｉ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：７００ ＭＰａ ｇｒａｄｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｌｏｗ ａｌｌｏｙ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｗｅｌｄｅｄ ｂｙ ｇａｓ ｍｅｔａｌ ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ（ＧＭＡＷ）ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ
ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ａ ｕｎｄｅｒｍａｔｃｈｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ
ＯＭ ，ＳＥＭ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｚｏｎｅ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｍａｉｎｌｙ
ｏｆ ａｃｉｃｕｌａｒ ｆｅｒｒｉｔｅ ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｒｏｅｕｔｅｃｔｏｉｄ ｆｅｒｒｉｔｅ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏａｒｓｅ ｇｒａｉｎ ｈｅａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｚｏｎｅ ｉｓ
ｕｐｐｅｒ ｂａｉｎｉｔｅ，ａｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｚｏｎｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ ，ｔｈｅ
ｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ（ＡＫｖ）ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｚｏｎｅ ｉｓ ５８ Ｊ ａｔ一４０℃ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ
９２．４％ ｏｆ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ，ｔｈｅ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｇｏｏｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｌｏｗ ａｌｌｏｙ ｓｔｅｅｌ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
低合金高强钢 由于具有高强度 、高韧性等优点 ，
同时还兼备 良好的焊接性能 ，因此被广泛应用于工程
机械、桥梁建筑和车辆船舶等各个领域…。但随着低
合金高强钢强度的不断增加 ，尤其是抗拉强度高于
８００ ＭＰａ的钢 材，焊 接加 工过程 中的焊 接裂纹 、强韧
性不匹配、热影响区性能恶化等问题也越来越突出。
母材与焊缝的强度匹配设计是焊接接头研究强
度与韧性平衡性的重要 问题 ，合理 的匹配性设计可
有效地提高焊接接头 的疲劳性 、抗裂纹敏感性和综
合力学性 能 ｊ。强度 匹配设计 中的强度 匹配系数
表示为 （即焊材 的抗 拉强度 与母 材的抗 拉强 度 的
比值 ），当 Ｍ＝１时，为“等强 匹配 ”；当 Ｍ ＞１时 ，为
“超强 匹配”；当 Ｍ ＜１，为 “低 强 匹配”。“低 强 匹
配”与“等强 匹配”相比于 “超 强匹配 ”焊接 接头具 有
更好的综合力学性能。文献 ［３］指 出高强度钢焊接
时选择强度略低于母材 、塑韧性较好的焊材 ，能有效
收 稿 日期 ：２０１３—０４．０８
作者简介：孟庆 国（１９７８一），男，山东菏泽人，博士。主要从事高强钢焊接与模拟方面研究。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｎｇｇｕｏ．ｍｅｎｇ＠ ｃｉｍｃ．ｃｏｒｎ
通讯作者：尹孝辉 （１９７５一），男，博士，辽宁朝阳人，副教授，主要从事新材料和异种材料连接 方面研 究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｈｙｉｎ＠ ａｂｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
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５４· 《热处理》 ２０１４年第 ２９卷 第 ２期
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