·1500 北京科技大学学报 第36卷 图2(b)可以看出，热处理前后母材试样、横向焊缝 焊缝试样强度最差.水冷处理冷却速率进一步增 试样和纵向焊缝试样的屈服强度变化规律与抗拉强 大，试样的整体强度都达到高强钢的使用标准，而横 度大致一致，其中水冷后母材试样屈服强度为1273 向焊缝试样的延伸率仍不达标. MPa,纵向焊缝试样为1200MPa,横向焊缝试样为 母材试样随着冷却速率的增大，强度升高，延伸 1159MPa.图2(c)为热处理前后母材试样、横向焊 率下降，其中模具冷却和水冷试样的力学性能都能 缝试样和纵向焊缝试样的延伸率.热处理前母材试 达标.纵向焊缝试样热处理前由于焊缝区域存在贝 样延伸率为38%，热处理后有较大程度的下降，其 氏体和少量马氏体，使得试样整体强度较高.空冷 中水冷为9%：纵向焊缝试样热处理前为15%，空冷 处理后焊缝区域组织由于冷却速率较小，重新转变 处理后有一定上升，为20%，模具冷却和水冷后延 为铁素体和珠光体，故空冷处理试样强度反而小于 伸率有较大程度降低，其中水冷为7%：横向焊缝试 热处理前试样.模具冷却处理后纵向焊缝试样抗拉 样热处理前延伸率为25%，经热处理后延伸率大幅 强度接近1300MPa,强度达不到高强钢使用标准， 度下降，其中水冷为4%. 但具有达标潜力.水冷处理后纵向焊缝试样性能完 由图2还可看出，热处理前的横向焊缝试样和 全达标，说明保证较大的冷却速率可以保证拼焊板 母材试样强度非常接近，而延伸率却有所差异.由 的纵向力学性能.横向焊缝试样水冷处理后强度可 于焊缝区域在焊接过程中产生了贝氏体甚至少量的 以达标，但延伸率达不到使用要求，故横向为拼焊板 马氏体，导致焊缝区域的强度远大于母材区，而延展 的危险方向 性要差于母材区域，此时横向焊缝试样的强度由强 2.2焊缝断口形貌分析 度较低的母材区域决定，延伸率则由试样整体决定， 断口是试样在拉伸试验过程中断裂产生的面， 故热处理前横向焊缝试样的强度接近于母材试样， 它记录了试样在载荷与环境的作用下断裂前的不可 而横向焊缝试样延伸率小于母材试样.试样经空冷 逆形变，以及裂纹的产生、长大并扩展的全过程.断 处理后，母材区域和焊缝区域的性能差异变小，焊缝 口形貌受到材料、结构、载荷环境等因素的影响，准 试样和母材试样的强度差异也变小，而焊缝区域延 确判断断口种类可以有效地分析试样的性能.断裂 展性较差，使得焊缝试样的延伸率要远小于母材试 往往发生在材料最薄弱的地方，不同的断裂机理会 样，其中横向焊缝试样延伸率最小.模具冷却处理 产生不同的断裂形式.通过对断口形貌的观察分 由于冷却速率较大，试样母材区域的强度大于焊缝 析，可以推测出发生断裂瞬间断裂区域的断裂起因、 区域，故焊缝试样的强度要小于母材试样，其中横向 断裂性质、断裂方式以及裂纹扩展速率等.图3是 b 550 图3横向焊缝试样断口形貌.(a)热处理前：(b)空冷：()模具冷却：(d)水冷 Fig.3 Fracture morphology of specimens with a transverse weld:(a)before heat treatment:(b)air cooling:(c)die cooling:(d)water cooling北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 2( b) 可以看出，热处理前后母材试样、横向焊缝 试样和纵向焊缝试样的屈服强度变化规律与抗拉强 度大致一致，其中水冷后母材试样屈服强度为 1273 MPa，纵向焊缝试样为 1200 MPa，横向焊缝试样为 1159 MPa． 图 2( c) 为热处理前后母材试样、横向焊 缝试样和纵向焊缝试样的延伸率． 热处理前母材试 样延伸率为 38% ，热处理后有较大程度的下降，其 中水冷为 9% ; 纵向焊缝试样热处理前为 15% ，空冷 处理后有一定上升，为 20% ，模具冷却和水冷后延 伸率有较大程度降低，其中水冷为 7% ; 横向焊缝试 样热处理前延伸率为 25% ，经热处理后延伸率大幅 度下降，其中水冷为 4% ． 图 3 横向焊缝试样断口形貌． ( a) 热处理前; ( b) 空冷; ( c) 模具冷却; ( d) 水冷 Fig． 3 Fracture morphology of specimens with a transverse weld: ( a) before heat treatment; ( b) air cooling; ( c) die cooling; ( d) water cooling 由图 2 还可看出，热处理前的横向焊缝试样和 母材试样强度非常接近，而延伸率却有所差异． 由 于焊缝区域在焊接过程中产生了贝氏体甚至少量的 马氏体，导致焊缝区域的强度远大于母材区，而延展 性要差于母材区域，此时横向焊缝试样的强度由强 度较低的母材区域决定，延伸率则由试样整体决定， 故热处理前横向焊缝试样的强度接近于母材试样， 而横向焊缝试样延伸率小于母材试样． 试样经空冷 处理后，母材区域和焊缝区域的性能差异变小，焊缝 试样和母材试样的强度差异也变小，而焊缝区域延 展性较差，使得焊缝试样的延伸率要远小于母材试 样，其中横向焊缝试样延伸率最小． 模具冷却处理 由于冷却速率较大，试样母材区域的强度大于焊缝 区域，故焊缝试样的强度要小于母材试样，其中横向 焊缝试样强度最差． 水冷处理冷却速率进一步增 大，试样的整体强度都达到高强钢的使用标准，而横 向焊缝试样的延伸率仍不达标． 母材试样随着冷却速率的增大，强度升高，延伸 率下降，其中模具冷却和水冷试样的力学性能都能 达标． 纵向焊缝试样热处理前由于焊缝区域存在贝 氏体和少量马氏体，使得试样整体强度较高． 空冷 处理后焊缝区域组织由于冷却速率较小，重新转变 为铁素体和珠光体，故空冷处理试样强度反而小于 热处理前试样． 模具冷却处理后纵向焊缝试样抗拉 强度接近 1300 MPa，强度达不到高强钢使用标准， 但具有达标潜力． 水冷处理后纵向焊缝试样性能完 全达标，说明保证较大的冷却速率可以保证拼焊板 的纵向力学性能． 横向焊缝试样水冷处理后强度可 以达标，但延伸率达不到使用要求，故横向为拼焊板 的危险方向． 2. 2 焊缝断口形貌分析 断口是试样在拉伸试验过程中断裂产生的面， 它记录了试样在载荷与环境的作用下断裂前的不可 逆形变，以及裂纹的产生、长大并扩展的全过程． 断 口形貌受到材料、结构、载荷环境等因素的影响，准 确判断断口种类可以有效地分析试样的性能． 断裂 往往发生在材料最薄弱的地方，不同的断裂机理会 产生不同的断裂形式． 通过对断口形貌的观察分 析，可以推测出发生断裂瞬间断裂区域的断裂起因、 断裂性质、断裂方式以及裂纹扩展速率等． 图 3 是 · 0051 ·