第7期 李静等：焊接热循环参数对大线能量焊接用钢EH40热影响区组织和性能的影响 ·791· 2.2焊接热循环参数对MA岛形貌和数量的影响 呈现长条状，这些M岛多分布于贝氏体板条之 己有研究表明，热影响区的韧性降低与粗大的 间（见图3(c)).从图4中可以看出，与50s相比， 先共析铁素体和脆硬相岛状M-A组元析出有关. 冷却时间为100s的试样中，粗晶区中MA岛的尺 粗晶区中铁素体基体是塑性相，而MA组元是脆性 寸增大，数量明显增多，并且多数呈现长条状.研 相，并且MA岛的尺寸、数量、分布和形态的变化影 究表明，当MA岛的尺寸较小时，且MA岛的长 响着粗晶热影响区的韧性.研究表明，在单位面 宽比适度（即长宽比趋近于1），均匀弥散分布，对 积上，MA岛尺寸越小、数量越少并且形态呈块状 模拟焊接热影响区的韧性影响较小，不会明显降 时，粗晶区的韧性越好 低热影响区的韧性.然而一旦MA岛的尺寸较大 采用Lepera着色腐蚀剂对模拟焊接热循环后 且长宽比远远大于1（长条状）时，即使MA组元 的组织进行着色腐蚀.腐蚀后，铁素体贝氏体基体 的含量不增加，也会造成MA岛有一维的尺寸明 为灰黑色，MA组元为白色因.在1350℃和 显增加.这样，当材料发生变形时，由于MA岛本 950℃峰值温度下，着色后显微组织及透射电镜下 身又不具有较大的塑性变形能力，MH岛与基体 MA组元的形貌见图3.冷却时间为50s和100s之间的界面上容易产生微空洞和微裂纹.如果是 时，着色后显微组织及透射电镜下M组元的形 长条状的MA岛，则微裂纹的尺寸就会增加，造成 貌见图4.当峰值温度为1350℃时，与950℃相 裂纹尖端较大的应力集中，从而降低材料的断裂 比，粗晶区中MA岛的数量较多，尺寸较大，多数 强度，造成解理断裂降低材料的韧性 a 20m 20 um0.5 um 图3不同峰值温度模拟焊接热影响区中M-1岛的形貌和透射电镜像.(a)Tm=1350℃：(b)T=950℃：(c)透射电镜像(Tm= 1350℃) Fig.3 Morphology and TEM image of M-A constituents morphology in the simulated welding HAZ with different peak temperatures:(a)T=1350 ℃：(b)Ts=950℃：(c)TEM image(T=1350℃) 20m 20m 0.5m 图4不同冷却时间模拟焊接热影响区中M-H岛的形貌和透射电镜像.(a)s5=50s:(b)g5=100s:(c)透射电镜像(g5=100s) Fig.4 Morphology and TEM image of M-constituents in the simulated welding HAZ with different cooling time:(a)s/s=50s:(b)ss=100s: (c)TEM image (ts/s =100s) 2.3焊接热循环参数对模拟焊接热影响区韧性的 越严重，热影响区韧性也就越低.图5为不同焊接 影响 热循环参数下模拟焊接热影响区韧性测试结果.从 模拟焊接热影响区的韧性与峰值温度和冷却时 冲击韧性的检验结果来看，模拟焊接热影响区的冲 间密切相关.传统观点认为，焊接峰值温度越高、冷 击韧性总体水平较高，不论在峰值温度为1350℃ 却时间越长（即线能量越大），热影响区晶粒粗大化 (图5a),还是在冷却时间为300s(图5b)时，冲击韧第 7 期 李 静等: 焊接热循环参数对大线能量焊接用钢 EH40 热影响区组织和性能的影响 2. 2 焊接热循环参数对 M-A 岛形貌和数量的影响 已有研究表明，热影响区的韧性降低与粗大的 先共析铁素体和脆硬相岛状 M-A 组元析出有关［4］． 粗晶区中铁素体基体是塑性相，而 M-A 组元是脆性 相，并且 M-A 岛的尺寸、数量、分布和形态的变化影 响着粗晶热影响区的韧性． 研究表明［5］，在单位面 积上，M-A 岛尺寸越小、数量越少并且形态呈块状 时，粗晶区的韧性越好． 采用 Lepera 着色腐蚀剂对模拟焊接热循环后 的组织进行着色腐蚀． 腐蚀后，铁素体贝氏体基体 为灰 黑 色，M-A 组 元 为 白 色［6］． 在 1 350 ℃ 和 950 ℃ 峰值温度下，着色后显微组织及透射电镜下 M-A 组元的形貌见图 3． 冷却时间为 50 s 和 100 s 时，着色后显微组织及透射电镜下 M-A 组元的形 貌见图 4． 当峰值温度为 1 350 ℃ 时，与 950 ℃ 相 比，粗晶区中 M-A 岛的数量较多，尺寸较大，多数 呈现长条状，这些 M-A 岛多分布于贝氏体板条之 间( 见图 3( c) ) ． 从图 4 中可以看出，与 50 s 相比， 冷却时间为 100 s 的试样中，粗晶区中 M-A 岛的尺 寸增大，数量明显增多，并且多数呈现长条状． 研 究表明，当 M-A 岛的尺寸较小时，且 M-A 岛的长 宽比适度( 即长宽比趋近于 1) ，均匀弥散分布，对 模拟焊接热影响区的韧性影响较小，不会明显降 低热影响区的韧性． 然而一旦 M-A 岛的尺寸较大 且长宽比远远大于 1 ( 长条状) 时，即使 M-A 组元 的含量不增加，也会造成 M-A 岛有一维的尺寸明 显增加． 这样，当材料发生变形时，由于 M-A 岛本 身又不具有较大的塑性变形能力，M-A 岛与基体 之间的界面上容易产生微空洞和微裂纹． 如果是 长条状的 M-A 岛，则微裂纹的尺寸就会增加，造成 裂纹尖端较大的应力集中，从而降低材料的断裂 强度，造成解理断裂降低材料的韧性． 图 3 不同峰值温度模拟焊接热影响区中 M-A 岛的形貌和透射电镜像． ( a) Tmax = 1 350 ℃ ; ( b) Tmax = 950 ℃ ; ( c) 透射电镜像( Tmax = 1 350 ℃ ) Fig． 3 Morphology and TEM image of M-A constituents morphology in the simulated welding HAZ with different peak temperatures: ( a) Tmax = 1350 ℃ ; ( b) Tmax = 950 ℃ ; ( c) TEM image ( Tmax = 1 350 ℃ ) 图 4 不同冷却时间模拟焊接热影响区中 M-A 岛的形貌和透射电镜像． ( a) t8 /5 = 50 s; ( b) t8 /5 = 100 s; ( c) 透射电镜像( t8 /5 = 100 s) Fig． 4 Morphology and TEM image of M-A constituents in the simulated welding HAZ with different cooling time: ( a) t8 /5 = 50 s; ( b) t8 /5 = 100 s; ( c) TEM image ( t8 /5 = 100 s) 2. 3 焊接热循环参数对模拟焊接热影响区韧性的 影响 模拟焊接热影响区的韧性与峰值温度和冷却时 间密切相关． 传统观点认为，焊接峰值温度越高、冷 却时间越长( 即线能量越大) ，热影响区晶粒粗大化 越严重，热影响区韧性也就越低． 图 5 为不同焊接 热循环参数下模拟焊接热影响区韧性测试结果． 从 冲击韧性的检验结果来看，模拟焊接热影响区的冲 击韧性总体水平较高，不论在峰值温度为 1 350 ℃ ( 图 5a) ，还是在冷却时间为 300 s( 图 5b) 时，冲击韧 ·791·