第2期 武会宾等：锆对含钛F40级船板钢粗晶热影响区低温韧性的影响 ·141· 物的核心，Ti0化物、MS包围着析出并长大，从而 一4母材 对MnS起到球化作用，减轻条带状MnS的不利因 -T=408 60 -T=1005 素.随着线输入的增大，高温停留时间的延长，含锆 50 夹杂物为更多的析出提供形核点，同时夹杂物也发 生长大. 由图6还可以观察到，夹杂物附着MnS区与基 体间形成微量的空隙.这是由于在300~850℃， 10 MnS的线膨胀系数为1.81×10-5K-1,钢的线膨胀 0-1 1-33445 5 系数为2.30×10-K-1,夹杂物与基体的线膨胀系 夹杂物尺寸分布区间m 数不同，导致在非金属夹杂物周围存在一定的应力 图52“含锆钢母材及不同T5下粗晶热影响区含锆复合夹杂物 -应变场，促进空隙的形成.根据现在有关针状铁素 统计分布 Fig.5 Statistical distribution of the implex inclusions containing zir- 体形核长大理论8)，应力应变场的存在，有利于晶 conium in the base metal and the CGHAZ in Steel 2*under different 内针状铁素体的形核 b) I um I pm e 1 pm 图6含锆夹杂物上各元素分布.(a)Zx;(b)0:(c)S:(dMm:(e)Ti Fig.6 Element distribution of the inclusions containing zirconium:a)Zr;b)0:(c)S:d)Mn:(e)Ti 3结论 呈现非单调减少趋势，粗品热影响区冲击韧性随 Ts增大呈现一定的规律性. (1)添加质量分数0.01%的锆元素后，含钛质 量分数为0.01%的40级船板钢抗大热输入焊接 参考文献 性能大幅提高，在Tg5为20~120s范围内，粗晶热 [1]Sun Z.Huang J H,Zhang H,et al.Microstructures and mechani- 影响区韧性均优于未加锆的对比钢，Tgs为100s时， cal properties of joints of microalloyed EH40 ship steel plate with high heat-input welding.Trans China Weld Inst,2008,29(3): -60℃冲击功可达238J. 41 (2)含锆钢中存在大量1~3um尺寸范围的锆 (孙占，黄继华，张华，等.微合金EH40型船板钢大热输人 -钛复合夹杂物，且在不同焊接条件下，该钢组织中 焊接接头组织和力学性能.焊接学报，2008,29(3)：41) 针状铁素体的比例明显高于不含锆钢板，一定条件 [2]Cai F.Su H.Yang C F.et al.Coarse grained region microstruc- 下含锆复合夹杂物起到有效诱导针状铁素体形核的 ture and properties of high heat input welding DH36 steels.Trans 作用. China Weld Inst,2010.31(12):25 (柴锋，苏航，杨才福，等.大热输入焊接DH36钢焊接粗品 (3)随着Ts5增大，含锆钢中存在原有含锆复 区组织与性能分析.焊接学报，2010,31(12)：25) 合夹杂物尺寸增大和新的细小含锆粒子析出的现 [3]Babu SS.The mechanism of acicular ferrite in weld deposites 象，导致有利于诱导针状铁素体形核的夹杂物数量 Curr Opin Solid State Mater Sci.2004.8:267第 2 期 武会宾等: 锆对含钛 F40 级船板钢粗晶热影响区低温韧性的影响 图 5 2# 含锆钢母材及不同 T8 /5下粗晶热影响区含锆复合夹杂物 统计分布 Fig． 5 Statistical distribution of the implex inclusions containing zir￾conium in the base metal and the CGHAZ in Steel 2# under different T8 /5 物的核心，Ti--O 化物、MnS 包围着析出并长大，从而 对 MnS 起到球化作用，减轻条带状 MnS 的不利因 素． 随着线输入的增大，高温停留时间的延长，含锆 夹杂物为更多的析出提供形核点，同时夹杂物也发 生长大． 由图 6 还可以观察到，夹杂物附着 MnS 区与基 体间形成微量的空隙． 这是由于在 300 ～ 850 ℃， MnS 的线膨胀系数为 1. 81 × 10 － 5 K － 1 ，钢的线膨胀 系数为 2. 30 × 10 － 5 K － 1 ，夹杂物与基体的线膨胀系 数不同，导致在非金属夹杂物周围存在一定的应力 !应变场，促进空隙的形成． 根据现在有关针状铁素 体形核长大理论［8--9］，应力应变场的存在，有利于晶 内针状铁素体的形核． 图 6 含锆夹杂物上各元素分布 . ( a) Zr; ( b) O; ( c) S; ( d) Mn; ( e) Ti Fig． 6 Element distribution of the inclusions containing zirconium: ( a) Zr; ( b) O; ( c) S; ( d) Mn; ( e) Ti 3 结论 ( 1) 添加质量分数 0. 01% 的锆元素后，含钛质 量分数为 0. 01% 的 F40 级船板钢抗大热输入焊接 性能大幅提高，在 T8 /5为 20 ～ 120 s 范围内，粗晶热 影响区韧性均优于未加锆的对比钢，T8 /5为 100 s 时， － 60 ℃冲击功可达 238 J． ( 2) 含锆钢中存在大量 1 ～ 3 μm 尺寸范围的锆 !钛复合夹杂物，且在不同焊接条件下，该钢组织中 针状铁素体的比例明显高于不含锆钢板，一定条件 下含锆复合夹杂物起到有效诱导针状铁素体形核的 作用． ( 3) 随着 T8 /5增大，含锆钢中存在原有含锆复 合夹杂物尺寸增大和新的细小含锆粒子析出的现 象，导致有利于诱导针状铁素体形核的夹杂物数量 呈现非单调减少趋势，粗晶热影响区冲击韧性随 T8 /5增大呈现一定的规律性． 参 考 文 献 ［1］ Sun Z，Huang J H，Zhang H，et al． Microstructures and mechani￾cal properties of joints of microalloyed EH40 ship steel plate with high heat-input welding． Trans China Weld Inst，2008，29 ( 3) : 41 ( 孙占，黄继华，张华，等． 微合金 EH40 型船板钢大热输入 焊接接头组织和力学性能． 焊接学报，2008，29( 3) : 41) ［2］ Cai F，Su H，Yang C F，et al． Coarse grained region microstruc￾ture and properties of high heat input welding DH36 steels． Trans China Weld Inst，2010，31( 12) : 25 ( 柴锋，苏航，杨才福，等． 大热输入焊接 DH36 钢焊接粗晶 区组织与性能分析． 焊接学报，2010，31( 12) : 25) ［3］ Babu S S． The mechanism of acicular ferrite in weld deposites． Curr Opin Solid State Mater Sci，2004，8: 267 ·141·