在冷卻速率0.1~100 ℃·s−1下對(duì)Q690鋼進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)，結(jié)合金相分析和硬度檢測(cè)，繪制了試驗(yàn)鋼的焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，明確了試驗(yàn)鋼組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，確定打底焊熱輸入為15 kJ·cm−1，填充和蓋面焊熱輸入分別為13，18，22kJ·cm−1；在上述熱輸入條件下對(duì)30 mm厚Q690鋼進(jìn)行熔化極活性氣體保護(hù)（MAG）對(duì)接焊，研究了熱輸入對(duì)接頭組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：不同熱輸入下接頭中未見裂紋、氣孔等缺陷，焊縫成形良好，焊縫組織以貝氏體為主，熱影響區(qū)中過熱區(qū)和正火區(qū)組織為貝氏體+馬氏體，不完全正火區(qū)除了存在貝氏體和馬氏體外還出現(xiàn)鐵素體和珠光體。隨著熱輸入增加，過熱區(qū)與正火區(qū)晶粒尺寸增大，接頭抗拉強(qiáng)度先升后降，當(dāng)熱輸入不大于18 kJ·cm−1時(shí)滿足使用要求（不低于770=MPa）。不同熱輸入下接頭彎曲180°均未出現(xiàn)裂紋，熱影響區(qū)和焊縫的−20 ℃沖擊吸收功均滿足技術(shù)要求（不低于47=J），焊縫硬度最低，熱影響區(qū)硬度最高，當(dāng)熱輸入在13，18=kJ·cm−1時(shí)，熱影響區(qū)硬度相比母材和焊縫明顯增大，22kJ·cm−1熱輸入下熱影響區(qū)硬度僅略高于母材和焊縫。
01、研究背景
近年來，煤礦液壓支架向輕量化方向發(fā)展，推動(dòng)了Q690低合金高強(qiáng)鋼的廣泛應(yīng)用。但是，Q690鋼的焊接性能較差，焊接過程中易出現(xiàn)變形、開裂等缺陷。尤其是在焊接熱影響區(qū)，由于受焊接熱循環(huán)影響，該區(qū)域奧氏體晶粒顯著粗化并保留至室溫，導(dǎo)致接頭韌性下降及冷裂紋敏感性增加，成為接頭力學(xué)性能的薄弱點(diǎn)。
熔化極活性氣體保護(hù)電?。?a href="http://www.bowken.cn/search/q-MAG.html">MAG）焊具有焊接效率高、焊縫質(zhì)量良好等特點(diǎn)，常用于制造液壓支架。確定MAG焊接工藝的傳統(tǒng)方法主要依賴試驗(yàn)試錯(cuò)，但所確定的工藝窗口往往難以覆蓋全部可行工藝范圍，且獲得的工藝參數(shù)通常無法實(shí)現(xiàn)接頭組織與性能的最優(yōu)匹配。焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（SHCCT）曲線通過明確材料在連續(xù)冷卻過程中的顯微組織演變規(guī)律，可以實(shí)現(xiàn)不同焊接熱循環(huán)條件下顯微組織的預(yù)測(cè)，從而有助于確定更完整的焊接工藝窗口。作者基于熱模擬試驗(yàn)，結(jié)合金相分析與硬度測(cè)試，繪制了Q690鋼的SH-CCT曲線，以明確組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，確定了熱輸入范圍；在不同熱輸入條件下對(duì)試驗(yàn)鋼進(jìn)行MAG對(duì)接焊，研究了熱輸入對(duì)接頭組織與力學(xué)性能的影響，擬為Q690鋼的工程化應(yīng)用提供理論依據(jù)與工藝支撐。
02、研究亮點(diǎn)
1 試樣制備與試驗(yàn)方法
本章節(jié)詳細(xì)介紹了Q690鋼焊接試驗(yàn)的材料準(zhǔn)備與試驗(yàn)方法。母材為30mm厚Q690鋼板，焊接材料為ER76-G焊絲。通過熱模擬試驗(yàn)測(cè)定不同冷卻速率下的相變溫度，繪制SH-CCT曲線并分析組織轉(zhuǎn)變規(guī)律?；诖舜_定焊接熱輸入?yún)?shù)，進(jìn)行MAG對(duì)接焊試驗(yàn)。焊后對(duì)合格接頭取樣，包括金相試樣、拉伸彎曲試樣和沖擊試樣，并按照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行顯微組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試（拉伸、彎曲、沖擊）和維氏硬度檢測(cè)，全面評(píng)估焊接接頭的性能。
取樣位置示意
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
本章節(jié)重點(diǎn)研究了不同熱輸入對(duì)Q690鋼MAG焊接頭組織和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著熱輸入從13kJ/cm增加到22kJ/cm，焊縫組織由貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w加少量針狀鐵素體，熱影響區(qū)組織以貝氏體和馬氏體為主。力學(xué)性能方面，18kJ/cm熱輸入時(shí)接頭抗拉強(qiáng)度最高（832MPa），22kJ/cm時(shí)略低于要求下限；沖擊韌性均滿足要求但低于母材；焊縫硬度在18kJ/cm時(shí)最高，22kJ/cm時(shí)因組織中出現(xiàn)鐵素體而下降。綜合表明18kJ/cm為較佳熱輸入?yún)?shù)。
不同熱輸入下接頭焊縫和熱影響區(qū)的顯微組織
03、結(jié)束語
（1）在打底焊熱輸入為15kJ·cm−1，不同填充及蓋面焊熱輸入（均為13，18，22 kJ·cm−1）條件下，接頭中未見裂紋、氣孔等缺陷，焊縫成形良好，焊縫組織以貝氏體為主，熱影響區(qū)中過熱區(qū)和正火區(qū)組織為貝氏體+馬氏體，不完全正火區(qū)除了存在貝氏體和馬氏體外，還出現(xiàn)鐵素體和珠光體。隨著熱輸入增加，過熱區(qū)與正火區(qū)的晶粒尺寸增大。
（2）隨著熱輸入增加，接頭抗拉強(qiáng)度先升后降，當(dāng)熱輸入不大于18kJ·cm−1時(shí)滿足使用要求（不低于770MPa）。不同熱輸入下接頭彎曲180°時(shí)均未出現(xiàn)裂紋，熱影響區(qū)和焊縫的−20℃沖擊吸收功均滿足技術(shù)要求（不低于47J）。
（3）不同熱輸入下接頭焊縫硬度最低，熱影響區(qū)硬度最高，當(dāng)熱輸入在13，18kJ·cm−1時(shí)，熱影響區(qū)硬度相比母材和焊縫明顯增大，當(dāng)熱輸入大于18kJ·cm−1時(shí)，熱影響區(qū)硬度僅略高于母材和焊縫。
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