焊接工藝對高強度低合金鋼力學性能及微觀結構的影響

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焊接工藝對高強度低合金鋼力學性能及微觀結構的影響

高強度低合金鋼（HSLA）易于通過各類熔焊工藝來完成焊接。但是，此類熔焊鋼易產生如冷裂、殘余應力、扭曲和疲勞損傷等問題。但這些問題可通過如摩擦攪拌焊（FSW）的固態焊接工藝消除。針對使用手工電弧焊（SMAW）、惰性氣體保護焊（GMAW）和FSW的海軍級HSLA焊接接頭的力學性能（拉伸、沖擊、硬度）和微觀結構特征進行比較評估，得出了以下結論。

（1）在3種焊接工藝中，使用FSW工藝制造的焊接接頭強度更高，相較其它焊接工藝，其焊接接頭強度值可提高約13%。

（2）在3種焊接工藝中，采用GMAW工藝制造的焊接接頭沖擊韌性最高，其相較FSW焊接工藝提高28%，相較SMAW焊接工藝提高了10%左右。根據焊接區微觀結構分析，馬氏體-奧氏體（MA）成分和貝氏體鐵素板條的存在是GMAW工藝使產品韌性增強的關鍵原因。

（3）FSW接頭（硬度410HV）攪拌區的硬度高于熱影響區和BM（母材）區。這是因為攪拌區發生了嚴重的塑性變形和連續動態再結晶，FSW工藝局部加熱和快速冷卻的特點使攪拌區的硬度較高。

此外，使用FSW工藝可消除使用熔焊工藝時存在的問題，且相比GMAW焊接工藝和SMAW焊接工藝，FSW工藝焊接的接頭有著優越的力學性能。

刊名：Defence Technology（英）

刊期：2015年第11期

作者：S. Ragu Nathan

編譯：苗志慧