熱軋態含磷高強鋼M250P1激光焊接試驗

趙勇+胡會娥

0 前言

近期熱軋態含磷高強鋼M250P1在2130酸洗連軋生產線運行過程中，在焊接接頭焊縫處發生斷帶，說明在現有焊接工藝下焊接得到焊接接頭性能不能滿足生產的順行。為保證生產順行，特利用設備檢修時間，研究熱軋態M250P1的焊接工藝參數。

為防止焊接接頭在生產線上發生斷帶，近期酸洗連軋分廠再次調整熱軋態M250P1激光焊焊接工藝參數，采用調整過后的焊接工藝參數焊接了3卷M250P1，3卷M250P1全部通過酸洗和冷軋區，沒有發生斷帶。本次針對調整過后的焊接接頭進行分析。

1 試驗材料與方法

本次試驗材料為熱軋態的M250P1，厚度為4.8mm，化學成分見下表1：

采用米巴赫（Miebach）公司提供的12kw激光焊機進行焊接。

表1試驗材料化學成分

調整的焊接工藝參數見下表2：

本次焊接一是調整了操作側和傳動側的間隙，同時注意了焊縫與激光頭的對中性，然后主要調整后加熱器的加熱功率，第1組工藝參數為原始的M250P1焊接工藝參數，在第一輪試驗中，已經對其焊接接頭做過詳細分析，焊縫中存在裂紋，焊接接頭韌性較差。本次主要分析第2、3和4組焊接接頭組織性能。

2 試驗結果與分析

2.1 接頭宏觀形貌分析

在第2組焊接工藝參數下得到的焊接接頭橫截面宏觀形貌如下表所示：

從上圖可以看出，焊縫上寬下窄，接頭上下均有一小部分余高，對焊接接頭不同區域寬度或者高度進行測量，測量結果如下表所示：

通過上表可知，隨著后加熱器的功率逐漸加大，焊縫上部寬度逐漸增加，熱影響區寬度逐漸增加，熔核區寬度逐漸減小。焊縫下部的寬度在加熱器為24.2Kw時最寬，熔核區寬度寬度同時也最寬。

后加熱器主要是采用高頻感應加熱的形式，緊跟焊接激光頭，在焊縫上下表面同時加熱，使焊后焊縫保溫一段時間。通過焊后保溫措施，整個焊縫的溫度沒有很快的冷卻，處于一種焊后回火狀態。

隨著加熱器功率的增大，焊后保溫溫度逐漸升高，熱影響區的溫度下降緩慢，在焊縫上表面的寬度逐漸增加，一部分處于熔核區和熱影響區交界的熔核區組織在保溫過程中轉變成熱影響區組織。

2.2 接頭顯微組織分析

對2、3、4號焊接接頭進行顯微組織分析，相對于1號焊接接頭，此3個焊接接頭內均沒有發現明顯的顯微裂紋。顯微組織如下圖所示：

從上圖可以看出，3個焊接接頭熔核區內均有少量粗大貝氏體組織，這主要是焊后保溫時，使貝氏體內的碳化物從晶體內向晶界擴散，同時自身開始長大。3#試樣焊縫區內還發現有少量的鐵素體組織，如下圖所示：

這主要是由于晶體內的碳化物完全擴散時，此晶體就成為了鐵素體，這些粗大的貝氏體和少量的鐵素體在一定程度上提高了焊接接頭的韌性。

對焊接接頭進行SEM能譜掃描分析，如下圖所示：

從上圖可以看出，本次焊接接頭內[P]元素分布相對均勻，在晶界上沒有發現明顯的偏析，說明焊后保溫能夠有效控制磷偏析情況。

3 小結

1）采用調整后焊接工藝參數進行焊接M250P1，使焊接接頭韌性明顯提高，保證了酸洗連軋生產的順行；

2）從顯微組織上看，后加熱器功率在22～26.2kw時，焊接接頭熔核區均沒有發現裂紋，熔核區內出現少量鐵素體，在一定程度上提高了接頭的韌性。

3）縮小接頭間隙，提高焊縫飽滿的同樣有利于焊接接頭強度的提高。