焊接工艺对高强度低合金钢力学性能及微观结构的影响



焊接工艺对高强度低合金钢力学性能及微观结构的影响

高强度低合金钢（HSLA）易于通过各类熔焊工艺来完成焊接。但是，此类熔焊钢易产生如冷裂、残余应力、扭曲和疲劳损伤等问题。但这些问题可通过如摩擦搅拌焊（FSW）的固态焊接工艺消除。针对使用手工电弧焊（SMAW）、惰性气体保护焊（GMAW）和FSW的海军级HSLA焊接接头的力学性能（拉伸、冲击、硬度）和微观结构特征进行比较评估，得出了以下结论。

（1）在3种焊接工艺中，使用FSW工艺制造的焊接接头强度更高，相较其它焊接工艺，其焊接接头强度值可提高约13%。

（2）在3种焊接工艺中，采用GMAW工艺制造的焊接接头冲击韧性最高，其相较FSW焊接工艺提高28%，相较SMAW焊接工艺提高了10%左右。根据焊接区微观结构分析，马氏体-奥氏体（MA）成分和贝氏体铁素板条的存在是GMAW工艺使产品韧性增强的关键原因。

（3）FSW接头（硬度410HV）搅拌区的硬度高于热影响区和BM（母材）区。这是因为搅拌区发生了严重的塑性变形和连续动态再结晶，FSW工艺局部加热和快速冷却的特点使搅拌区的硬度较高。

此外，使用FSW工艺可消除使用熔焊工艺时存在的问题，且相比GMAW焊接工艺和SMAW焊接工艺，FSW工艺焊接的接头有着优越的力学性能。

刊名：Defence Technology（英）

刊期：2015年第11期

作者：S. Ragu Nathan

编译：苗志慧