【正文】 編號 畢業(yè)設計（論文） 題目 二級學院 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 時 間 重慶理工大學畢業(yè)論文 目錄目 錄摘 要 IAbstract II1 緒 論 1 1 低合金高強鋼的概述 1 低合金高強鋼的發(fā)展 21. 4低合金高強鋼的焊接研究現狀 3 焊接特點 3 接頭的組織性能研究 4 焊接工藝 5 焊縫強度匹配 內容及技術路線 7 7 82 Q890鋼焊接性分析及焊接工藝設計 10 試驗材料 10 焊接理論分析 10 11 12 12 Q890鋼的焊接工藝設計 13 焊接方法的選擇 13 焊接材料的選擇 14 坡口形式的選擇 14 預熱和層間溫度 15 焊接熱輸入量 16 163 熱輸入對Q890鋼焊接接頭組織及性能影響分析 18 試驗方法 18 18 19 19 20 20 21 21 24 35 36 434 結 論 47致 謝 48參考文獻 49文獻綜述 52重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要摘 要本文對Q890鋼進行了熱輸入分別為9kJ/cm、12kJ/cm、15kJ/cm的熔化極氣體保護焊焊接。采用金相組織觀察，顯微硬度測試、掃描電鏡、沖擊、拉伸性能測試等分析方法對不同熱輸入條件下的接頭組織、性能等進行了綜合的對比及研究。實驗結果表明，Q890鋼采用熔化極氣體保護焊，在合理的焊接規(guī)范下能得到綜合性能良好、組織穩(wěn)定的焊接接頭。不同熱輸入焊接條件下，焊縫中組織主要為針狀鐵素體、粒狀貝氏體以及馬氏體的混合組織。隨著熱輸入的增加，末道焊縫柱狀晶平均寬度增加，針狀鐵素體的數量增加，粒狀貝氏體隨之減少，馬氏體組織逐漸消失；同時焊接熱影響區(qū)各區(qū)的組織主要為馬氏體組織。隨著熱輸入的增加，粗晶區(qū)原奧氏體晶粒增大。力學性能試驗結果表明，隨著熱輸入的增大，焊接接頭的抗拉強度逐漸降低；反之焊縫與熱影響區(qū)的沖擊韌性逐漸升高，不同熱輸入下焊接接頭熱影響區(qū)硬度高于母材和焊縫，且在熔合區(qū)偏焊縫側出現硬度的谷值，而在熔合區(qū)偏母材側出現硬度峰值。隨著熱輸入的增加，焊縫區(qū)硬度隨之增大。關鍵詞：Q890鋼；熱輸入；組織；焊接性；韌性；強度II重慶理工大學畢業(yè)論文 abstractAbstractIn this paper, the heat input such as 9kJ/cm, 12kJ/cm, 15kJ/cm were used for the Q890 steel welding, and MIG welding was the method for this welding. In order to acplish this paper, I use light optical microscope, Vicker’s microhardness testing machine, electron microscope and universal testing machine to test the joints which is used different heat input and pared and analysed the results.The result show that, once the welding specifications is reasonable ,Q890 steel can be obtained a stability welded joints when using MIG welding. Even though heat input is different, the weld tissue is mainly posed of acicular ferrite, granular bainite and martensite, As the heat input increasing, the average columnar width of grain in end welds is increased, also the number of acicular ferrite is increased but granular bainite reduced, martensite gradually disappear. At the same time, organization of heat affected zone is mainly posed by martensite. As the heat input increases, the coarse grain zone prior austenite grain will increase. Mechanical test shows that with the increases of heat input, the tensile strength of welded joints is decreased。 however the toughness of weld metal and heat affected zone is increased, The hardness of HAZ higher than the base metal and weld metal in welded joint no matter how heat input it is. And at the same time in weld fusion zone which is closed the weld metal appear the hardness valley appears, on the other hand in the weld fusion zone closed base metal. As the heat input increases, the hardness of the weld zone is increased.Keywords: Q890 steel。 heat input。 microstructure。 Weldability。 toughness。 strength重慶理工大學畢業(yè)論文 1 緒論1 緒 論低合金高強鋼(簡稱HSLA鋼)是一種可用于焊接的含碳量較低的工程結構用鋼。目前我國一般如下定義低合金高強鋼：鋼中C、Mn、Si等主要的合金元素含量不超過5%，但是屈服強度一般在275MPa以上的鋼種，其具有良好的焊接性、耐腐蝕性、耐磨性，通常以帶、板、管等形式直接使用[1]。隨著科技的發(fā)展，各國工業(yè)貿易也在發(fā)生日新月異的增長。因此對于鋼的強度、韌性以及焊接性都有了極高的要求。中國鋼鐵工業(yè)協會指出，我國早期時候的鋼板多為碳素鋼，所需要的高強度一般是通過提高碳的含量來達到目的，但是隨著碳含量的提高，鋼的焊接性也將會變得越來越差。隨著社會的發(fā)展，人們對低合金高強鋼的質量和性能提出更高的要求。因此，鋼材只有向高強度和超高強度發(fā)展才能滿足日益發(fā)展的機械、船舶、高壓容器等工業(yè)需求[2]。從上世紀90年代末以來，人們開始嘗試使用低合金高強度鋼，但是由于許多行業(yè)對于低合金高強鋼鋼板的尺寸要求越來越大、質量要求越來越嚴格。因此開發(fā)更高性能的低合金高強鋼刻不容緩 [3]。低合金高強鋼的強化一般是通過固溶強化、細晶強化、位錯強化與第二相強化實現。這些都要靠微量合金元素的加入。低合金高強鋼的韌化是通過合理的熱處理而得到優(yōu)良的組織如貝氏體組織，或者得到細晶組織。保持鋼種的潔凈也可以提高低合金高強的韌性。 低合金高強鋼的概述含碳量低是低合金高強鋼的主要特點(%，)，此外其可焊性好，晶粒細小，屈服強度高。通常主要采用Nb、V、Ti等合金元素進行強韌化。低合金高強鋼具有較高的屈強比，足夠的塑性、韌性。這使得其成為近30年來發(fā)展較為迅速、生產量大、使用面廣的鋼類之一。在現代工業(yè)中，大多數的低合金高強鋼是采用先進的冶煉工藝和熱處理工藝進行生產[45]。例如通過熱控冷軋工藝來制造高要求的低合金高強鋼，其過程就是在熱軋過程中，即不僅需要對加熱溫度、軋制溫度，以及軋制壓力進行控制，而且還要在此基礎上對冷卻過程進行控制。熱控冷軋工藝不僅可以降低能耗、使生產工序簡單化，而且還可以使鋼材的綜合力學性能提高，使鋼的強度、韌性以及焊接性良好的組合，這是我們通常所說的單一的熱處理工藝所不能達到的 [6]。低合金高強鋼可以分為非調質鋼和經過淬火回火的調質鋼。一般非調質鋼是指常溫抗拉強度在600MPa以下的鋼材，調質鋼則為600MPa以上的鋼材。根據屈服強度大小，大致可以將其分為三個等級：A級：抗拉強度為290—490Mpa。主要是熱軋、控軋、正火鋼，屬于非熱處理強化鋼，應用非常廣泛；B級：抗拉強度為490—980MPa。主要是低碳調質鋼，屬于熱處理強化鋼，它既有高的強度，又有較好的塑性和韌性，可以直接在調質狀態(tài)下焊接，焊后不需要調質處理。這類鋼主要用于大型工程機械、壓力容器及潛艇制造；C級：抗拉強度為880—1176MPa。主要是中碳調質鋼，常用于強度要求很高的產品或部件，如火箭發(fā)動機殼體、飛機起落架等。由于調質、非調質鋼在強度級別上存在差異，其焊接性、焊接工藝和焊接接頭性能也有很大區(qū)別。 低合金高強鋼的發(fā)展在低合金高強鋼的研究和發(fā)展領域中，我國起步較晚。上世紀中期，我國低合金高強度鋼的生產基本是處于空白狀態(tài)，鋼板主要依賴于從國外進口。而同期，國外對于低合金高強鋼的發(fā)展和應用已基本成熟。到了70到80年代，我國開始進行控制軋制的基礎研究，對于鋼材強度的提高，不再采用提高碳的含量來增加強度，而是向鋼中添加Mn、Si、Ni、Mo、Cr、Al等合金元素，以此來提高鋼的強度，并且達到改善焊接性和耐磨性等力學性能。目前，我國的許多低合金高強鋼的生產基本上都是采用此種方法。而低合金高強鋼的使用過程中一般都需要焊接，因此對低合金高強鋼在焊接時所配套使用的焊接材料的研究已經成為當前的熱點問題之一[4]。到了80年代，我國先后開發(fā)了HG70鋼以及HG80鋼。HG70鋼和HG80鋼由于其極高的抗拉強度，特別適合制造挖掘機鏟斗、電動輪、自卸車車廂板等強度級別要求高的構件。隨著時代的發(fā)展，研究和開發(fā)焊接性良好而且便于熱處理的低合金高強鋼，已經成為時代的要求。近年來，由于改進了生產工藝、完善了加工手段，我國對于強度級別高、機械性能優(yōu)良鋼材的生產技術己基本成熟。在鋼材中增加碳和微量元素的含量可以鋼材的強度，但是按照這種方法，隨著鋼強度的提高，鋼材的韌性與焊接性會變差。在今后的十幾年中，我國將重點開發(fā)強度級別能夠達到8001500MPa的新一代產品。這一類低合金高強的晶粒非常細小，焊接時將會面臨許多嚴重問題，例如焊縫的強度、韌性差，以及熱影響區(qū)的晶粒長大等缺陷。對于新一代低合金高強鋼中存在的焊接問題，我們將從焊接特點、焊后組織性能和焊接工藝等多方面進行綜合分析解決。1. 4低合金高強鋼的焊接研究現狀 焊接特點在低合金高強鋼的焊接過程中，碳當量是成分設計的主要限制性條件之一[7] 。只有降低碳的含量，才能得到良好的焊接接頭。同時由于鋼中常常加入了多種合金元素，因此低合金高強鋼的焊接性較差。其在焊接過程中常常會出現如下缺陷[8]：①焊縫凝固裂紋，焊縫凝固裂紋屬于熱裂紋，一般出現在焊縫結晶后期，出現的原因是低溶共晶形成的液態(tài)薄膜減弱了組織晶粒間的聯結，當遇到一定的拉應力時容易產生裂紋。②焊縫韌性降低，焊縫的金屬成分是由焊材和母材共同決定，熱輸入較大時，焊縫組織為不平衡的鑄態(tài)組織，焊縫易出現強度增加，而韌性下降的情況。③低合金高強鋼在焊接過程中容易產生冷裂紋，延遲裂紋作為主要的冷裂紋，常常在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)中出現。產生延遲裂紋的條件是一定的含氫量、淬硬組織以及拘束應力。由于低合金高強鋼在焊接過程易形成馬氏體組織，也可致使冷裂紋的出現。④熱影響區(qū)的軟化，熱影響區(qū)中凡是被加熱且溫度處于回火溫度至Ac1范圍的區(qū)域，其碳化物會積聚長大而使鋼材軟化。⑤熱影響區(qū)的脆化，熱影響區(qū)的脆化主要是由于焊接時的過熱使晶粒粗化在冷卻后形成脆性組織。研究[9]指出，當在低合金高強鋼焊接接頭的影響區(qū)中出現熱淬硬的馬氏體或馬氏體＋貝氏體＋鐵素體組織時，接頭就會對氫致延遲裂紋敏感；當產生貝氏體或貝氏體＋鐵素體等非淬硬微觀組織時，接頭對氫致延遲裂紋不敏感。一般情況下，焊接冷裂紋的