【正文】 組織為粗大的過熱組織與鑄態(tài)柱狀晶。由于焊接熱影響區(qū)中不同的部位經(jīng)歷了不同的焊接熱循環(huán)，距熔合區(qū)越近，加熱的峰值溫度越高，加熱速度和焊接冷卻速度也越大，所以焊后熱影響區(qū)的現(xiàn)組織、性能變化很大。焊接時(shí)在靠近熔合線的焊接熱影響區(qū)，其焊接熱循環(huán)峰值溫度達(dá)到1100℃以上，金屬處于嚴(yán)重過熱狀態(tài)，晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大，在焊后空冷條件下會(huì)得到粗大的淬火組織馬氏體或貝氏體。與E=9KJ/cm的CGHAZ相比，原奧氏體大角度晶界依然保留下來，但奧氏體晶粒尺寸增大。完全淬火細(xì)晶區(qū)相當(dāng)于不易淬火鋼的正火區(qū)，其熱循環(huán)峰值溫度比粗晶區(qū)低，處于稍高于AC3的溫度，溫度在升高過程中，組織完全奧氏體化，但是溫度并不太高，奧氏體組織沒有過熱長(zhǎng)大，冷卻時(shí)形成細(xì)小的馬氏體組織。該區(qū)域熱循環(huán)峰值溫度處于 AC1～ AC3之間，在快速加熱條件下，鐵素體很少溶入奧氏體，而珠光體、貝氏體、索氏體等轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。 不完全淬火區(qū)組織。3）回火區(qū)如果母材在焊前是調(diào)質(zhì)狀態(tài)，除了上述的完全淬火和不完全淬火區(qū)之外，在焊接熱影區(qū)內(nèi)，熱循環(huán)溫度低于AC1 以下的區(qū)域的組織，還可能發(fā)生不同程度的回火，稱為回火區(qū)。在不同的熱輸入下焊縫的拉伸強(qiáng)度都均高于母材在室溫下強(qiáng)度值規(guī)定的最小值，說明這在這幾種熱輸入條件下焊接都是合格的。(1)焊縫低溫沖擊韌性焊接接頭焊縫的低溫（20℃）沖擊試驗(yàn)按照GBT2650的規(guī)定，在JB300沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，: 熱輸入KJ/cm缺口類型試驗(yàn)溫度（℃）沖擊吸收功（Akv /J）沖擊功平均值（Akv /J）母材實(shí)測(cè)值（ Akv /J ）9V20494433424112V205456625215V2070737772 ，焊接接頭中焊縫的低溫沖擊韌性隨著熱輸入的增加而增加，并且不管采用哪種熱輸入，焊縫的沖擊韌性都高于母材，這說明說明實(shí)驗(yàn)所使用的焊接工藝對(duì)于Q890鋼來說都是合格的。①焊縫沖擊斷口宏觀形貌分析一般而言沖擊斷口呈杯錐狀，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成。韌性斷裂一般都具有上述三個(gè)區(qū)域，根據(jù)這三個(gè)區(qū)域在整個(gè)斷口平面中所占的比例可以判斷材料沖擊韌性的好壞。其中（a）、（b）為焊接熱輸入為9 kJ/cm時(shí)焊縫的沖擊斷口的裂紋擴(kuò)展前期和裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)候的沖擊斷口形貌；（c）、（d）分別為熱輸入為12 kJ/cm時(shí)焊縫的沖擊斷口區(qū)形貌；（e）、（f）分別為熱輸入為15 kJ/cm時(shí)焊縫的沖擊斷口區(qū)形貌。從圖我們還能發(fā)現(xiàn)當(dāng)E=9KJ/cm時(shí)，圖（b）所示，斷口放射區(qū)的微觀形貌主要為河流花樣的解理面，但是隨著熱輸入的增加，當(dāng)E=12 KJ/cm時(shí)，在撕裂棱上已經(jīng)開始有韌窩的出現(xiàn)，當(dāng)E增大的15KJ/cm時(shí)，如圖（f）所示，撕裂棱變得越來越少，但是在撕裂棱上的韌窩數(shù)量變得越來越多，且越來越密集。韌性隨著熱輸入增大而增大，從組織方面解釋，由于熱輸入較小的時(shí)候，冷卻速度快，形成的組織為馬氏體，但是隨著熱輸入的增加，熱影響區(qū)組織會(huì)出現(xiàn)貝氏體組織，并且還會(huì)不斷的增多，所以隨著熱輸入的增加，韌性會(huì)不斷的增大。其中（a）、（b）為焊接熱輸入為9 kJ/cm時(shí)熱影響區(qū)的沖擊斷口的裂紋擴(kuò)展前期和裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)候的沖擊斷口形貌；（c）、（d）分別為熱輸入為12 kJ/cm時(shí)熱影響區(qū)的沖擊斷口區(qū)形貌；（e）、（f）分別為熱輸入為15 kJ/cm時(shí)熱影響區(qū)的沖擊斷口區(qū)形貌。所以說，隨著熱輸入的增加，熱影響區(qū)的低溫沖擊韌性在不斷的增大。從而導(dǎo)致在焊縫的縱向不同位置有不同的峰值溫度，引起不同冷卻速度，導(dǎo)致組織的晶粒大小、形態(tài)有所變化，從而導(dǎo)致了硬度的變化，所以在焊縫的縱向出現(xiàn)硬度曲線硬度值呈高低交錯(cuò)分布；此外焊縫縱向硬度由表層到根部呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是因?yàn)椋捎枚鄬佣嗟篮?，前一道焊?duì)后一道焊起到預(yù)熱的作用，而后道一焊對(duì)前道焊道會(huì)產(chǎn)生熱處理的作用，使焊縫在快冷形成的較脆硬的組織發(fā)生部分組織轉(zhuǎn)變，從而使硬度下降，而最后一道焊層沒有受到熱處理作用，所以硬度最大。在再者，由宏觀照片還可以看出熱輸入越大，焊接的道次與層次變小，所以在較大的熱輸入條件下，焊縫整體來說受到的熱處理作用會(huì)減少，從而使焊縫中形成的硬度較大的組。這是由于焊接過程中峰值溫度的高低會(huì)對(duì)奧氏體化和高溫下第二相粒子的溶解有著非常大的影響，并由此影響顯微組織及硬度[37]。 Q890鋼的焊接接頭經(jīng)過焊接后，對(duì)其接頭進(jìn)行顯微硬度測(cè)試，、繪圖。相對(duì)于熱輸入為9kJ/cm（（a）所示），熱輸入為12 kJ/cm時(shí)（（c）所示），斷口中的韌窩不僅直徑要大的多，而且深度非常大，說明在起裂時(shí)熱輸入為12 kJ/cm的試樣要經(jīng)歷更大的塑形變形，低溫沖擊韌性要更好，熱輸入為15KJ/cm時(shí)的斷口中，雖然韌窩沒有熱輸入為12時(shí)的大，但是在（e)中，韌窩分布更密集，韌窩分布沒有方向性，且在韌窩內(nèi)壁比較粗糙，所以熱輸入為15KJ/cm時(shí)熱影響區(qū)的韌性要大于熱輸入為12時(shí)的韌性。（a）E=9KJ/cm （b） E=12KJ/cm（c）E=15KJ/cm，在不同的熱輸入條件下，熱輸入較大所對(duì)應(yīng)的熱影響區(qū)，相比與較小的熱輸入，斷口平面中剪切唇與纖維區(qū)較多，而放射區(qū)在斷口中所占的比例相對(duì)較小，這說明熱輸入較大時(shí)的熱影響區(qū)和焊縫在斷裂之前發(fā)生了一定的塑性變形，所以韌性比較高；與之相反當(dāng)熱輸入較小時(shí)，觀察其熱影響區(qū)的沖擊斷口形貌，可以發(fā)現(xiàn)其表面較為平整，整個(gè)斷口平面比較平整光滑，放射區(qū)所占比例較大，纖維區(qū)與剪切唇所占的比例很小，從圖（a）、（b）、（c）中可以看出，圖（a）中放射區(qū)的比例約占到斷口的30%，圖（b）中放射區(qū)的比例約占到斷口的20%，圖（c）中放射區(qū)的比例約占到斷口的10%，所以熱輸入越大的試樣，在斷裂前塑性變形越多，因此熱輸入較大的時(shí)候，接頭熱影響區(qū)的沖擊功大，低溫沖擊韌性也比越好。（2）熱影響區(qū)低溫沖擊韌性焊接接頭熱影響區(qū)的低溫（20℃）的沖擊試驗(yàn)按照GBT2650的規(guī)定，在JB300沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，： 熱影響區(qū)沖擊吸收功熱輸入KJ/cm缺口類型試驗(yàn)溫度（℃）沖擊吸收功（Akv /J）沖擊功平均值（Akv /J）母材實(shí)測(cè)值（ Akv /J ）9V20655733545212V206777857915V2083919694，隨著熱輸入從9kJ/cm增加到15 kJ/cm，焊縫熱影響區(qū)的韌性在不斷的增加，且都大于母材。刻面上有復(fù)雜的河流花樣、小的解理臺(tái)階，并存在很大的撕裂棱如（b）、（d）、（f）所示。 （a） E=9KJ/cm （b） E=12KJ/cm（c）E=15KJ/cm 不同熱輸入的焊縫沖擊斷口宏觀形貌，在不同的熱輸入條件下，熱輸入較大時(shí)的焊縫端口微觀形貌（如E=15KJ/cm），比熱輸入較小（如E=9KJ/cm）時(shí)的斷口平面具有較多的剪切唇與纖維區(qū)域，而放射區(qū)在斷口中所占的比例較小，這說明熱輸入較小時(shí)焊縫在斷裂之前發(fā)生了一定的塑性變形，所以韌性比較高；與之相反當(dāng)熱輸入較小時(shí)，觀察其焊縫金屬的沖擊斷口形貌，可以發(fā)現(xiàn)其表面較為平整，整個(gè)斷口平面比較平整光滑，放射區(qū)所占比例較大，纖維區(qū)與剪切唇所占的比例很小，從圖（a）、（b）、（c）中可以看出，圖（a）中放射區(qū)的比例約占到斷口的35%，圖（b）中放射區(qū)的比例約占到斷口的30%，圖（c）中放射區(qū)的比例約占到斷口的20%，所以熱輸入越大的試樣，在斷裂前塑性變形越多，因此熱輸入較大的時(shí)候，焊縫的沖擊功大，低溫沖擊韌性也比越好。表面光滑，與拉伸軸呈45176。從組織方面講，這是由于焊接熱輸入較小的時(shí)候，冷卻速度快，形成的焊縫組織中有貝氏體與馬氏體存在，所以比較脆硬。說明選用的焊接工藝非常的適合Q890鋼的焊接。本此研究的中焊縫金屬的縱向拉伸性能實(shí)驗(yàn)按照GB 2282002執(zhí)行，在WE60萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。圖中亮色的島狀物為馬氏體與鐵素體的混合組織。原鐵素體保持不變，并有不同程度的長(zhǎng)大，最后形成馬氏體+鐵素體的組織，稱不完全淬火區(qū)。伴隨析出的碳化物細(xì)小而彌散，以固溶形式存在于馬氏體中[35]。由上述可知：Q890鋼CGHAZ的馬氏體組織隨焊接線能量的變化而演變的趨勢(shì)是:隨著線能量增大，高溫停留時(shí)間延長(zhǎng)，t8/5相應(yīng)增加，冷卻速度降低，原奧氏體晶粒及板條馬氏體晶粒尺寸都有所增大，同時(shí)伴隨有少量貝氏體出現(xiàn)。 （a） 9KJ 淬火粗晶區(qū)顯微組織 （b） 12KJ淬火粗晶區(qū)顯微組織 （c） 15KJ 淬火粗晶區(qū)顯微組織 過熱區(qū)組織為板條馬氏體，呈等軸狀；當(dāng)E=9KJ/cm時(shí)，冷卻速度較快，在CGHAZ可以觀察到原始奧氏體晶界的粗大輪廓和大角度晶界，原奧氏體晶粒內(nèi)部幾乎全部為細(xì)板條狀的馬氏體，且某一板條束被其他板條束所截?cái)?，使其不能穿過整個(gè)奧氏體晶粒。1） 完全淬火粗晶區(qū)完全淬火區(qū)中的粗晶區(qū)相當(dāng)于不易淬火鋼的過熱區(qū)，是焊接接頭最薄弱的部位，該區(qū)晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大，韌性顯著下降，研究該區(qū)域的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，確定組織轉(zhuǎn)變與焊接工藝條件之間關(guān)系，對(duì)于預(yù)測(cè)接頭力學(xué)性能并控制焊接質(zhì)量至關(guān)重要，隨著線能量增大，粗晶區(qū)高溫停留時(shí)間較長(zhǎng)，由于高溫時(shí)缺少穩(wěn)定的第二相粒子， 晶粒長(zhǎng)大不受限制而非常粗大[34]。從圖中還可以看出隨著線能量的增加，垂直于熔合線的柱狀晶有不斷變寬的趨勢(shì)，而且晶粒也有長(zhǎng)大的趨勢(shì)。是焊接接頭中機(jī)械性能最差的薄弱部位，會(huì)嚴(yán)重影響焊接接頭的質(zhì)量，所以研究熔合區(qū)的微觀組織有著重要的意義。這是由于錳降低奧氏體向鐵素體的相變溫度。1 2 夾雜物誘導(dǎo)形核 Spectrum 1 Spectrum 2（a） 9KJ/cm焊縫夾雜物能譜分析34 感生形核 Spectrum 1 Spectrum 2（b） 12KJ/cm焊縫夾雜物能譜分析 焊縫組織及組織中夾雜物能譜分析 焊縫夾雜物能譜分析結(jié)果(wt/%)OAlSiTiMnFe1——2——34—。（3）焊縫中的鐵素體形核機(jī)制有學(xué)者[13]通過研究指出，夾雜物在其附近引起的較大應(yīng)變能是針狀鐵素體形核的一個(gè)重要因素。GHS90焊絲中合金元素增多，從而使焊縫的淬硬性增加，奧氏體穩(wěn)定性增加，高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物被完全抑制，奧氏體晶粒邊界清晰可見，更易于貝氏體的形核所以當(dāng)焊接熱輸入較小時(shí)，奧氏體晶粒尺寸小，焊縫單位體積奧氏體邊界上的形核質(zhì)點(diǎn)數(shù)量相對(duì)增多，從而在焊縫中形成了較多的貝氏體組織并伴隨有馬氏體組織，當(dāng)奧氏體晶粒尺寸增大，晶內(nèi)形核質(zhì)點(diǎn)數(shù)量相對(duì)增多，形成以針狀鐵素體為主、奧氏體邊界有少量貝氏體的焊縫組織。（a）E= 9kJ/cm低倍焊縫組織形態(tài) （b）E=9kJ/cm高倍焊縫組織形態(tài)（c）E=12kJ/cm低倍焊縫組織形態(tài) （d）E=12kJ/cm高倍焊縫組織形態(tài) （e） E=15kJ/cm低倍焊縫組織形態(tài) （f）E=15kJ/cm高倍焊縫組織形態(tài) 焊縫微觀組織（a）、（c）、（e）對(duì)比分析還可以知道，當(dāng)焊接線能量為9KJ/cm時(shí)，柱狀晶寬度約為119μm，當(dāng)焊接線能量為12KJ/cm時(shí)，柱狀晶寬度約為152μm，當(dāng)焊接線能量為15KJ/cm時(shí)。從低倍的微觀組織可以看出焊縫的柱狀晶形態(tài)，從高倍的組織觀察可知，焊縫組織在二次固態(tài)相變時(shí)主要轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧铊F素體（AF），并伴有少量先共析和粒狀貝氏體。二次顯微組織的形態(tài)與組成與焊接熱輸入、焊接形式、焊接材料等有很大的關(guān)系。其賦予Q890鋼優(yōu)良的強(qiáng)度與韌性。（a） Q890鋼的金相組織 （b）、Q890鋼掃描電鏡組織 ，并且伴有細(xì)小的碳化物析出。理論計(jì)算的熱影響區(qū)寬度與宏觀金相試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果基本一致。通過宏觀圖片的觀察我們還可以了解多層多道焊的焊道層次，焊縫的組織為明顯的柱狀晶，且柱狀晶是沿著垂直熔池壁或前一焊道長(zhǎng)大，另外，從圖中可以清楚的知道熔合線位置，并且大體了解熱影響區(qū)的寬度，當(dāng)熱輸入為9 kJ/，熱輸入12 kJ/，熱輸入15 kJ/。測(cè)試時(shí)的條件：加載力300g、加載飽和時(shí)間為15秒。因此，測(cè)定焊接接頭硬度的分布情況不僅可以間接反映接頭各部分強(qiáng)度的大小，還可以大致對(duì)其組織的變化有一定的了解。實(shí)驗(yàn)在JB300沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。Q890鋼焊接接頭拉伸試驗(yàn)在WE60型萬能材料試驗(yàn)機(jī)上，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2282002的規(guī)定進(jìn)行，本實(shí)驗(yàn)公稱直徑取d=。其主要技術(shù)參數(shù)如下：⑴分辨率：高真空模式：（30KV）；低真空模式：（30KV）；⑵低真空度：1to270Pa。本次實(shí)驗(yàn)所選用的金相顯微鏡為萊卡正立式金相顯微鏡和LAZ圖象分析軟件觀察、拍攝金相照片。所選用的腐蝕液為10%的稀硝酸酒精溶液，（即按照10ml硝酸+90ml酒精的比例進(jìn)行配制），腐蝕時(shí)間大約為610s。接頭的宏觀分析可以大致了解焊接接頭的外觀尺寸、焊縫成形與結(jié)晶形態(tài)、表面缺陷等。重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 3 熱輸入對(duì)Q890鋼焊接接頭組織極性能影響分析3 熱輸入對(duì)Q890鋼焊接接頭組織及性能影響分析 試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)采用熔化極氣體保護(hù)焊對(duì)Q890鋼板進(jìn)行焊接，焊接時(shí)選用9 kJ/cm、12 kJ/cm、15 kJ/cm 三種不同的焊接線能量，然后對(duì)不同焊接線能量的焊接接頭分別進(jìn)行組織觀察和力學(xué)性能測(cè)試。后熱處理的好處有三方面：（1）可以減少殘余應(yīng)力，（2）