【正文】 時發(fā)生開裂，裂紋產(chǎn)生于熔合線靠近母。面彎全部發(fā)生斷裂，最大彎曲角度不超過120176。δ=4d背彎3完好3. 試驗結(jié)果分析背彎彎至180176。表316 焊接接頭彎曲試驗第二組試驗結(jié)果Tab. 316 Results of the 2nd Test of bend for welded joint 彎曲結(jié)果彎曲標準面彎1和2彎曲到75176。完好試驗二：坡口形狀及焊道分布如圖316所示： 圖316 焊接接頭彎曲試驗第二組試驗坡口形狀及焊道 Groove and pass of the 2nd bend test for welded joint試驗條件及工藝參數(shù)和試驗結(jié)果分別見表313－16。δ=4d2彎曲至120176。表314 焊接接頭彎曲試驗第一組試驗結(jié)果Tab. 314 Results of the 1st Test of bend for welded joint彎曲結(jié)果彎曲標準面彎1彎曲至90176。試驗工藝參數(shù)及試驗結(jié)果分別見表31314。3）試樣的制備試樣采用機械加工方法，制備方法及要求參照GB265389進行。1. 試樣的制備1） WELDOX960高強鋼接頭彎曲試驗的試樣如圖314所示： 圖314焊接接頭彎曲試驗試樣圖 Test piece of bend test for welded joint 2）樣坯的截取橫彎試樣垂直于焊縫軸線截取，機械加工后，焊縫中心線應位于試樣長度的中心。因此采用對接接頭時，預熱75℃，～，層間溫度80～85℃，單道蓋面并且焊后直接空冷的工藝參數(shù)可以保證接頭σs和σb的值都較高。(a)(b)100μmweldHAZ25μm (c)25μm(d)25μm 圖313接頭微觀組織形貌 Microstructure of welded joint綜合以上分析可知，WELDOX960高強鋼焊接中應嚴格控制熱輸入。是接頭強韌化的重要保證。圖313（a）為焊縫與HAZ在100倍下觀察到的形貌，圖左側(cè)為焊縫，焊縫組織形態(tài)為細小的柱狀晶，晶體從焊縫兩側(cè)向焊縫中心生長，并與在焊縫中部沿焊縫長度方向生長的柱狀晶相遇；圖（b）是焊縫在400倍下的形貌，圖（c）（d）分別為HAZ細晶區(qū)和粗晶區(qū)在400倍下的觀察到的微觀組織。所有這些現(xiàn)象都表明接頭抗拉強度高，韌性好。斷口中心的纖維面是由細小的韌窩群組成，另外有少量的大型韌窩，在擴展過程中經(jīng)歷了較大的塑性變形。熱影響區(qū)軟化區(qū)為接頭的薄弱環(huán)節(jié)；另外熱影響區(qū)有相對明顯的縮頸變形，這是由于熱影響區(qū)的軟化造成的。因此接頭的強度與母材的強度，焊材的抗拉強度，熔合區(qū)的組織等都有關(guān)系。在接頭橫截面積一定的情況下，軟化層越窄，徑向應力就越大，軟化層塑性變形就越困難，從而使接頭強度上升。由于軟化帶很窄，在承載過程中相當于一塊彈性體，當接頭受拉伸時，軟化層進入塑性狀態(tài)，高強母材仍處于彈性狀態(tài)，母材對軟化層的塑性變形具有拘束作用，使軟化層處于三向應力狀態(tài)，即接觸強化效應。～%，%。WELDOX960高強鋼在焊接過程中，由于熱循環(huán)的作用，在過熱區(qū)存在不同程度的軟化現(xiàn)象，但是該軟化區(qū)對于接頭的強度而言卻并沒有太大的損害。拉伸試驗結(jié)果見表312：表312焊接接頭拉伸試驗第二組試驗結(jié)果Tab. 312 Results of the 2nd tensile test for welded joint測 試 結(jié) 果21222324平 均 值屈服強度（N/mm2）930905935845抗拉強度（N/mm2）9789751030965987延伸率δ（%）3. 試驗結(jié)果分析比較兩組試驗結(jié)果可以明顯發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整工藝，%，%，延伸率降低6%，這說明熱影響區(qū)的軟化在一定程度上對接頭的強度是有影響的。具體改進方案如下：a) 控制層間溫度不超過85℃；b) 采用單道蓋面；c) 焊后直接空冷；2. 第二組焊接接頭拉伸試驗試驗內(nèi)容及結(jié)果試板尺寸：300mm180mm12mm，坡口形狀及焊道分布如圖312所示：圖312第二組焊接拉伸試驗坡口形狀及焊道分布 Groove and pass of the 2nd tensile test for welded joint第二組試驗條件及焊接工藝參數(shù)見表311。表310焊接接頭拉伸第一組試驗結(jié)果Tab. 310 Results of the 1st tensile test for welded joint 測 試 結(jié) 果1112平 均 值屈服強度（N/mm2）830880855抗拉強度（N/mm2）890940915延 伸 率δ/（%）第一組試驗測得接頭的抗拉強度較SSAB公司給定的強度值小，原因可能是：①打底焊時沒有完全焊透；②熱輸入太大，使軟化區(qū)寬度增加，并且軟化區(qū)的部位也隨熱輸入的增加而遠離熔合線；③層間溫度太高；④焊后后熱延長了t8/5，擴大了熱影響區(qū)的軟化。試驗焊接工藝參數(shù)及試驗結(jié)果分別見表39，3－10。1. 接頭拉伸試驗第一組試驗內(nèi)容及試驗結(jié)果試板尺寸: 150mm175mm12mm，坡口形狀及焊道分布見圖311。結(jié)合裂紋率試驗結(jié)果可以充分證明在該試驗條件下，WELDOX960高強鋼配合EDFK 1000MAG焊絲焊后搭接接頭的焊接冷裂敏感性小，接頭可以滿足構(gòu)件服役條件的要求。第一道試驗焊縫：TSN=4(δ+δ1)/25第二道焊縫：TSN=4（2δ+δ1）/252. 試驗結(jié)果分析觀察試樣的表面沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，試樣裂紋率C1 和C2均為0（）。焊后置于室溫48小時后如圖38（b）進行解剖，并在光學顯微鏡下檢測焊縫跟部和HAZ的裂紋。首先焊接拘束焊縫，待拘束焊縫完全冷至室溫后將試件放在隔熱平臺上焊接試驗焊縫，先焊接試驗焊縫1，待試驗焊縫1完全冷至室溫后焊接試驗焊縫2。試板的尺寸及焊縫分布如圖38所示：(a) （b） 圖38 WELDOX960高強鋼搭接接頭（CTS）焊接裂紋試驗 Controlled thermal severity cracking test of WELDOX960焊前要求上板試驗焊縫的兩個端面必須進行機械切削加工，上下板接觸面及試驗焊縫附近的氧化皮、油、銹等均要打磨干凈。1. 試驗內(nèi)容 《焊接性試驗 搭接接頭（CTS）焊接裂紋試驗方法》對WELDOX960高強鋼的焊接冷裂敏感性進行評價[22]。焊接中可以通過增大冷卻時間t8/5降低HAZ的最高硬度，但是過分延長t8/5會使HAZ在高溫停留時間太長，從而使晶粒粗化，第二相析出等，所以主要通過控制熱輸入，配合焊前預熱和焊后緩冷等工藝，實現(xiàn)控制HAZ硬度，又不使HAZ晶粒脆化的目的。Ⅴ區(qū)峰值溫度對應回火區(qū)，該區(qū)域組織為回火索氏體和回火馬氏體，另外有少量的鐵素體和珠光體，韌性好，硬度略有回升并趨向于母材的強度。Ⅲ區(qū)為淬火細晶區(qū)，該區(qū)域峰值溫度為Ac3以上100℃左右，奧氏體化晶粒來不及完全長大，冷卻后形成細小的板條馬氏體和、針狀和粒狀貝氏體，晶粒細小，對應強度值略有上升；Ⅳ區(qū)為不完全淬火區(qū)，對應峰值溫度800℃左右，因為該區(qū)域只有部分組織奧氏體化，而且由于在Ac1以上溫度停留時間較短，奧氏體成分均勻化不充分，碳化物不能充分溶解，形成的奧氏體成分低于平衡成分，冷卻時，未飽和的奧氏體在溫度下分解，使該區(qū)組織為未溶解的鐵素體、碳化物和奧氏體分解產(chǎn)物。Ⅱ區(qū)為淬火粗晶區(qū)，該區(qū)域的峰值溫度一般在Ac3以上200～300℃左右。圖36 WELDOX960熱影響區(qū)最高硬度分布曲線 Curve of hardness of HAZ of WELDOX9603. WELDOX960高強鋼組織對硬度分布的影響WELDOX960高強鋼HAZ熔合線附近硬度值的變化趨勢如圖37所示。另外由前面的分析可知，熱輸入太大時容易引起HAZ脆化，導致接頭韌性下降。軟化區(qū)位于距離熔合線約1mm處；2試樣熱影響區(qū)最高硬度為393HV100,軟化率很小。1試件尺寸為30 mm15mm, 2試件尺寸為40 mm15mm，試樣斷面經(jīng)過研磨后進行腐蝕，以顯示出熔合線，然后如圖35所示，畫一條與融合線相切且平行于試板軋制表面的直線，在切點（O點）兩側(cè)各定7個以上的點作為硬度測定點，并在室溫下測定。10mm的焊縫，焊接規(guī)范見表37。 1. 試驗內(nèi)容及條件熱影響區(qū)最高硬度試驗（Hardness Test for Welds）《焊接性試驗　焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法》的要求[21],對WELDOX960高強鋼接頭熱影響區(qū)的硬化情況進行試驗。為便于計算，通常將HVmax視為材料碳當量（Ceq）和HAZ在特定溫度下的冷卻速度或特定溫度區(qū)間的冷卻時間的函數(shù)。焊接熱影響區(qū)（HAZ）的最大硬度HVmax，作為金屬材料焊接性的一項評定指標，其應用價值在于可以由給定的焊接工藝條件和規(guī)范參數(shù)估算被焊材料熱影響區(qū)的最高硬度，以此推斷其冷裂傾向和拉伸性能；根據(jù)給定材料的允許最大硬度來確定焊接、焊前預熱乃至焊后熱處理的工藝規(guī)范[12]。因此在生產(chǎn)中要嚴格控制焊接熱輸入，以減小鋼材的冷裂敏感性。比較3試樣和4試樣試驗結(jié)果，結(jié)合圖3－3（a）可以發(fā)現(xiàn)，在對接接頭中，當熱輸入太大時()，接頭冷卻速度減慢，接頭相變疊加內(nèi)應力增大，同時也使半熔化區(qū)奧氏體晶粒粗化。 由于斜Y型坡口焊接裂紋試驗拘束度很大，根部尖角又容易形成應力集中，所以試驗條件比較嚴苛，一般認為在這種試驗中若裂紋率不超過20%時實際結(jié)構(gòu)焊接時就不致發(fā)生裂紋[120]。然后沿焊縫長度方向均勻截取六段，檢查五個斷面的裂紋情況。 圖34斜Y型坡口焊接裂紋試驗試樣尺寸及坡口形狀 Test piece of Ygroove cracking test 表35斜Y型坡口試驗試驗工藝參數(shù)及試驗結(jié)果Tab. 35 Parameters and result of Ygroove cracking test 編號預熱溫度/℃焊接電流/A電弧電壓/V熱輸入/（KJ/mm） 115240272502402737524027475240275100240272. 試驗結(jié)果分析48小時后對試驗焊縫進行裂紋檢測，發(fā)現(xiàn)1試板試驗焊縫開裂，裂紋貫穿整個焊縫。焊接完成后，置于通風的地方空冷48小時后對試驗焊縫進行裂紋的檢測和解剖。試驗焊縫采用單道焊。首先焊接拘束焊縫，采用雙面焊接，焊后在空氣中自然冷卻12小時后開始焊接試驗焊縫。1. 試驗條件及試驗結(jié)果《焊接性試驗　斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》評定WELDOX960高強鋼的冷裂傾向[18]。斜Y型坡口焊接裂紋試驗(Test of Ygroove cracking test)，通常稱為“小鐵研裂紋試驗”，是一種在工程中運用非常廣泛的試驗方法，適合于研究碳素鋼和低合金鋼熱影響區(qū)的冷裂敏感性以及焊條和母材組合的冷裂傾向，也可以作為制定焊接工藝參數(shù)的方法之一。 WELDOX960高強鋼抗裂性試驗結(jié)果及分析評定鋼材的冷裂性，確定防止冷裂產(chǎn)生的最低預熱溫度和熱輸入下限，對于保證高強鋼焊接質(zhì)量及使用性能至關(guān)重要。3) 使用焊接性試驗：焊縫和焊接接頭力學性能試驗，焊接接頭韌性試驗，特殊要求試驗。2) 工藝焊接性試驗：焊接裂紋敏感性試驗，焊接接頭金相試驗，焊接接頭硬度試驗，焊接接頭無損檢驗。1) 基礎(chǔ)試驗：母材的化學成分分析，母材的力學性能試驗（拉伸，彎曲，沖擊），母材缺陷檢驗。當熱輸入增大時，由于焊接接頭的過熱容易導致熱影響區(qū)粗晶脆化；當為防止產(chǎn)生冷裂紋測出的熱輸入下限高于為防止接頭脆化測出的熱輸入上限時，考慮采取焊前預熱，焊后緩冷等工藝措施。抗裂性試驗確定熱輸入的下限。包括確定焊接方法、焊接材料、焊接參數(shù)、焊接工藝措施（如焊前預熱，焊后后熱等），以便在經(jīng)過焊接工藝評定試驗評定合格后，應用于焊接產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的制造。2） 研制和開發(fā)新型的焊接材料。表33 EDFK1000的化學成分Tab. 33 Chemical position of EDFK 1000元素CSiMnCrMoNi含量(wt%)表34 EDFK 1000機械性能Tab. 34 Mechanical properties of EDFK 1000標準值實測值屈服強度 Rs (N/mm2)≥885965拉伸強度 Rm (N/mm2)≥9401010延 伸 率（L0=5d0）≥14%%沖擊功(Akv)(ISOV)RT≥7020℃≥47 試驗設(shè)備及儀器試驗用OTC DYNA AUTO XC500型焊機；焊接電源采用直流反接；保護氣體Ar（80%）+ CO2(20%)；測溫儀為SWK2型。焊接材料與鋼板構(gòu)成了低強度匹配。對于低合金高強鋼，適當降低焊縫強度可以降低接頭拘束應力從而減輕熔合區(qū)的負擔，有利于降低根部裂紋的生成傾向。焊接低合金高強鋼時，焊材的選擇不是要求具有與母材同樣的強度，而是應從“等韌性”的原則選擇焊條。其它工藝參數(shù)見表3－2。從圖33也可以看出，搭接接頭熱輸入的變化對t8/5影響要大的多。Ⅰ＋Ⅱ－焊接規(guī)范選擇區(qū)域， A－未熔透區(qū)，B－裂紋區(qū)，C－HAZ脆化和軟化區(qū)，D－HAZ軟化區(qū)。在本試驗中，初步擬定焊接方法采用Ar+CO2混合氣體保護焊