CRH6轉(zhuǎn)向架異質(zhì)鋼材焊接接頭組織研究

武秀媛 吳向陽 齊維闖 段衛(wèi)軍 張世欣

(南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266000)

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

構(gòu)架用鋼用SMA490BW 板材（厚度16mm），Q345C 鍛板（厚度16mm）。參照GB/T 19869.1-2005 標(biāo)準(zhǔn)，焊接工藝評定試驗的焊接接頭形式為全焊透的板—板。

1.2 試驗方法

1.2.1 焊接工藝試驗

本試驗采用手工MAG 焊，對接試板坡口角度60°，坡口間隙2mm，鈍邊尺寸1mm。焊接試板編號1～5。焊后試板采用熱處理工藝進(jìn)行去應(yīng)力退火

1.2.2 無損檢測

焊接試板完成后，基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢驗和無損檢驗，其中無損檢驗方法采用MT 檢測焊件表面裂紋，采用UT 檢測焊件內(nèi)部缺陷。

1.2.3 破壞性檢驗

破壞性檢驗包括拉伸、彎曲、沖擊、硬度以及焊縫宏觀與微觀組織分析。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 焊接接頭常規(guī)力學(xué)性能

SMA490BW 鋼材與Q345C 鍛件之間的異質(zhì)板材對接焊的接頭經(jīng)退火處理后力學(xué)性其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能要求。拉伸試樣破斷在遠(yuǎn)離焊縫的Q345C 一側(cè)的母材上。側(cè)彎試樣經(jīng)180°彎曲后，拉伸面無裂紋。在-40℃～+20℃試驗溫度范圍內(nèi)，焊縫及兩側(cè)的熱影響區(qū)（HAZ）沖擊功也都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的27J，其中SMA490BW 一側(cè)HAZ 的沖擊功要高于Q345C 一側(cè)HAZ 的沖擊功。需要注意的是：Q345C 一側(cè)HAZ 在-40℃的沖擊試驗數(shù)據(jù)較為分散，最低沖擊功僅為42J，滿足27J 的標(biāo)準(zhǔn)要求。

對接接頭維氏硬度HV10 測試結(jié)果表明，在SMA490BW 板材與Q345C 鍛件板材異質(zhì)鋼材對接接頭中，焊縫、熱影響區(qū)及母材的硬度分布較為均勻，最高硬度位于鄰近熔合線的焊縫兩側(cè)HAZ 內(nèi)，分別為220HV10 和266HV10，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

2.2 焊接接頭宏觀形貌與微觀組織

觀察焊接接頭的外觀形貌，焊縫表面沒有咬邊、表面氣孔及裂紋等缺陷，對接接頭完全熔透。觀察焊縫橫截面可知，對接接頭的焊道之間和焊道與母材HAZ 之間熔合良好。觀察微觀組織可知，焊縫組織為柱狀結(jié)晶的鐵素體和晶內(nèi)針狀鐵素體及少量珠光體和貝氏體；熔合區(qū)及HAZ過熱區(qū)組織為沿晶析出的塊狀先共析鐵素體及晶內(nèi)細(xì)條狀鐵素體和少量貝氏體及珠光體。在HAZ 過熱區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)晶粒粗大的維氏組織，因此從微觀組織分析角度來說，所選焊接工藝參數(shù)是基本合適的。

3 結(jié)論

（1）在本MAG 焊接工藝參數(shù)條件下，Q345C/SMA490BW 異質(zhì)板材對接焊接接頭，經(jīng)退火處理后，其強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性、硬度等力學(xué)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)值。焊接接頭的拉伸試樣均破斷在遠(yuǎn)離焊縫的母材金屬中。在-40℃試驗環(huán)境下，焊縫及熱影響區(qū)（HAZ）的沖擊功也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的27J，但在Q345C 一側(cè)HAZ 的沖擊試驗數(shù)據(jù)較分散，最低沖擊功42J。

（2）Q345C/SMA490BW 異質(zhì)板材對接焊接接頭，焊縫表面成型良好，沒有咬邊、裂紋、未熔合等缺陷。焊縫組織為柱狀結(jié)晶的鐵素體和針狀鐵素體+少量珠光體及少量貝氏體，熔合區(qū)及HAZ 過熱區(qū)組織為沿晶析出的塊狀先共析鐵素體及晶內(nèi)細(xì)條狀鐵素體+少量貝氏體及少量珠光體，沒有發(fā)現(xiàn)晶粒粗大的維氏組織或其它脆性組織，表明焊接工藝評定試驗所確定的焊接工藝參數(shù)基本合適。

［1］陳丙森，等.焊接手冊 第2 卷[M].3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］EN895，金屬材料焊縫破壞試驗：橫向拉伸試驗[S].

［3］EN910，金屬材料焊縫破壞試驗：彎曲試驗[S].

［4］EN1321，金屬材料焊縫破壞試驗：金相試驗[S].

［5］EN571-1，無損檢驗：滲透檢驗[S].

［6］EN1435，焊縫無損檢測：焊接接頭射線檢查[S].

［7］周振豐.焊接冶金學(xué)（金屬焊接性）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.