1 700 MPa 級(jí)高強(qiáng)鋼焊接工藝試驗(yàn)及工藝評定

張粉萍，郝子龍，李松偉，李正勇，趙泳

(江麓機(jī)電集團(tuán)有限公司工藝研究院，湖南湘潭411100)

0 前言

車輛的輕量化是未來材料的發(fā)展方向，在不降低材料強(qiáng)度的前提下，為了減輕車輛的整體重量，采用新型材料是解決輕量化問題的重要技術(shù)途徑。目前，國內(nèi)綜合性能較好的1 700 MPa級(jí)鋼板為685A高強(qiáng)鋼，因其制造成本較高，且最大厚度規(guī)格僅為15 mm，無法完全滿足車輛的需求。為了解決該問題，新開發(fā)的高強(qiáng)鋼其制造成本較685A降低30%，且厚度規(guī)格可達(dá)30 mm，完成滿足車輛材料的使用要求。該高強(qiáng)鋼的核心技術(shù)為納米析出相強(qiáng)化技術(shù)和組織精細(xì)化控制技術(shù)，使其兼?zhèn)涓邚?qiáng)度和高韌性，解決了前代高強(qiáng)鋼韌性匹配難度大的問題［1］。

通過對1 700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，主要包括焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)、焊接裂紋敏感性試驗(yàn)，評定其焊接工藝性，為1 700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料和方案

1．1 試驗(yàn)材料

1 700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分見表1。采用富氬氣體保護(hù)MIG焊、奧氏體不銹鋼焊絲分別焊接8 mm厚的高強(qiáng)鋼+高強(qiáng)鋼(V形坡口)、高強(qiáng)鋼+616鋼(V形坡口)對接焊接試板各2對，12 mm厚的高強(qiáng)鋼+高強(qiáng)鋼(X形坡口)、高強(qiáng)鋼+685A鋼(X形坡口)對接焊接試板各2對。焊接試板如圖1所示，焊接工藝參數(shù)見表2。

表1 1 700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

圖1 對接試板

表2 對接試板焊接工藝參數(shù)

1．2 焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)

將焊接試板分別進(jìn)行取樣，并進(jìn)行以下試驗(yàn)(每塊試板取拉伸試件5個(gè)，沖擊試樣5個(gè)):①橫向拉伸試驗(yàn);②常溫沖擊試驗(yàn)。

1．3 焊接裂紋敏感性試驗(yàn)

分別進(jìn)行斜Y型坡口、搭接接頭和T形接頭裂紋敏感性試驗(yàn)(每項(xiàng)試驗(yàn)制備4個(gè)試樣)，圖2為裂紋敏感性試驗(yàn)所制備的試樣。

圖2 各項(xiàng)裂紋試驗(yàn)試樣

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2．1 焊接接頭力學(xué)性能

在8組對接焊接接頭試組上選取表面和內(nèi)部成形均較好的接頭制備試件，并進(jìn)行橫向拉伸試驗(yàn)，焊接接頭最小抗拉強(qiáng)度為670 MPa，達(dá)到甚至超過了傳統(tǒng)裝甲鋼MIG焊時(shí)焊接接頭的抗拉強(qiáng)度，試件如圖3所示。

圖3 橫向拉伸試件

試驗(yàn)結(jié)果均滿足WJ1202－97《裝甲鋼用奧氏體焊接材料規(guī)范》中的540 MPa的要求，試件焊接接頭平均抗拉強(qiáng)度如圖4所示。

圖4 接頭的平均抗拉強(qiáng)度

在8組對接焊接接頭試組上選取表面和內(nèi)部成形均較好的接頭制備試件，進(jìn)行常溫沖擊試驗(yàn)，試件如圖5所示，試驗(yàn)結(jié)果滿足WJ1202－97《裝甲鋼用奧氏體焊接材料規(guī)范》中的72 J要求，其平均值如圖6所示。

圖5 常溫沖擊試驗(yàn)試件

圖6 焊接接頭的常溫沖擊吸收能量

2．2 焊接裂紋敏感性試驗(yàn)

試樣經(jīng)48 h后進(jìn)行裂紋的檢測和解剖，對焊縫表面進(jìn)行目視檢測及滲透探傷檢測均沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。將試件取樣后斷面進(jìn)行目視檢測，斷面無氣孔、裂紋等焊接缺陷(圖7)，滿足要求。

圖7 接頭試樣

3 結(jié)論

(1)選用富氬保護(hù)氣體、奧氏體不銹鋼焊絲進(jìn)行1 700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼的焊接，得到的焊縫外觀成形美觀，質(zhì)量優(yōu)良，焊接接頭抗拉強(qiáng)度與常溫沖擊值均滿足要求。

(2)采用富氬氣體保護(hù)焊接滿足1 700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼焊接要求，通過檢測斷面無氣孔、裂紋等缺陷。