3 种焊接工艺对马氏体时效钢性能的影响

3 种焊接工艺对马氏体时效钢性能的影响

马氏体时效钢由于其屈服强度大于1400MPa，是一种超高强度钢，且具有良好的韧性、抗疲劳性，主要应用于航空、航天以及汽车工业。但由于对这种钢的焊接工艺研究较少，因此研究了焊接这种钢的可行性。比较了传统焊接工艺（钨惰性气体焊接TIG和等离子体电弧焊PAW）和激光焊接（LBW）工艺。马氏体时效钢采用真空电弧重熔工艺（VAR）生产，并进行热轧和退火处理，其尺寸为1000mm×3200mm×3.3mm。

在马氏体时效钢焊接完成后，确认3个不同的焊接区域：熔融区（FZ）、热影响区（HAZ）和基材区（BM-未受热影响）。在FZ，熔融和随后冷却的焊接区域形成马氏体和树枝状结构。马氏体时效钢的硬度约为380HV，而在FZ其硬度略低，约为350HV。但马氏体时效钢老化后，其在FZ的硬度值明显增加，在PAW工艺中硬度约为545HV，在TIG工艺中硬度约为520HV，在LBW工艺中其硬度约为580HV，这主要是因为其在该区域加热和破裂下会引起晶粒生长。

通过光学和扫描电子显微镜观察焊接结构的显微特征，并通过进行拉伸和硬度测试来评价焊接结构的力学性能。测试结果表明：①3种焊接工艺都能够焊接马氏体时效钢，但需要在焊接工艺结束后对其进行老化处理；②由于焊接工艺感应率损失约20%，结构的屈服强度和拉伸强度低于5%，而拉伸强度值的降低可能与焊接过程中熔融区奥氏体的形成有关；③断裂通常在FZ和HAZ的界面开始，扩展到钢的较低硬度区域；④TIG和PAW的FZ和HAZ是LBW的FZ和HAZ的10倍，但不影响马氏体时效钢的力学性能。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2015年第114期

作者：Sakai P.R et al

编译：赵唤