F460钢焊接粗晶热影响区随着线能量增加冲击韧性降低的内在机理

摘要

F460钢是一种新型高强高韧性的大厚度船用钢,是未来船体与海洋平台关键构件的重要组成部分,其工作环境温度较低且受力复杂.在焊接时热影响区(HAZ)往往会发生晶粒粗化,冲击韧性随着线能量的增加而降低,然而目前对其冲击韧性变化的机理并不清楚.因此本研究将重点阐述不同线能量下F460钢粗晶热影响区冲击性能发生变化的内在机理.本文对经过不同线能量下的焊接热模拟试样进行冲击实验,通过宏观结果分析、组织和断口的系统表征揭示不同焊接线能量下导致冲击韧性以及韧脆转变温度发生变化的根本原因.研究结果表明:随着线能量的增加,组织变化顺序为:少量板条马氏体和大量细密的板条贝氏体,板条较多的板条/粒状贝氏体,颗粒较多的板条/粒状贝氏体以及粗大的粒状贝氏体;同时随着线能量的增加原始奥氏体晶粒与贝氏体团粗化、大角度晶界减少、粒状贝氏体含量增加.冲击韧性的大小和塑性裂纹的长度密切相关,也即取决于解理断裂起裂的早晚,而起裂的早晚又取决于临界解理断裂应力σf.通过比较不同线能量下的解理断裂参数可知,σf是决定不同线能量下韧脆转变曲线发生变化的唯一因素,且其随着线能量的增加而下降,这就意味着断裂所需的外加驱动力随着线能量的提高而下降,也即韧性随之降低.