AG700焊接研究111725所

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,AG700MC,钢焊接性评价及焊材匹配性研究,中国船舶重工集团公司第七二五研究所,一、研究背景,AG700MC,钢是屈服强度为,700MPa,级高强度汽车大梁钢，是安阳钢铁股份有限公司针对汽车用钢轻量化要求而研制的新钢种，主要用于汽车纵、横梁、汽车车厢等，可使汽车减重,40,左右。,据钢厂反映，部分汽车制造厂在使用过程中发现，该钢经焊接后存在,焊接裂纹、低应力破坏,等情况，希望我所开展焊接性试验，对该钢种焊接性作出评价，并对该钢的焊材及焊接工艺提出指导性意见。,二、研究,内容,1,、焊接材料选材试验研究,2,、优选焊材焊接,AG700MC,钢焊接接头性能研究,1,、,焊接材料选材试验研究,1.1,试验焊材,天津金桥,ER50-6,焊丝（,1.0mm,），,四川大西洋,CHW-70C,（,1.2mm,）、,CHW-80C,（,1.2mm,）焊丝,CHW707Ni,（,3.2mm,）、,CHW757Ni,（,4.0mm,）焊条。,种类,化学成分,屈服强度,抗拉强度,C,Si,Mn,Cr,Ni,Mo,Ti,ER50-6,0.077,0.87,1.45,0.031,0.017,0.002,V:0.004,420,500,CHW-70C,0.101,0.61,1.75,0.028,1.309,0.461,0.003,635,790,CHW-80C,0.088,0.514,1.75,0.27,2.293,0.561,670,855,CHW707Ni,0.056,0.24,1.36,0.586,1.828,0.283,V:0.004,630,720,CHW757Ni,0.058,0.12,1.50,0.021,2.501,0.542,V:0.007,670,775,待选焊材成分及强度,AG700MC,钢主要力学性能,规格,Rp,0.2,/MPa,Rm/MPa,A/%,-20KV2,8mm,740,810,19,47,44,47/46,1.2 AG700MC,钢焊接接头基本力学性能试验,试板规格,8mm240mm500mm,（采用剪板机下料），直边对接坡口（保留原始状态，没有抛光打磨坡口），间隙,1,2mm,。,正反各一道完成焊接，焊接工艺参数如下：,（,1,）,ER50-6,焊丝。焊前无预热，焊接电流,200,220A,，电压,24,26V,，保护气体为,80,Ar,20,CO2,；,（,2,）,CHW-70C,、,CHW-80C,焊丝。焊前无预热，焊接电流,240,260A,，电压,27,28V,，保护气体均为,80,Ar,20,CO2,；,（,3,）,CHW707Ni,、,CHW757Ni,焊条。焊前无预热，,CHW707Ni,焊条（,3.2mm,）焊接电流,1305A,，电压,25,26V,；,CHW757Ni,焊条（,4.0mm,）焊接电流,1705A,，电压,26,27V,。焊条使用前均经,3501h,烘培。,AG700MC,钢焊接接头基本力学性能,焊接,材料,板拉伸,焊缝中心（,KV,2,/J,）,熔合线（,KV,2,/J,）,熔合线,5mm,（,KV,2,/J,）,Rm,MPa,断裂,位置,正,反弯冷弯（,D=3a,）,0,-20,-40,0,-40,0,-40,ER50-6,685,焊缝,合格,97,106,100,101,45,34,37,42,37,44,80,54,56,21,30,36,CHW-70C,785,焊缝,合格,66,46,52,54,30,60,54,48,46,39,40,42,61,52,13,42,39,34,42,38,42,42,45,43,36,34,34,35,CHW-80C,820,焊缝,合格,78,52,70,67,53,76,78,69,73,45,70,63,38,44,44,42,40,39,29,36,40,36,40,39,30,27,32,30,CHW707Ni,700,焊缝,合格,42,48,40,43,34,35,50,40,27,14,18,20,59,54,58,57,48,60,54,54,54,48,52,51,27,38,30,32,CHW757Ni,750,焊缝,合格,60,51,48,53,42,33,30,35,22,40,36,33,62,56,62,60,57,42,44,48,55,51,53,53,44,45,44,44,注：,1,）表中板拉伸试验试样均,去除余高,；,2,）冷弯试验弯芯直径为,D=3a,，弯曲至,180,未发现裂纹或断裂为合格；,3,）冲击试样尺寸为,5,10,55mm,。,1.3 AG700MC,钢抗裂性试验,采用优选的焊接材料,ER50-6,、,CHW-70C,、,CHW-80C,焊丝和,CHW707Ni,、,CHW757Ni,焊条，在温湿可调试验室中进行了抗裂性试验，试验形式及过程参照,GB4675.1-84,铁研抗裂性试验,。,铁研试样形式及尺寸,AG700MC,钢焊接第一次抗裂性试验结果,焊接材料,焊接条件,环境,条件,裂纹率（均值）,坡口,表面状况,电流,A,电压,V,间隙,mm,预热,制度,温度,湿度,表面,断面,ER50-6,打磨,200,220,24,26,1.9,2.1,无,0,0,C,80,RH,0,0,未打磨,200,220,24,26,1.9,2.1,无,0,0,CHW-70C,打磨,240,250,27,28,1.9,2.1,无,0,0,未打磨,240,250,27,28,1.9,2.1,无,0,0,CHW-80C,打磨,240,250,27,28,1.9,2.1,无,0,85,未打磨,240,250,27,28,1.9,2.1,无,0,68,CHW707Ni,打磨,1305,25,26,1.9,2.1,无,50,100,CHW757Ni,打磨,1705,26,27,1.9,2.1,无,50,85,注：,CHW707Ni,和,CHW757Ni,焊条使用前经,3501h,烘培。,a)ER50-6,b)CHW-70C c)CHW-80C,（开裂）,d)CHW-707Ni,（开裂）,e)CHW-757Ni,（开裂）,第一次抗裂性试样解剖试样图,AG700MC,钢焊接第二次抗裂性试验结果,（,CHW707Ni,焊条使用前经,3,8,01h,烘培）,焊接,材料,焊接条件,环境条件,裂纹率,（均值）,/,预热,制度,坡口,表面状况,电流,A,电压,V,间隙,mm,0,0,C,80,RH,表面,断面,CHW707Ni,烘干坡口,未打磨,未打磨,1305,25,26,1.9,2.1,0,0,预热,5,0,60,1305,25,26,1.9,2.1,0,0,不预热,1305,25,26,1.9,2.1,0,0,a),坡口烘干,b),钢板预热,50,第二次抗裂性试样解剖试样图,1.4,焊缝组织对比,ER50-6,、,CHW-70C,、,CHW-80C,焊丝和,CHW707Ni,、,CHW757Ni,焊条，其焊接接头焊缝区、熔合区的组织类型相似。,ER50-6,焊丝焊缝组织,CHW-70C,焊丝焊缝组织,CHW-80C,焊丝焊缝组织,1.5 AG700MC,钢匹配焊接材料的筛选,ER50-6,和,CHW-70C,焊丝抗焊接接头拉强度分别为,685MPa,和,785MPa,，,51010mm,试样冲击韧性,0KV2,均值分别为,101J,、,54J,，,-40KV2,均值分别为,54,、,42J,，综合力学性能较好；抗裂性较好，在,080,RH,环境条件下焊接无裂纹；,CHW707Ni,焊条焊接接头抗拉强度为,700MPa,，,51010mm,试样冲击韧性,0KV2,均值为,43J,，,-40KV2,均值为,20J,，综合力学性能较好；,3801h,烘焙制度后焊接，抗裂性较好，在,080,RH,环境条件下焊接无裂纹。,焊材,强度,韧性,抗裂性,成本,选项,ER50-6,略低,优良,优良,低（,6y/kg,）,可以考虑,CHW-70C,匹配,优良,优良,中等（,27y/kg,）,可选,CHW-80C,匹配,优良,差,高（,42y/kg,）,不考虑,CHW707Ni,匹配,优良,一般,中等（,28y/kg,）,可选,CHW757Ni,匹配,优良,一般,高（,34y/kg,）,不考虑,2,、优选焊材焊接,AG700MC,钢焊接接头性能研究,2.1 AG700MC,钢焊接接头拉伸、冷弯试验,采用筛选出的焊接材料,ER50-6,、,CHW-70C,焊丝焊接,AG700MC,钢，钢板规格,8240500mm,，保护气体为,80,Ar,20,CO2,，正反两道完成焊接。焊前无预热，焊接电流均为,240,260A,，电压,27,28V,。,接头板拉伸试验时,保留余高,，试验结果表明焊缝,余高强化,效果明显，这两类焊接接头强度满足使用要求。,焊接材料,板拉伸,冷弯（,D=3a,）,Rm/MPa,断裂位置,正弯,反弯,ER50-6,785,，,785,母材,合格,合格,CHW-70C,790,，,805,母材,合格,合格,AG700MC,钢焊接接头板拉伸试验结果,（保留余高）,a),冷弯试样,b),板拉伸试样,c),板拉深试样断面,带余高试样,采用,ER50-6,、,CHW-70C,、,CHW-80C,焊丝和,CHW707Ni,、,CHW757Ni,焊条，焊接,AG700MC,钢,钢板规格,8240500mm.,保护气体为,80,Ar,20%CO2,。,AG700MC,钢接头应变时效试验按照,GB2655-89,要求，试验前经,5,纵向拉伸预变形，然后,2501h,热处理，取横向冲击试样（试样尺寸为,51055mm,）。,2.2AG700MC,钢焊接接头应变时效试验,AG700MC,钢焊接接头应变时效试验结果,焊接材料,试验状态,焊缝中心（,KV2/J,）,熔合线（,KV2/J,）,0,-40,0,-40,CHW-707Ni,时效前,43,20,57,54,时效后,27,20,33,17,应变时效系数,0.37,0,0.42,0.69,CHW-757Ni,时效前,53,33,60,48,时效后,26,19,48,40,应变时效系数,0.51,0.42,0.20,0.17,CHW-70C,时效前,54,42,42,/38,时效后,37,23,36,30,应变时效系数,0.32,0.45,0.14,0.21,CHW-80C,时效前,67,63,42,36,时效后,41,27,38,26,应变时效系数,0.39,0.57,0.09,0.28,ER50-6,时效前,101,54,/,36,时效后,38,29,32,26,应变时效系数,0.624,0.463,/,0.278,a)0,焊缝和熔合线应变时效敏感系数,b)-40,焊缝和熔合线应变时效敏感系数,焊缝区应变时效敏感系数,2.3AG700MC,钢焊接接头硬度试验,ER50-6,、,CHW-70C,焊丝焊接,AG700MC,钢焊接接头中硬度,(HV10kg),分布特点为：焊缝硬度略低于,HAZ,，但二者均较大幅度低于钢板，和钢板比降幅达到,15%,，属于明显的低匹配焊接接头；同时也表明经过焊接热循环作用，热影响区部分区域出现软化。,a)ER50-6,焊丝接头,b)CHW-70C,焊丝接头,2.4 AG700MC,钢焊接接头组织试验,a)ER50-6,粗晶区,500 b)ER50-6,细晶区,500 c)ER50-6,部分重结晶区,500,d)CHW-70C,粗晶区,500,e)CHW-70C,细晶区,500,f)CHW-70C,部分重结晶区,500,a),焊缝中心,1 b),焊缝中心,2 c),靠近熔合区焊缝组织,d),熔合线区夹杂物带,1 e),熔合线区夹杂物带,2 f),熔合线区夹杂物带,3,ER50-6,焊丝,20%CO,2,+80%Ar,保护气焊接对接接头各区,SEM,下组织状态,g),约,0.