低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素

1、第34卷增刊1999年10月Vol 34, Supp .O ctober, 1999鋼 鐵IRON AND STEEL低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素3杜則裕張德勤田志凌（天津大學(xué)）（鋼鐵研究總院）j£ if7_r* 弓 f1 _”諄護(hù)I 5.揚 fl !w 2 丄鴛1摘 要低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織基本上包括先共析鐵素體、針狀鐵素體、側(cè)板條鐵素體、少量的粒狀貝氏體和馬氏體。分析了這些組織的形成條件及特點，焊縫金屬化學(xué)成分和冷卻速度是影響焊縫金屬組 織的主要因素，闡述了各種組織的形核位置。低碳低合金鋼焊縫金屬最理想的組織是獲得大于65%的針狀鐵素體,其平均板條尺寸約為1

2、 An。關(guān)鍵詞低碳低合金鋼焊縫金屬顯微組織針狀鐵素體aM ICROSTRUCTURE OF W ELD M ETAL OF LOW -CARB ONAND LOW -ALLOY STEEL SAND INFL UENC ING FACTORSDU Zeyu ZHANGDeqinT AN Zh iling(T ianjin U niversity )(Central Iron and Steel Research Institu te)ABSTRACT In general, the m icro structu re of w eld m etal of the lowNarbon and l

3、ow ?alloy steels consists of p re2eutectoid ferrite , acicular ferrite , side p late ferrite and some granu lar bainite and m artensite. The tran sform ation conditi ons and natu re of the m icrostructu re are an alyzed in a system atic w ay in th is paper. Them ain in flue ncing facto rs of them ic

4、ro structu re in w eld m etal are composition and cooling rate of thew eld m etal. The sites fo r nucleati on of differen t p hases are expounded in the w eld m etal of the low 2sarbon and low2alloy steel, the best comb ination of p roperties is obtained w hen there is m ore than 65 % of acicu lar f

5、errite and the average lath size is about 1 Am.KEY WOR DS low2carbon and low 2alloy steel,w eld m etal,m icrostructu re, acicu lar ferriteD J994-2Q Q ChinaJonimal ESltclrisnic Puhlishlhg E<mse. Allhupr?w 第34卷增刊1999年10月Vol 34, Supp .O ctober, 1999D J994-2Q Q ChinaJonimal ESltclrisnic Puhlishlhg E&

6、lt;mse. Allhupr?w 第34卷增刊1999年10月Vol 34, Supp .O ctober, 1999a 3國家重點基礎(chǔ)研究項目聯(lián)系人：杜則裕，教授，天津（300072）天津大學(xué)材料學(xué)院焊接系低碳低合金鋼焊縫金的最終顯微組織比較復(fù) 雜,因為焊縫金屬中除了碳之外，還含有許多合金元 素,對組織都有一定的影響。焊縫金屬的化學(xué)成分對 組織變化起著重要的作用，適當(dāng)?shù)暮辖鹪睾坑?益于改善組織及其組成，提高焊縫金屬的力學(xué)性能 此外，熔池的熔化溫度、奧氏體化條件對奧氏體晶粒 度起決定作用，80曠1300 C奧氏體化過程對先共 析鐵素體影響很大。較小的冷卻速度對擴散相變有 促進(jìn)作用，使晶界

7、鐵素體網(wǎng)尺寸加大，針狀鐵素體比 例也增加。焊接熱循環(huán)的變動也會造成焊縫的復(fù)雜 組織形態(tài)。由于是低碳低合金鋼，碳及合金元素的含 量都比較低，焊縫金屬中的鐵素體組織所占的比例 較大。1低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織、形成條件 焊縫金屬一般是在焊接過程中由填充金屬和熔 化母材在熔池中混合而形成的。低碳低合金鋼焊縫 金屬的顯微組織主要取決于焊縫金屬的化學(xué)成分和 焊接熱過程。用硝酸酒精浸蝕劑時，低碳低合金鋼焊 縫顯微組織大體上有先共析鐵素體 、針狀鐵素體、側(cè) 板條鐵素體、粒狀貝氏體、珠光體、馬氏體等。分別 D J994-2Q Q ChinaJonimal ESltclrisnic Puhlishlhg

8、E<mse. Allhupr?w 第12期杜則裕等：低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素69?敘述如下。111先共析鐵素體先共析鐵素體是焊縫在凝固結(jié)晶全部生成柱狀 晶奧氏體（A）以后，固相的鑄態(tài)奧氏體組織首先發(fā) 生相變析出的組織。其形成溫度范圍為90曠700C ,沿原奧氏體晶界呈網(wǎng)狀分布，故又稱為晶界鐵素體（GF）。平衡時與原奧氏體無共格關(guān)系，其形成過程是形核和長大過程。晶界鐵素體的特點是鐵素體 內(nèi)位錯密度低,約為5 X 109 cm2,且位錯在晶內(nèi)分 布較均勻，其扭曲也不嚴(yán)重。生成晶界鐵素體量的多 少，與晶體中氧含量有關(guān)，若晶體中氧含量大于5 X°!u': Cg

9、J |10,晶界鐵素體長的很大。112側(cè)板條鐵素體側(cè)板條鐵素體（SF）的形成溫度范圍為700500 C。生成的鐵素體板條單側(cè)由原奧氏體晶界向 晶內(nèi)生長，也可能呈鋸齒狀。側(cè)板條鐵素體長寬比約 為20： 12。其形成過程也是形核和長大過程。與母相奧氏體保持共格關(guān)系，位相關(guān)系符合 K2S關(guān)系。 其晶內(nèi)位錯密度稍高于晶界鐵素體。當(dāng)焊縫中氧含量在（30曠500） X 10- 6時，有利于側(cè)板條鐵素體的 生成。113針狀鐵素體針狀鐵素體（AF）是中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。其本質(zhì)是貝 氏體（B）中的鐵素體。形成溫度范圍為 600 C貝 氏體點（Bs）,是低碳低合金鋼焊縫中常見的組織。針狀鐵素體是原奧氏體晶內(nèi)細(xì)小的鐵素體

10、，其片間以大角度（傾角大于20°散雜分布，取向自由度大，幾 乎可以向任何方向生長。其寬度約為2 An ,長寬比 約為4 ： 1。針狀鐵素體形成是形核與長大過程，與母相保持K2S關(guān)系。其晶內(nèi)位錯密度是各類鐵素體 中最高的，達(dá)1014 g2。晶體中氧含量在（20（300） X 10- 6時,有利于針狀鐵素體的形成。114珠光體低碳低合金鋼焊縫中的珠光體（p）組織經(jīng)常存在于晶界鐵素體附近或側(cè)板條鐵素體的板條層間。由于焊縫中碳含量較低，所以珠光體組織呈灰色或 灰黑色。因冷卻速度較快，平衡態(tài)的珠光體組織在焊 縫中很難見到，都是偽珠光體組織。115粒狀貝氏體粒狀貝氏體（GB）是高強鋼焊縫組織中較

11、常見 的組織，多出現(xiàn)在一定冷卻速度、連續(xù)冷卻條件下的 低碳、低合金鋼中。形成溫度大致在貝氏體形成溫度 的上部。光學(xué)顯微鏡下，粒狀貝氏體的島狀物呈有邊 界的白亮組織，也有的是灰黑色島狀。在電子顯微鏡下，粒狀貝氏體是由塊狀鐵素體和富碳奧氏體組成，富碳奧氏體常以小島或小河狀分布在塊狀的鐵素體 基體上。粒狀貝氏體常分布在側(cè)板條鐵素體的板條 間鐵素體晶界上，有時也可能分布于鐵素體晶粒內(nèi) 部。一般形狀很不規(guī)則。富碳奧氏體島還可能進(jìn)一 步發(fā)生轉(zhuǎn)變，在隨后的冷卻過程中，由于其成分和冷 卻速度條件不同，富碳奧氏體可能轉(zhuǎn)變成馬氏體一 奧氏體組元或珠光體組織。> . . 116馬氏體低合金高強鋼中，由于焊縫中

12、合金含量較多，碳 當(dāng)量較高，所以在快速冷卻時焊縫中會產(chǎn)生馬氏體。馬氏體經(jīng)常出現(xiàn)在要求強度高、且具有一定塑韌性 的大型厚板結(jié)構(gòu)的焊縫中。另外,焊縫金屬中化學(xué)成 分不均勻性會促使局部區(qū)域生成馬氏體，這是一種隱晶馬氏體。即使在一般的低碳低合金鋼焊縫中也 會產(chǎn)生隱晶馬氏體，但由于其含量常在 10%以下, 用一般的金相腐蝕方法基本上掩蓋了少量的馬氏 體。若用苦味酸+鈉鹽混合溶液浸蝕則可以很明顯 看到黑色點狀馬氏體組織。117馬氏體一奧氏體組元馬氏體一奧氏體組元是在連續(xù)冷卻過程中分布 在塊狀鐵素體基體上的富碳奧氏體區(qū)繼續(xù)轉(zhuǎn)變的產(chǎn) 物（高碳馬氏體+殘余奧氏體）,常存在于側(cè)板條鐵 素體板條間鐵素體邊界上。此外

13、,在一定的條件下，低碳低合金鋼焊縫組織 中還會出現(xiàn)魏氏體組織鐵素體W F）。魏氏體組織鐵素體是在一定的碳含量范圍內(nèi)（C> 016 %時不易生成魏氏組織鐵素體）和一定冷卻速度下才會形成 ， 過緩或過快的冷卻速度都會抑制魏氏組織鐵素體的 產(chǎn)生。它所生成的片狀鐵素體由原奧氏體晶界（或晶界上網(wǎng)狀鐵素體上）向晶內(nèi)生長。其形成機理有幾種 不同觀點，其中切變理論應(yīng)用較廣。與側(cè)板條鐵素體 相比,魏氏組織鐵素體通常在組織過熱情況下形成，因此魏氏組織鐵素體的出現(xiàn)常伴有晶粒粗大的現(xiàn) 象，使得焊縫金屬沖擊韌性大大下降。在光學(xué)顯微鏡 下,側(cè)板條鐵素體通常是單側(cè)由晶界向晶內(nèi)生長，其板條基本上是平行排列，而魏氏組織鐵

14、素體則較為 粗大，呈針狀，有時也出現(xiàn)在晶內(nèi)。由于焊縫金屬碳含量低和化學(xué)成分不均勻性，在低碳低合金鋼焊縫的焊接CCT圖中，鐵素體相區(qū)和貝氏體相區(qū)的上部（即針狀鐵素體區(qū)）大大擴大， 而貝氏體相區(qū)和馬氏體相區(qū)大大縮小。實際低碳低合金鋼焊縫組織主要是晶界鐵素體、針狀鐵素體和 側(cè)板條鐵素體。含合金元素較多的高強鋼焊縫金屬中出現(xiàn)馬氏體和粒狀貝氏體組織。2焊縫金屬顯微組織的影響因素211合金元素的影響焊縫中的合金元素對相變過程有重要影響，決定著焊縫組織形態(tài)和數(shù)量，并對焊縫性能具有重要 影響。低碳低合金鋼中主要的合金元素有：C、M n、Si、N i、Ti、A l、M o、N b 等。21111 碳碳是低碳低合

15、金鋼中最重要的合金元素，是擴大X相區(qū)的元素。研究認(rèn)為：碳含量在0105 % 0115%時,其主要作用是控制焊縫組織中形成大量 的碳化物。Evans認(rèn)為4:碳實質(zhì)上是影響焊縫凝固 時的一次結(jié)晶組織。焊縫中碳含量必須較低，以避免 板條馬氏體的形成。21112 錳錳的作用是增加過冷奧氏體穩(wěn)定性，降低馬氏體轉(zhuǎn)變點（M s）。關(guān)于錳對焊縫組織影響的系統(tǒng)性研 究工作較為完善。EvanS5 Farrar等人研究發(fā)現(xiàn) 焊縫中錳含量從 016 %增加到018 %時,可使針狀 鐵素體含量增加，側(cè)板條鐵素體含量減少。同時,錳 含量較高時，可細(xì)化針狀鐵素體晶粒。而 認(rèn)為3:在通常的焊縫金屬冷卻速度（A 30 C s,

16、80（500 C ）時，錳會抑制奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變。21113 硅硅是縮小x相區(qū)元素，對馬氏體轉(zhuǎn)變點 M s）點 幾乎沒有影響，但顯著提高珠光體相變溫度，在較高 溫度下形成較粗大的碳化物。不同的學(xué)者對硅的影 響有不同的看法。Evan s認(rèn)為6:焊縫中硅含量在 012 %014 %內(nèi)，隨硅含量的增加會促進(jìn)針狀鐵 素體的形成。特別是當(dāng)焊縫中錳含量小于110%時,隨錳含量增加，硅的影響明顯減弱 。而有研究認(rèn) 為：硅含量在0135 %018 %內(nèi)，對焊縫組織沒 有明顯影響。必須強調(diào)指出，錳硅同時存在時，可作 為脫氧劑，對焊縫組織和性能都有重大影響：隨M n Si元素含量增加，可使連續(xù)冷卻時的相變溫度

17、 逐漸降低、組織細(xì)化。從焊縫性能角度考慮，為了獲 得最佳韌性，在硅含量為011 %0125 %和錳含量 為018 %110 %范圍內(nèi)，獲得中等粒度的先共析 鐵素體和晶內(nèi)細(xì)針狀鐵素體是期望獲得的良好的焊 縫組織。21114 鎳研究工作表明3：在焊縫金屬的整個冷卻速度范圍 內(nèi),鎳都可以使相變溫度降低,并且使側(cè)板條鐵素體 開始轉(zhuǎn)變溫度降低程度明顯大于針狀鐵素體開始轉(zhuǎn) 變溫度的降低。若有錳存在時，鎳的這種效果有利于 針狀鐵素體形成。21115 鈦鈦對低合金高強鋼埋弧焊焊縫金屬組織和性能- .有很大影響。隨錳含量不同，鈦對焊縫晶界鐵素體數(shù) 量影響不同。當(dāng)錳含量高時，鈦對鐵素體網(wǎng)的影響不 顯著，但錳含量低

18、時，隨鈦含量增加，晶界鐵素體網(wǎng) 狀組織增加。同時加入鉬、鈦會降低奧氏體T鐵素體 相變溫度，并使相變溫度區(qū)間縮短。但鉬含量超過 015 %時會形成上貝氏體組織反而降低焊縫的韌 性。研究認(rèn)為：當(dāng)鉬含量為011 %0135 % ,鈦含量 為0103 %0105 %時,在焊縫金屬中生成穩(wěn)定均 勻為針狀鐵素體組織，此時焊縫沖擊韌性最高1。21116 鋁鋁對焊縫組織的影響十分復(fù)雜。鈦一鋁之間存 在著復(fù)雜的相互作用3;鋁能夠減少焊劑中鈦的過 渡系數(shù)和減少焊縫中鈦一氧化物的形成，并且發(fā)現(xiàn)在完全堿性體系條件下，隨著鋁含量的增加，焊縫中 針狀鐵素體數(shù)量將減少，側(cè)板條鐵素體數(shù)量增加。而 在半堿性體系條件下，隨著鋁含

19、量的增加，鋁的這種 影響作用變得很小。這主要是由于焊縫中氧含量不 同的緣故。韌性試驗發(fā)現(xiàn)3:當(dāng)Al%? O % 豪 28時,焊縫中可獲得最大針狀鐵素體量。21117 鈮鈮是強碳化物形成元素，在固態(tài)相變中因為與碳作用而降低碳在奧氏體中的擴散系數(shù)從而顯著推 遲晶界鐵素體的析出與長大。鈮對焊縫組織的影響,學(xué)者們的看法不盡相同，有時甚至是相互矛盾的。通過研究統(tǒng)一了認(rèn)識3：鈮的作用取決于焊縫金 屬淬硬性。當(dāng)淬硬性較高時，鈮將促進(jìn)針狀鐵素體的 形成,而當(dāng)焊縫金屬淬硬性較低時，鈮將促進(jìn)側(cè)板條 鐵素體形成。21118 鉬鉬是中強碳化物形成元素。其主要作用是推遲 晶界鐵素體轉(zhuǎn)變而有利于形成全貝氏體結(jié)構(gòu)。有人認(rèn)為

20、3：當(dāng)鉬含量增加時可增加焊縫中針狀鐵素體 含量；在錳含量為112 %時,加入0115 %M o會使 焊縫中針狀鐵素體含量從45 %增加到85 %,且針第12期杜則裕等：低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素#?鎳的影響與錳相似，只是較錳的作用弱，是弱合 狀鐵素體晶粒特別細(xì)小。但當(dāng)錳含量降到018%時,第12期杜則裕等：低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素71?315 %時，在針狀鐵素體板條間會出現(xiàn)馬氏體）。有鐵素體形成。D 1994-201QJornmiil EltclriMix PuhlishingAll rights金元素。在焊縫中的最高鎳含量可達(dá)315 % （若超過增加鉬將不會

21、改變針狀鐵素體含量，而促進(jìn)側(cè)板條第12期杜則裕等：低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素? 73?總之,合金元素的作用似乎都是直接影響焊縫 金屬的淬硬性。對針狀鐵素體的形成最有影響的元 素有C、M n、Si等。212冷卻速度的影響低碳低合金鋼焊縫，冷卻速度的主要影響是決 定相變的過冷度。隨著冷卻速度的增加，相變過冷度 增大,使得過冷奧氏體相變在更低溫度下進(jìn)行。如對于低碳鋼（C 0107 % ）, t8 5（焊接冷卻階段800 C至 500 C的冷卻時間）從500 s減小到15 s時，焊縫組 織從粗大的粒狀貝氏體變?yōu)獒槧铊F素體到上貝氏 體。當(dāng)t8 5在15 190 s內(nèi)焊縫金屬組織中可以觀察

22、 到塊狀或拉長的馬氏體一奧氏體組元。冷卻速度直 接影響相變的熱力學(xué)驅(qū)動力 。Harrsion利用連續(xù)冷 卻膨脹計測量法系統(tǒng)地研究了冷卻速度對焊縫金屬 組織的影響，結(jié)論如下：總體說來，提高焊縫冷 卻速度，可降低相變溫度。冷卻速度很低（ 1 C s, 80曠500 C ）時,焊縫金屬主要組織是晶界鐵素 體和珠光體組織。隨著冷卻速度的增大，晶界鐵素體變得細(xì)小，并越來越受限于原奧氏體晶界，且易在晶界鐵素體內(nèi)表面產(chǎn)生魏氏體組織。中等冷卻速度（如15 C s, 80曠500 C ）時，焊縫金屬組織是晶內(nèi) 針狀鐵素體和粗針狀鐵素體。高冷卻速度 （200 C s, 800500 C ）時，出現(xiàn)鐵素體側(cè)板條結(jié)

23、構(gòu),包括平行的鐵素體板條（板條間是殘余奧氏體、馬氏體一奧氏體組元或碳化物）。若是低合金高強鋼,則將得到純馬氏體組織。213夾雜物的影響焊縫中夾雜物包括許多相，它們及其組分決定 于焊劑和金屬添加物的成分。關(guān)于夾雜物對焊縫金 屬組織的影響，許多學(xué)者做了大量的研究工作，現(xiàn)已鑒定出的夾雜物相有3, 8,9:A l2O 3、一種富鈦的混合 物（可能是TO、Ti（O,N）或Ti（O,C）、一種富鋁 相、AM nS、Cu的硫化物、SiO2（ A方晶石）等。夾雜物尺寸分布決定了焊縫金屬組織。有關(guān)研 究表明3,10:當(dāng)夾雜物尺寸大于 012加 時,焊縫金 屬組織主要是針狀鐵素體。而夾雜物尺寸為0114An和01

24、16 An時，將得到大量晶界鐵素體。L iu和 Olson等人認(rèn)為10：分布在原奧氏體晶界上的小尺 寸夾雜物，釘扎晶界，限制了晶粒尺寸并為晶界鐵素 體提供了形核位置，從而促進(jìn)晶界鐵素體的形成 。但 當(dāng)晶界上形核位置飽和并因此抑制了晶界鐵素體的 生長,這時會導(dǎo)致針狀鐵素體在原奧氏體晶內(nèi)適合 的夾雜物（尺寸大于012 An）上形核并長大。夾雜物 尺寸與焊縫金屬中氧含量有關(guān)，隨著氧含量的增加， 夾雜物尺寸減小。214原奧氏體晶粒尺寸的影響原奧氏體晶粒尺寸主要由焊接線能量（E）和焊縫金屬化學(xué)成分決定。當(dāng)焊接線能量較高時，原奧氏 體晶粒就生長較大。反之亦然。另外,焊縫金屬中氧 含量增大，原奧氏體晶粒變小

25、。Dallam和O Ison研究表明:在低碳鋼焊縫金屬冷卻過程中，尺寸細(xì)小的原奧氏體分解成晶界鐵 素體和粗針狀鐵素體板條，而尺寸較大的原奧氏體 分解成晶界鐵素體和細(xì)針狀鐵素體。由于大尺寸晶 粒的晶界相對要小，所以粗奧氏體晶粒分解產(chǎn)物中 針狀鐵素體所占的比例較大。而細(xì)奧氏體晶粒分解 產(chǎn)物中晶界鐵素體所占的比例較大。在連續(xù)冷卻過程中，晶界鐵素體形成溫度高，且形成時要釋放出結(jié) 晶潛熱，使原奧氏體過冷度相對減小，顯然，細(xì)小奧氏體晶界較大，析出晶界鐵素體量較多，釋放的結(jié)晶 潛熱也較多，使得原奧氏體晶粒細(xì)小時，晶內(nèi)轉(zhuǎn)變產(chǎn) 物是粗針狀鐵素體，而原奧氏體晶粒粗大時，晶內(nèi)轉(zhuǎn) 變產(chǎn)物是細(xì)針狀鐵素體。215應(yīng)力的影

26、響焊接時，因母材的拘束作用和焊縫結(jié)晶的特點，使焊縫金屬在相變之前必然產(chǎn)生熱應(yīng)力。有關(guān)研究 表明12:包括外加載荷和焊接應(yīng)力，無論是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力都降低針狀鐵素體的形核功，增加針狀鐵素體的形核率。一般而言：隨著應(yīng)力的增加（無 論是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力），針狀鐵素體平均板條尺寸 會減小；如針狀鐵素體的形成溫度隨應(yīng)力有所改 變,則應(yīng)該是增加的；由于針狀鐵素體形成是在冷 卻循環(huán)后不久開始，晶界鐵素體長大將在一定程度 上稍有點受限制。但總體上說來，應(yīng)力對焊縫金屬過 冷奧氏體分解影響較小。對于針狀鐵素體的形核率， 原奧氏體晶粒尺寸的影響要大于應(yīng)力的作用。以上分析了影響低碳低合金鋼焊縫金屬顯微組 織的幾個因素

27、。其中，焊縫金屬化學(xué)成分和冷卻速度 是決定焊縫金屬顯微組織最主要的影響因素。3焊縫金屬顯微組織形成機制低碳低合金鋼焊縫金屬顯微組織的主要形核位 置，較為一致的認(rèn)識是：晶界鐵素體在原奧氏體晶界 處形核，如晶界上有夾雜物析出，則優(yōu)先在夾雜物上 形核。側(cè)板條鐵素體在晶界處或其它板條上形核。針狀鐵素體是在原奧氏體晶內(nèi)適合的夾雜物或位錯位 置形核，一定條件下，也可在原奧氏體晶內(nèi)直接形 核。板條馬氏體是在原奧氏體晶內(nèi)位錯位置形核。上述各顯微結(jié)構(gòu)還可能存在其它的形核位置假設(shè)。4顯微組織對焊縫金屬力學(xué)性能的影響低碳低合金鋼焊縫主要組織是晶界鐵素體、針狀鐵素體、側(cè)板條鐵素體和粒狀貝氏體。由于晶界鐵 素體通常是沿

28、原奧氏體晶界呈網(wǎng)狀析出，而側(cè)板條鐵素體的鐵素體板條平行生長，且在板條間常常出現(xiàn)碳化物、殘余奧氏體或馬氏體一奧氏體組元，所以 這兩種鐵素體強度雖高，但它們的塑性和沖擊韌性 較低，抗裂性差。特別是側(cè)板條鐵素體，若板條間存 在馬氏體一奧氏體組元，會使焊縫韌性大大降低。粒 狀貝氏體的強度和韌性主要取決于鐵素體上分布的 小島的組成、形態(tài)以及顆粒的大小。一般小島顆粒粗-"3* '- Vt : Vi. !Ri|:大，則韌性不好，但粒狀貝氏體通常位于側(cè)板條鐵素 體的板條間，故總體上來看影響焊縫金屬的韌性 。針 狀鐵素體存在于原奧氏體晶粒內(nèi)部，并以大角度分布，其取向自由度大，幾乎可以向任何方向

29、生長 ，所 以針狀鐵素體強度高、抗裂性能好和韌性高。是各類 鐵素體中性能最好的。因此，在低碳低合金鋼的焊縫 組織中希望得到大量的針狀鐵素體，同時減少晶界鐵素體和側(cè)板條鐵素體的析出。針狀鐵素體尺寸對 焊縫金屬的韌性有顯著的影響。有研究發(fā)現(xiàn)：焊縫金屬性能優(yōu)良的最理想組織是獲得大于65 %的針|狀鐵素體組織，平均板條尺寸約為1 An。5結(jié)論(1) 低碳低合金鋼焊縫金屬的主要組織有晶界鐵素體、針狀鐵素體、側(cè)板條鐵素體、少量粒狀貝氏 體和馬氏體。(2) 影響低碳低合金鋼焊縫金屬顯微組織的主要因素是焊縫金屬化學(xué)成分和冷卻速度。(3) 針狀鐵素體在適合尺寸的夾雜物上形核長 大，在較粗大的原奧氏體晶粒和夾雜物

30、尺寸大于 012 An條件下,焊縫金屬可得到大量的針狀鐵素 體。(4) 焊縫金屬中隨著氧含量的增加，原奧氏體晶粒細(xì)小，夾雜物尺寸也變小，這有利于晶界鐵素體 形核與長大。(5) 低碳低合金鋼焊縫金屬顯微組織的主要形 核位置，較為一致的認(rèn)識是：晶界鐵素體在原奧氏體 晶界處形核；側(cè)板條鐵素體在晶界處或其它板條上 形核。針狀鐵素體是在原奧氏體晶內(nèi)適合的夾雜物 或位錯位置形核；板條馬氏體是在原奧氏體晶內(nèi)位 錯位置形核。(6) 焊縫金屬性能優(yōu)良的最理想組織是獲得大于65 %的針狀鐵素體組織，其平均板條尺寸約為1Jm。SJ 199-20 & Ctiinu AcAik:：ni£ Jcurrl

31、 jI EUicItlkilC PuhlisjiictgAll reienciL第12期杜則裕等：低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素? #?SJ 199-20 & Ctiinu AcAik:：ni£ Jcurrl jI EUicItlkilC PuhlisjiictgAll reienciL第12期杜則裕等：低碳低合金鋼焊縫金屬的顯微組織及其影響因素? #?1呂德林.焊接金相分析.北京：機械工業(yè)出版社，1987, 196.2張文鋮.焊接物理冶金.天津：天津大學(xué)出版社，1991, 443 FA RRA R R G，HA RR ISON P L. Review : A c

32、icular Ferrite in Carbon 2n anganese W eld M etals : A n O verview . Journal of M aterials Science , 1987, 22 (12): 38123820.4 EVAN S G M . Effects of Carbon on the M icro structure and P roperties of C2M n A ll 2W eld M etal D eposits. W elding Journal , 1980, 59 (1): 67 75.5 EVAN S G M 1 Effects of M anganese on the M icro structure and Properties of A ll W eld M etal D eposits. W eld2 ing Journal , 1