应用稀土氧化物冶金技术改善高强钢焊接性能
ACTA METALLURGICA SINICA（2020）
摘要
在高强钢中加入5×10-6和23×10-6稀土Ce,研究了Ce对焊接热影响区冲击韧性、微观组织、原奥氏体晶粒以及焊接接头断口形貌的影响与机理。钢中含Ce量为5×10-6时,能在镁铝夹杂物外围生成少量CeAlO3夹杂物,但不能完全改性镁铝夹杂物,当Ce添加量达到23×10-6后,Ce能够完全改性MgO-Al2O3尖晶石,生成（CeCa）S+MgO-Al2O3+MnS稀土夹杂物。对含有Ce的高强钢板进行模拟焊接,结果表明,在4组不同焊接热输入条件下,钢中加入23×10-6Ce后,比钢中加入5×10-6Ce的钢焊接热影响区的Charpy冲击功有所提高。微观组织分析发现,23×10-6Ce含量的高强钢试样焊接热影响区断口形貌呈现韧窝状,韧性更好;当热输入从25 kJ/cm逐步提高到100 kJ/cm时,含5×10-6Ce的高强钢热影响区原奥氏体晶粒平均尺寸增加了75.6%;含23×10-6Ce的高强钢的原奥氏体晶粒平均尺寸增加了52.4%,即钢中Ce含量的增加抑制了焊接热影响区原奥氏体晶粒的长大。通过微观组织分析对比,说明稀土Ce在高强钢中起到了延迟焊接热影响区上贝氏体组织形成的作用,同时抑制焊接过程中原奥氏体晶粒的长大。利用高温共聚焦显微镜观察到了稀土夹杂物钉扎于原奥氏体晶界,抑制焊接过程中晶粒的长大,验证了稀土Ce对高强钢焊接热影响区性能改善的机理。本工作表明应用稀土氧化物冶金可以改善稀土高强钢的焊接性能。
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关键词
high strength steel, heat-affected zone (HAZ), oxide metallurgy, rare earth
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