1 700 MPa 級高強鋼焊接工藝試驗及工藝評定

張粉萍，郝子龍，李松偉，李正勇，趙泳

(江麓機電集團有限公司工藝研究院，湖南湘潭411100)

0 前言

車輛的輕量化是未來材料的發展方向，在不降低材料強度的前提下，為了減輕車輛的整體重量，采用新型材料是解決輕量化問題的重要技術途徑。目前，國內綜合性能較好的1 700 MPa級鋼板為685A高強鋼，因其制造成本較高，且最大厚度規格僅為15 mm，無法完全滿足車輛的需求。為了解決該問題，新開發的高強鋼其制造成本較685A降低30%，且厚度規格可達30 mm，完成滿足車輛材料的使用要求。該高強鋼的核心技術為納米析出相強化技術和組織精細化控制技術，使其兼備高強度和高韌性，解決了前代高強鋼韌性匹配難度大的問題［1］。

通過對1 700 MPa級高強鋼進行焊接工藝試驗，主要包括焊接接頭力學性能試驗、焊接裂紋敏感性試驗，評定其焊接工藝性，為1 700 MPa級高強鋼的應用提供試驗依據。

1 試驗材料和方案

1．1 試驗材料

1 700 MPa級高強鋼的化學成分見表1。采用富氬氣體保護MIG焊、奧氏體不銹鋼焊絲分別焊接8 mm厚的高強鋼+高強鋼(V形坡口)、高強鋼+616鋼(V形坡口)對接焊接試板各2對，12 mm厚的高強鋼+高強鋼(X形坡口)、高強鋼+685A鋼(X形坡口)對接焊接試板各2對。焊接試板如圖1所示，焊接工藝參數見表2。

表1 1 700 MPa級高強鋼的化學成分(質量分數，%)

圖1 對接試板

表2 對接試板焊接工藝參數

1．2 焊接接頭力學性能試驗

將焊接試板分別進行取樣，并進行以下試驗(每塊試板取拉伸試件5個，沖擊試樣5個):①橫向拉伸試驗;②常溫沖擊試驗。

1．3 焊接裂紋敏感性試驗

分別進行斜Y型坡口、搭接接頭和T形接頭裂紋敏感性試驗(每項試驗制備4個試樣)，圖2為裂紋敏感性試驗所制備的試樣。

圖2 各項裂紋試驗試樣

2 試驗結果與分析

2．1 焊接接頭力學性能

在8組對接焊接接頭試組上選取表面和內部成形均較好的接頭制備試件，并進行橫向拉伸試驗，焊接接頭最小抗拉強度為670 MPa，達到甚至超過了傳統裝甲鋼MIG焊時焊接接頭的抗拉強度，試件如圖3所示。

圖3 橫向拉伸試件

試驗結果均滿足WJ1202－97《裝甲鋼用奧氏體焊接材料規范》中的540 MPa的要求，試件焊接接頭平均抗拉強度如圖4所示。

圖4 接頭的平均抗拉強度

在8組對接焊接接頭試組上選取表面和內部成形均較好的接頭制備試件，進行常溫沖擊試驗，試件如圖5所示，試驗結果滿足WJ1202－97《裝甲鋼用奧氏體焊接材料規范》中的72 J要求，其平均值如圖6所示。

圖5 常溫沖擊試驗試件

圖6 焊接接頭的常溫沖擊吸收能量

2．2 焊接裂紋敏感性試驗

試樣經48 h后進行裂紋的檢測和解剖，對焊縫表面進行目視檢測及滲透探傷檢測均沒有發現裂紋。將試件取樣后斷面進行目視檢測，斷面無氣孔、裂紋等焊接缺陷(圖7)，滿足要求。

圖7 接頭試樣

3 結論

(1)選用富氬保護氣體、奧氏體不銹鋼焊絲進行1 700 MPa級高強鋼的焊接，得到的焊縫外觀成形美觀，質量優良，焊接接頭抗拉強度與常溫沖擊值均滿足要求。

(2)采用富氬氣體保護焊接滿足1 700 MPa級高強鋼焊接要求，通過檢測斷面無氣孔、裂紋等缺陷。