20Mn2SiVB钢的焊接性能研究

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工程中在架设桥梁、造船、车辆制造等领域广泛地使用着各种类型的钢材。由于服役条件及焊接工艺的限制，这些用途的钢板不仅要求材料具有足够的强度和塑性，而且还要求具备一定的低温韧性和优良的焊接性能。工业上长期使用调质钢，其强度虽然很高，但难以解决既要综合性能又要经济性的问题。20Mn2SiVB钢是工程中常用的一种贝氏体非调质钢，其基本组成为粒状贝氏体，而粒状贝氏体由铁素体(F)基体和马氏体-奥氏体(M-A)小岛组成，其性能由粒状贝氏体的形态决定；此外，还受到晶界因素、小岛内组织类型及精细结构的影响。而焊接性能的好坏是评价钢材使用性能的主要标志之一。本文针对贝氏体钢的焊接方法、焊接工艺参数等方面进行系统的研究，希望能以较低的生产成本，制造出性能优异的材料，使贝氏体钢在国民经济建设中发挥强大的作用。

实验用材为经过450℃回火处理的低碳贝氏体钢20Mn2SiVB，其化学成分(质量分数，%)为：0.2C，1.8Mn，1.0Si，0.11V，0.003B，0.03P，0.051S。实验所用试样的长、宽、高分别为20、10、10mm。使用YM-350EACO2/MAG焊机进行CO2气体保护焊，焊前对工件进行300℃预热处理，并且保温2h，焊件开60°V型坡口，采取双层焊。用2X7-400数控手工焊机进行手工电弧焊，焊前不预热，焊件开60°V型坡口，采取双层焊，焊条为J507型碱性焊条，采取直流反接方式焊接。焊接工艺参数如表1所示。焊后采用MM-6型金相显微镜对试样进行金相组织观察，用HXD-100型显微硬度仪进行硬度测试。

表1 焊接工艺参数

焊接方法	电流/A	电压/V	气体流量/（L·min-1）
CO2气体保护焊	120	18	10
手工电弧焊	110	20	-

采用CO2气体保护焊，焊缝组织为块状铁素体和少量的珠光体，热影响区主要是粒状贝氏体、少量铁素体及珠光体组织，且晶粒细小。手工电弧焊焊缝金属的组织为铁素体和少量珠光体，热影响区主要是板条状贝氏体组织。对20Mn2SiVB钢采用两种不同的焊接工艺，焊接接头成分均匀，熔合线结合良好；热影响区显微硬度均较高，焊接后所得到的相组成比较简单，焊接接头强韧性较好。