Studie zur Wärmeeinflusszone beim Schweißen von niedriglegiertem, hochfestem, verschleißfestem Stahlblech
Die Herstellung einer niedriglegierten hochfesten verschleißfesten Stahlplatte ASTMA572GR.65 (im Folgenden als hochfeste verschleißfeste Stahlplatte GR.65 bezeichnet) für UHV-Turm kann nicht nur die erhöhen Gesamtfestigkeit des Turms, Reduzierung des Stahlverbrauchs, aber auch Reduzierung der Gesamtkosten des Projekts, das immer häufiger eingesetzt wird. Allerdings hat der Stahl nach dem Schweißen eine größere Neigung zur Aushärtung, eine höhere Härte und eine größere Neigung zur Rissbildung (insbesondere Kaltrissbildung), was sich auf die Qualität des Turms auswirkt.
Für die Forschung zu Schweißwärmeeinflusszonen werden in vielen Literaturstellen Schweißwärmeeinflusszonenproben mithilfe eines Schweißwärmeeinflusszonensimulators auf der Grundlage tatsächlicher Schweißprozessparameter erstellt. Obwohl diese Methode zur Vereinfachung der Forschung die von der Schweißwärme beeinflusste Zone vergrößern kann, wird in einigen Literaturstellen auch darauf hingewiesen, dass es Fehler zwischen den mit dem Schweißwärme-Einflusszonensimulator ermittelten Probenparametern und denen, die beim tatsächlichen Schweißen ermittelt werden, gibt. Basierend auf den obigen Überlegungen wurden Schweißexperimente durchgeführt, um die Schweißwärmeeinflusszone (HAZ) von hochfestem, verschleißfestem Stahlblech GR.65 zu untersuchen. Die Auswirkungen des Schweißwärmeeintrags (E) auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften der HAZ wurden bei verschiedenen Vorwärmtemperaturen (TP) untersucht. Es bietet theoretische und experimentelle Referenz für die Risskontrolle von hochfestem, verschleißfestem GR.65-Stahlblech beim UHV-Schweißturmschweißen.
Das Versuchsmaterial ist eine warmgewalzte verschleißfeste Stahlplatte GR.65 mit einer Größe von 300mm×200mm×1{{16 }}mm, und seine chemische Zusammensetzung (Massenanteil, %) ist wie folgt: 0.2{{20}}3C, 0.043Si, 1.26Mn, 0.006P , 0,001S, 0,046Nb, 0,019Ni, 0,012Cr, 0,29Al, 0,018Cu. 45-Grad-L-förmige Abschrägung mit einer stumpfen Kante von 2 mm. Das Schweißmaterial ist Φ1,2 mm ER55-G-Schweißdraht. Die Schweißmethode ist CO2-Schutzgasschweißen, das Schweißgerätemodell ist YM-500KR und es wird das Einzeldurchgangs-Stumpfschweißen angewendet. Nach dem Schweißen wird es bei Raumtemperatur luftgekühlt und anschließend auf Schlagfestigkeit und Härte geprüft.
Wenn die Schweißlinienenergie der hochfesten, verschleißfesten Stahlplatte GR.65 10 kJ/cm beträgt, beträgt die Breite der Schweißwärmeeinflusszone etwa 4 mm und erreicht etwa 9 mm, wenn sie 40 kJ/cm beträgt. Die Korngröße der gröberen Zone ist bei unterschiedlichem Drahtenergieeintrag sehr unterschiedlich. Die durchschnittliche Korngröße der gröberen Zone ist bei einer Drahtenergie von 40 kJ/cm fast doppelt so groß wie die von 10 kJ/cm. Dies weist darauf hin, dass GR.65-Stahl bei hoher linearer Energie nur eine begrenzte hemmende Wirkung auf das Austenitkorn hat, während bei niedriger linearer Energie aufgrund der Nagelwirkung von Nb(C,N) das Austenitkornwachstum behindert wird. Bei der niedrigen Schweißenergie (10 kJ/cm) kann das Vorwärmen vor dem Schweißen die gehärtete Mikrostruktur wie Martensit und MA-Block im Vergleich zu keinem Vorwärmen verfeinern, was sich günstig auf die Zähigkeit der grobkörnigen Zone auswirkt. Bei hoher Linienenergie (40 kJ/cm) führt das Vorwärmen vor dem Schweißen jedoch nicht nur zu einer grobkörnigeren Struktur der grobkörnigen Zone, sondern es entsteht auch leichter eine Mikrostruktur mit relativ schlechten mechanischen Eigenschaften, wie z. B. oberer Bainit, der sich stark verringert die Zähigkeit der grobkörnigen Zone, die beim Schweißen beachtet werden muss.
