转向架用耐候钢焊接接头性能的对比分析

陈寿永 刘海明 尹加干 齐至亮

摘 要：本文主要将国产、进口耐候钢与国产、进口焊丝制备的焊接接头当作主要论述对象，对其基础力学性能进行了详细比较，并在此基础上深度剖析了国产与进口耐候钢的焊接性能。经过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等一系列试验以后，可以发现：进口耐候钢的综合性能要比国产耐候钢的综合性能高出很多，进口耐候钢配国产焊丝的接头性能最佳，希望国产耐候钢在材料成分方面上要对Cr、Mn等含量的调整予以高度重视。

关键词：Q355NH耐候钢;SMA490BW耐候钢;焊丝;力学性能;等成份原则

引言

对国产耐候钢的焊接性能进行深度剖析，并在此基础上选择最为匹配的焊接材料，显然这对快速实现高铁转向架材料国产化、节约成本等方面均有着积极的意义。

1试验材料与方法

1.1母材及焊材

本次实验主要选择以下几种母材：一种是国产钢材TJ/CL413-2014：Q355NH;另一种是进口钢材JISG3114SMA490BW，板厚12毫米。与此同时，还要选择以下几种焊丝：一种是国产焊丝TB/T2374-2008：TH550-NQ-Ⅱ;另一种是进口焊丝ISO14341-A：G424M21Z，且焊丝直径为1.2毫米。

1.2试样的焊接

这里将MAG/135当作主要焊接方式，保护气体以80%Ar+20%CO2为主。针对2种母材以及2中焊丝来说，其应当严格按照既定标准进行配对，同时还要制备出3种焊接接头，分别标号为①、②和③。

1.3试验内容

序号1：试验项点为拉伸试验，试验标准是IS04136，试验编号为①②③，试验位置为标准试样。

序号2：试验项点为弯曲试验，试验标准是IS05173，试验编号为①②③，试验位置为标准试样。

序号3：试验项点为冲击试验，试验标准为IS09016，试验编号为①②③，试验位置为标准试样。

2拉伸试验

拉伸试验结果如表1所示。

结合表1内容可以看到，试样①平均抗拉强度为504MPa，而试样①平均抗拉强度为505MPa，两者之间不存在较大的区别，而试样③是545MPa，明显要比试样①和②高出很多，但延伸率却不大于①和②。不仅如此，还可以从中发现①、②断裂位置是在母材的上面，这也从侧面反映出了①、②接头最脆弱的地方是在母材上，而试样③与二者存在不同，其断裂地方是在焊缝的上面，这也从侧面反映出了试样③的焊接接头最脆弱的地方是在焊缝上面。不仅如此，还可以看到：试样①、②的母材属于国产Q355NH，所以拉伸试验均断在母材。显而易见的是，从试样①和②的角度出发来看，焊缝和母材作为超强组合，换言之二者的焊缝强度都要比母材的强度高出很多。无论是针对试样①焊接接头的平均抗拉强度来说，还是就试样②焊接接头的平均抗拉强度而言，均要比试样母材的测试抗拉强度要高出一些，同时平均延伸率试样①是30.1%，试样②是30.2%，二者均要比母材的测试延伸率低一些，之所以会出现这种情况是由于在超强匹配的焊接接头当中，不少塑性变形很容易出现在母材当中，尤其是在开展此项试验活动期间，因为拉伸变形，强度不低的焊缝会在无形当中限制母材变形，以便可以令焊接接头的抗拉强度呈现出上升的状态而令延伸率逐渐减少。针对试样②来说，经过试验之后可以发现其焊接接头通常都断裂在焊缝之处，和进口SMA490BW母材进行详细比较可以发现，国产TH550-NQ-Ⅱ属于低匹配焊丝，换句话来说是焊缝的强度要比母材的强度低一些。从低匹配焊接接头的角度出发来讲，因为焊缝抗裂性能不强以及应力集中等各种因素的影响，致使焊接接头质量不高。

3弯曲试验

当①、②、③处于180°弯曲角度以及弯心直径是2a的状态下，试验结果请参考图1和图2。当此项试验工作完毕以后，用肉眼观察期间并没有发生明显的裂纹，从侧面反映出了试样①、②、③均具备较强的塑性。

4冲击试验

焊缝因为存在复杂的树枝晶以及组织偏析，同时焊缝区两边与熔合线距离不远的柱状晶在实际结晶期间会把相关杂质排在指定的地方，所以会衍生出与之相匹配的薄弱区域，导致冲击韧性不强。除此之外，焊接冷却一段时间之后焊缝所衍生出来的组织被叫做铸态组织，就是因为这些组织的存在才会致使试样①、②、③的冲击韧性不高。在这几种焊接接头当中，试样③有着最小的冲击值，且和接头拉伸性能相同。对本次实验结果进行分析可以发现，3种焊接接头均都体现为热影响区的冲击值大于母材，之所以这样说是由于热影响区在实际冷却期间，冷却时间不长，马氏体等相关组织数量持续上升，最终使其强度不断增强，继而提升了冲击值。

结语

针对进口母材来说，其综合性能要比国产母材的综合性能高出很多，从侧面反映出了母材对焊接接头综合性能的影响要比焊丝对焊接接头综合性能的影响更强烈些。结合上述实验结果可以发现，母材中Cr，Mn元素含量较高，所以笔者希望国产耐候钢在材料成分方面上要对Cr、Mn等含量的调整予以高度重视。而针对耐候钢选材环节来说，其應当多重视焊丝中Cr、Mn元素的含量。

参考文献

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