高强钢在轻量化结构设计中的应用及其焊接

张岩

摘要：介绍了高强钢的使用特性，综述了目前世界各国高强钢在桥梁、工程机械、汽车制造、建筑工程、飞机制造、石油管线等行业中的应用情况。总结了高强钢的焊条电弧焊、气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊、埋弧焊、激光焊、激光-MAG复合焊、搅拌摩擦焊等焊接工艺及其特点。并分析了高强钢在焊接时因其合金元素复杂、强化机理多样导致的氢致裂纹、冷裂纹、热影响区性能转变等问题，介绍了为解决高强钢焊接问题进行的焊材研究及其进展。

关键词：高强钢;轻量化;焊接性;焊材

中图分类号：TG457.1      文献标志码：C         文章编号：1001-2003（2021）12-0034-07

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.12.07

0    前言

2020年世界粗钢年产量高达近19亿吨，我国粗钢产量首次超过10亿吨，钢铁已是工业中的主要材料。随着工业设计理念朝着减重、节能的方向发展，高强钢的研发和使用成为焦点。我国自1997年开始开展“ 新一代微合金高强高韧钢的基础研究 ”国家攀登项目，经过20多年的努力，高强钢及超高强钢的种类越来越多，强度越来越高，在高强钢的使用上逐渐达到世界先进国家水平。高强钢由于其具有高强度、高塑韧性等特点，在焊接结构中的使用量逐年递增。高强钢的使用解决了很多结构设计中存在的高承载和低自重的矛盾问题，但是由于其成分复杂，强化机理与传统钢不同，所以目前高强钢的焊接仍存在很多问题。

1 高强钢的价值及其应用

1.1 高强材料出现的原因

传统钢材一般屈服强度195～275 MPa[1]，低温使用性能自室温到-4 ℃。在该强度和韧性的条件下若要提高钢材的承载能力，只能采用更大的设计截面，而截面尺寸的增加会导致焊接构件的自重增加，从而带来钢材消耗量增多和构件额外的载荷，这既不符合现代工业“ 清洁、绿色、环保 ”的发展方向，也不符合结构越来越高的承载要求。

目前各国并未对高强钢进行准确定义，我国普遍将屈服强度超过355 MPa的钢材称为高强钢，将屈服强度超过780 MPa的钢材称为超高强钢[2]。高强钢优越的力学性能可以解决传统钢材强度不足及塑韧性差给结构设计带来的影响等问题。随着钢材强度的增加，不仅可以减小结构承载截面，也能提高钢材的低温使用性能。所以高强钢在各焊接相关行业中的应用越来越广泛。

1.2 世界钢材的发展阶段

国际上，美国最早提出高强钢概念，并于20世纪80年代开始研究形变诱导相变（DIT）钢;日本、韩国自20世纪90年代起就开始研究“ 强度翻番、寿命翻番 ”的高强钢。我国1997年启动“ 新一代微合金高强高韧钢的基础研究 ”，经过各钢铁企业和高强钢应用企业的共同努力，已经将钢的强度自235 MPa提升至约1 000 MPa，目前我国高强钢主要以超细晶粒钢、超低碳贝氏体钢、高氮钢、中锰钢等为主，且正在进一步研发高强钢的其他强化方式以提高其强度等级[3]。

1.3 高强钢的应用情况

1.3.1 钢结构桥梁制造

随着全球经济的高速发展，铁路、公路桥梁的建设需求与日俱增，江河、海洋等各种复杂环境下远距离大跨度桥梁的制造越来越多，承载要求也越来越高。以往钢结构桥梁的主体材料多为强度级别较低的235 MPa、345 MPa或者普通桥梁钢，在大跨度钢桥设计上，由于杆件受力增大，如果采用传统的345 MPa及以下强度级别的钢材，就需要增大钢板厚度或增加杆件的加筋结构，这会大大增加钢材用量，既会增加桥梁的自重也会增加制造成本，而使用高强钢则可以轻松地解决该问题。

1969年，德国莱茵河斜拉大桥首次使用屈服强度460 MPa的高强度钢材来制作桥梁。近些年分别有法国Millau大橋、德国Ingolstadt高速公路桥、瑞典48 m跨快速军用桥梁等各种桥梁，钢材强度从460 MPa提升到690 MPa[4]。

新中国建立以来，我国的桥梁建设突飞猛进，逐渐追上世界各国桥梁建设的步伐，从1957年建成第一座公铁两用桥——武汉长江大桥到2020年7月建成的沪苏通长江公铁大桥，桥梁用钢从前苏联援助的235 MPa的普通桥梁钢到拥有自主知识产权的500 MPa高强桥梁钢，我国仅用50多年的时间就实现了高强材料的发展飞跃[5-12]。根据我国桥梁用结构钢标准GB/T714：2015规定，目前我国列入标准的桥梁钢强度等级有Q345q、Q370q、Q420q、Q460q、Q500q、Q550q、Q690q[13]，已达到国际先进水准。

与普通钢结构相比，高强度桥梁钢解决了桥钢梁制造中钢板厚度必须足够小以减小结构对柱子的平动和转动约束，同时钢板厚度又必须足够大以承担竖向荷载和弯矩的问题[14]。同时，高强钢大大减小了钢板截面厚度和焊缝尺寸，从而在保证桥梁的使用寿命同时也降低了焊接作业量、缩短施工周期，显著提高了经济效益。

1.3.2 工程机械制造

在工程机械制造中，高强钢具有比普通钢更好的强度及耐磨性能，因此被广泛应用于结构件和耐磨件等部件的制造。

在国外，FE公司研发了HITEN高强钢系列的590S、690S、780S和980S等钢板，JFE公司研发了VERHARD高强钢，强度高且具有良好的韧性和焊接性能，为工程机械制造提供了更多更好的母材选择。我国亦有很多钢铁企业进行了高强工程机械结构钢的研发，比如宝钢于2000年研发的第一代BS600MC和BS700MC高强钢、2005年研发的第二代BS700MCK2、BS600MCJ4、BS550MCK4高强钢[14]等，舞钢研发的WQ690（WH80Q）等钢板[15]，这些高强钢具有良好的可焊接性和冷成形性，适用于制造承载较高的煤矿液压支架、重型车辆、工程机械等钢结构件。

1.3.3 汽车（轿车）制造

汽车行业设计中经常使用铝合金、塑料、碳纤维等非铁材料，由于这些材料存在制造成本高、后续车辆维护费用贵、焊接及热加工工艺性能差等问题仍无法大量使用，所以目前高强钢仍是汽车产业中使用最多的材料，主要用于白车身结构件、外覆盖件、车轮以及悬挂件等构件[16]。试验表明，4门轿车如果车身90%改用高强钢，在成本几乎不变的前提下可以将车重减轻约25%，且其静态抗扭能力提高80%、静态抗弯能力提高52%、第一车身结构模量提高58%，整体满足标准规定的碰撞要求[17]。

自2000年来，福特、丰田、奇瑞等汽车制造企业开始大量使用屈服强度590～780 MPa的高强钢。宝钢于2015年2月研发成功QP1180GA汽车用高强钢，其强度级别首次达到980 MPa，且延伸率达到15%，该钢具有一定的焊接性[18]。除宝钢外，浦项、JFE、蒂森克虏伯等公司也为汽车行业开发了同等强度级别的高强钢。

1.3.4 大型船舶制造

随着船舶大型化、超大型化的发展，船用高强钢使用量和需求也越来越多。根据国家标准规定，目前常用的船舶高强钢主要有AH36、AH40等高强结构钢和AH420-FH420、AH460-FH460、AH500-FH500、AH550-FH550、AH620-FH620、AH690-FH690等超高强度结构钢，这些钢的屈服强度可达690 MPa，低温冲击性能F级别最低能达到-60 ℃纵向冲击吸收能量69 KV2/J[19]。我国鞍钢于2006年成功研发出FH420-FH500强度级别的船板钢，2011年成功研发FH620-FH690强度钢板，并通过九国船级社认证，这标志着我国船用钢全面进入高强、超高强时代[20]。

1.3.5 建筑工程应用

近年来，全世界矿产资源日趋减少，但建筑设计却朝着“ 高、大、怪 ”的方向发展[21]，促使在建筑结构设计中优先考虑高强钢。1993年建成的日本横滨Landmark Tower大厦，其I形截面柱采用了600 MPa钢材;2000年建成的德国柏林索尼中心大楼，屋顶桁架杆件采用S690型钢;2005年底建成的悉尼Latitude大厦的第16层采用690 MPa超高强度钢材钢结构作为转换层。我国近些年采用高强钢的建筑结构也呈井喷式增长。如2008年建成的国家游泳中心，采用Q420级别的钢材;国家体育场（鸟巢）首次在建筑结构中采用Q460及Q690钢材[22];深圳会展中心采用550 MPa的钢材。

1.3.6 飞机制造

飞机中的高强钢主要在发动机、大梁、起落架等部位使用。我国在起落架制造中焊接，用材主要是低合金超高强度钢，先后研制出30CrMnSiNiZA、Gc-4（40CrMnsiMoVA）和40CrNi2Si2MoVA等高强钢材，随着合金成分的变化，这些钢的强度指标上升的同时其塑韧性指标也能满足起落架的冲击要求[23]。

1.3.7 石油管线

截止至2020年，我国油气管道总里程累计达到14.4万千米，X70、X80、X90和X100强度等级的管线钢管，在化学成分设计、合金含量控制、轧制工艺和钢管制造等方面日益完善，在解决焊接冷裂纹和焊接热影响区（HAZ）脆化等方面优势明显。我国自20世纪50年代到70年代，石油管线建设主要使用Q235和16Mn钢，90年代开始建设的鄯乌输气管线、陕京输气管线和库鄯输油管线三条油气管线，开始采用国产的X52、X60和X65。1999年，西气东输管道建设时开始研发X70管线钢。近些年，随着我国钢材的快步发展，目前X80、X90、X100、X120的管线钢已逐步投入使用[24]。

1.4 高强钢的发展方向

从目前工业产品的设计角度可以看出，高强钢的使用和发展要求越来越高，原有的500 MPa以下強度级别钢材已经不能满足结构设计需求，更高强度的钢在工业生产中的需求极其迫切，尤其是桥梁制造行业。将来高强钢的使用量将会超越普通钢。

目前，多数焊接用高强钢很难达到超高强度，其原因是现有技术很难在钢铁产品制造中兼顾钢材的强度和塑韧性，强度提高往往会导致钢材的塑韧性急剧下降，无法兼顾各方面力学性能，对焊接等材料加工过程造成负面影响。所以高强钢的发展除了考虑母材力学性能外，还需考虑提高其加工性能，尤其是焊接性。

2 高强钢的焊接

2.1 高强钢的焊接工艺

2.1.1 高强钢的连接

焊接作为目前钢铁材料主要的连接方式，具有很多机械连接不具备的优势，如焊接可以实现密封也可以采用对接接头来降低材料搭接时的自重，同时，也能解决应力集中等问题，另外，熔化焊可以实现冶金连接，所以焊后金属强度能够得到保障。

2.1.2 高强钢常用焊接工艺

目前，高强钢在生产制造中最主要的焊接工艺为焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、药芯焊丝气保焊、埋弧焊等。随着技术的发展，除上述焊接工艺外，激光焊、激光-MAG复合热源焊、搅拌摩擦焊等焊接工艺也逐渐得到应用。

（1）焊条电弧焊。

焊条电弧焊由于其具有焊接操作灵活、设备成本低等特点，非常适合高强钢单件或小批量生产。焊条电弧焊采用气渣联合的保护形式，相较于气体保护焊而言，其抗风能力强，很适合场馆、桥梁建设等室外焊接作业。同时，焊条电弧焊的药皮成分可调节，可根据母材的性能要求调整焊条药皮成分来解决诸如高强钢焊接时的扩散氢、塑性下降等工艺问题。因此，焊条电弧焊是高强钢小批量、室外焊接的首选。

（2）气体保护焊。

采用实心气体保护焊或金属粉末芯气体保护焊工艺焊接高强钢时易实现机械化和自动化，能提高批量生产的效率，该工艺在焊接过程中几乎没有熔渣，不存在焊后清理问题。

（3）药芯焊丝气体保护焊。

药芯焊丝气体保护焊工艺过程与实芯焊丝气体保护焊类似，亦采用φ（CO2）20%+φ（Ar）80%进行焊接过程保护，药芯焊丝较实心焊丝气保焊而言焊接熔敷率高，可采用相对大的电流进行焊接，生产效率更高，且药芯焊丝中焊药成分易于调节，电弧更稳定、熔滴过渡更均匀，所以焊接飞溅小、焊缝美观，更适合高强钢焊接[25-27]。李亚江[28]等人通过“ 铁研试验 ”发现药芯焊丝比实心焊丝的焊缝断面裂纹率小得多，并且其焊缝强度和塑性也优于其同等强度级别的实心焊丝。张占伟[29]等人对X80管线钢使用自保护药芯焊丝焊接环缝，结果证明，药芯焊丝可适应各种焊接位置，焊缝组织均由性能良好的贝氏体及铁素体组成，接头强韧性匹配良好。

（4）埋弧焊。

埋弧焊具有焊接速度快、效率高、一次成型厚度大等工艺特点，很适合大厚件、长焊缝的高强钢焊接，并且与焊条电弧焊类似，其焊剂可给熔池提供合金元素，从而调整熔池的组织和力学性能，保证高强钢的焊缝性能满足要求。但是由于焊接位置受限，埋弧焊比较适合平焊或船型位置的焊接而不适合仰焊等空间位置，故埋弧焊更适合高强钢的厂内大厚件平焊焊接。

（5）激光焊。

激光焊可以解决高强钢常规弧焊热输入大引起的焊接变形大、焊缝及热影响区中合金元素损失等问题。尤其是在汽车制造中薄板及型材的焊接中，其结构和尺寸对热输入的敏感性更高。Shao H.及Spena P. R.等人研究表明，任何接头形式在激光焊接后热影响区宽度都较窄，其组织均与母材差异不大[30-31]。

环鹏程等人[32]采用激光焊焊接800 MPa高强钢板，发现激光焊热输入达到42.0 J/mm以上即可焊透2.8 mm高强钢板，其焊缝抗拉强度基本与母材相当，拉伸性能良好，冲击功可达母材的85.6%，这说明在高强钢薄板焊接时，较其他熔化焊而言，激光焊焊缝性能更好。

（6）激光-MAG复合焊。

单纯采用激光焊也存在一些问题，比如激光束的直径很小对工件装配间隙要求严格，高反射率、高导热系数材料的激光焊接比较困难，另外，激光焊冷却速度快会导致高强钢焊接时易产生淬硬组织和裂纹。可采用激光-MAG复合焊接替代单纯的气体保护焊或激光焊，兼具电弧焊和激光焊的优点。雷震[33-36]等人得研究表明，以屈服强度960 MPa高

强钢为例，激光-MAG复合热源相较单独的MAG热源在焊接时热输入下降50%以上，热影响区比MAG热源窄70%，粗晶粒区也缩小至MAG焊的10%左右，有效解决了普通MAG焊在焊接时产生的成分、组织及焊接残余应力等问题。

（7）搅拌摩擦焊。

在高强钢薄板及超薄板采用熔化焊时，焊缝中存在与母材不同的焊缝组织以及焊接残余应力，也会出现强度下降等问题，对焊后承载有很大影响。搅拌摩擦焊（FWS）是一种固相连接技术，具有接头性能好、焊接变形小、几乎无熔化缺陷等优点[37-38]。以汽车行业中乘用车用高强钢为例，随着强度的增加，其碳当量增加，熔化焊焊接性变差，尤其是表面含有镀锌层时，而搅拌摩擦焊能有效地解决高强钢熔化焊过程中产生的气孔、夹渣、焊接残余应力、氢致脆性、热影响区力学性能下降等问题[39]。

2.2 高强钢焊接存在的问题及发展方向

高强钢生产时的强化方式导致其成分较普通钢复杂得多，焊接时的问题也更多，比如，高强钢焊接时存在氢致裂纹、冷裂纹、焊接接头的疲劳、焊接热影响区强度及韧性的变化等问题[40]。

2.2.1 氢致裂纹

高强钢焊接时，为了满足材料的使用要求并尽量得到与母材一致的力学性能，其填充金属中的合金元素较多，这会影响焊接时的预热温度，高强钢焊后冷却过程也会随之改变，其热影响区的金属会比焊缝金属更早发生奥氏体向铁素体的转变，从而导致氢从热影响区向焊缝扩散，更易在焊缝金属中产生氢致裂纹。P Nevasmaa等人[41]研究发现，氢致延迟裂纹在屈服强度580～900 MPa的高强钢中出现的机率远大于580 MPa以下的钢，且母材屈服强度越高焊后氢致裂纹出现的时间越短。

2019年张体明[42]等人对石油高强管线钢X80的焊接残余应力及热影响区组织差异对扩散氢的影响进行模拟分析，发现虽然焊接残余应力与不均匀的焊缝组织都会对扩散氢存在影响，但焊接残余应力的影响大于组织均匀性，在残余应力最高的焊缝中心，扩散氢的浓度约是不考虑焊接残余应力影响时的2.7倍。因此，焊接残余应力是扩散氢富集的重要影响因素，而扩散氢富集将会引起构件的氢致失效，所以在高强管道钢焊接时要注意焊接残余应力的预防与消除。

2.2.2 冷裂纹

以石油管线钢为例，该钢种是基于低C-Mn-Si合金化而發展起来，以铁素体/珠光体钢和铁素体/针状铁素体钢两种组织类型为基础。近年来研发的X100、X120是在针状铁素体基体上含有少量马氏体和粒状贝氏体的组织。X100管线钢作为油气管道的新型高强钢管，其基体组织为粒状贝氏体，具有超高的强度及良好的韧性，但是在焊接时由于其强度高（屈服强度763 MPa）、合金成分复杂（碳当量0.522），所以焊后易产生淬硬组织及粗大的晶粒，焊后冷裂纹倾向增大。徐学利等人[43]研究表明，提高预热温度可以增加其断裂应力，并且使焊接接头处的BF分布紧密从而降低BF组织的分布区，进而减小X100钢的冷裂纹倾向。

除石油管线外，研究发现工程机械用高强钢焊接冷裂纹与预热温度有直接关系。程浩轩[44]针对Q1100E使用φ（CO2）20%+φ（Ar）80%的熔化极气体保护焊进行试验，焊丝为德国蒂森公的司φ1.2 mm GM120 实心焊丝，发现在焊前将工件预热至不低于125 ℃，可以防止焊后冷裂纹的出现。

2.2.3 热影响区性能转变

2009年冯伟等人[45]对Ni含量8%的低碳贝氏体高强钢（980 MPa）进行焊接热模拟研究，结果表明，随着焊接热输入的增加，该钢在细晶区出现孪晶马氏体和少量板条状马氏体，其中孪晶马氏体导致细晶区韧性下降，而粗晶区出现粗细相间的板条状贝氏体组织并在贝氏体上析出弥散碳化物，板条贝氏体界面还存在奥氏体薄膜使得粗晶区韧性提高，因此该高强钢热影响区中的细晶粒区成为最薄弱环节。

2012年娄宇航等人[46]对690 MPa低合金高强钢焊接接头组织和力学性能进行研究，发现无论采用焊条电弧焊还是埋弧焊，焊缝组织均为板条状贝氏体和少量针状铁素体，热影响区的粗晶区主要为贝氏体和少量马氏体。虽然两种焊接工艺得到的焊接接头组织基本一致，但是由于埋弧焊热输入比焊条电弧焊高，所以埋弧焊的初始奥氏体晶粒尺寸大于焊条电弧焊。总的来说，这两种焊接工艺均能得到较高抗拉强度的焊接接头，但是埋弧焊焊缝硬度高于焊条电弧焊，这两种焊接工艺焊缝区和熔合区均能达到-50 ℃时冲击功大于27 J，能满足高强钢焊后韧性要求。

2017年温长飞等人[47]在JA Gianetto[48]等人的研究基础上通过焊接热模拟试验研究了1 300 MPa的超高强钢焊后韧性问题，发现多层多道焊接时由于二次或多次加热、加热温度高、加热区域受热不均、冷却速度快，因而在热影响区局部发生脆性转变导致焊接接头韧性下降，热影响区塑性与第二道焊缝加热温度峰值有关，随着峰值的提高，韧性增加，当温度峰值超过800 ℃时裂纹扩展功明显增加。另外，1 300 MPa超高强钢焊接时会在原始奥氏体晶界处产生马氏体-奥氏体组元，该组元晶粒粗大且成链状，所以热影响区硬脆性大，脆性断裂易由此处开始。同年崔冰等人[49]对Q890高强钢的热影响区韧性及其裂纹扩展规律进行了研究，发现调质供货的Q890钢焊接时随着热输入的增加，热影响区的晶粒粗化现象明显，并且由于粗晶区析出马氏体-奥氏体组元体积分数增加、平均长宽比增大、大角度晶界减少等原因，热影响区脆性增大。

2019年肖红军[50]等人利用Gleeble-1500热模拟试验机针对1 000 MPa高强钢焊接时不同热输入下热影响区韧性的变化问题进行研究，结论与温长飞等人基本一致，在一次热循环后，随着线能量的增加，冲击韧性先增加然后下降，组织由马氏体向马氏体与贝氏体的混合组织转变，粗大的马氏体和贝氏体组织及板条间和板条内碳化物的存在是造成韧性下降的主要原因。焊后其热影响区的细晶区韧性较粗晶区好，而临界粗晶区的韧性最差，最易发生裂纹扩展。同年张楠等人[51]用熔化极混合气体保护焊（MAG-M）焊接含Ti-Nb成分的控轧控冷（TMCP）700 MPa的高强钢来研究其焊接接头力学性能。试验结果表明，随着焊接热输入的增加，焊接接头的强度会有一定幅度的下降，焊接热影响区也存在软化问题，其硬度小于母材硬度，这是因为焊接导致TMCP钢原来的晶界强化、变形强化、析出强化等强化手段消失、强度下降、焊接接头软化。如果在TMCP钢中增加一定百分含量（质量分数10×10-6～12×10-6）的B就能有效地解决焊后接头软化问题，为焊接提供更大的工艺窗口。卢尚文等人[52]采用屈服强度960 MPa的含Cr、Nb、V、Mo等元素的高强钢，碳当量0.58，针对该材料的焊后冷却速度进行研究，发现随着焊后冷却t8/5的不同，焊后组织形态也不同，随着冷却速度变慢，焊缝组织从100%马氏体到逐渐析出贝氏体，当冷却速度缓慢时，热影响区组织中贝氏体逐渐减少、铁素体和珠光体混合组织增多，其热影响区韧性增加。

2.3 高强钢焊接填充材料的发展状态

高强钢焊接目标是在焊接接头处获得适当的强度（抗拉强度和疲劳强度）及良好的韧性，避免产生冷裂纹。而高强钢焊缝的性能不仅取决于母材，也取决于焊接填充材料的成分，较为理想的填充材料要能在焊接时能起到调整焊缝合金元素、抑制焊缝不良组织的形成、防止焊缝裂纹出现、改善焊缝力学性能等作用。目前很多专家专门针对成分及强度各异的高强钢或超高强钢研制了一系列焊接填充材料。

2015年吴炳智[53]等人为高强钢研制了960 MPa级的φ（CO2）20%+φ（Ar）80%的混合气体保护焊实心焊丝，在Q235上进行焊接，分析了焊缝的组织和冲击韧性，发现焊后金相组织为粒状贝氏体和低碳马氏体，并且热输入在13.7 kJ/cm时焊缝的冲击韧性达到最高值，-40 ℃时裂纹扩展功能达到63 J;热输入达到较大的22.0 kJ/cm时也能保证-40 ℃吸收总功为51.8 J，这说明该焊丝即使在较大的热输入时也能提供良好的韧性。

2017年李丹晖等人[54]研发了与Q960高强钢相匹配的抗拉强度为920 MPa的气体保护焊实心焊丝，其主要合金成分为Mn、Ni、Cr、Mo，可通过真空冶炼技术制作，该焊丝能够达到-60℃时冲击功66.7 J，通过严格控制各合金百分含量使其焊后组织为贝氏体和马氏体且马氏体含量占比较低，从而保证焊缝淬硬倾向不会过大。

2018年刘政军等人[55-56]研制了960 MPa的高強钢药芯焊丝，其主要成分为Mn、Ni、Mo、Cr并加入微合金化元素Ti、B、Nb、Al。试验采用舞钢生产的Q960作为母材，结果表明该药芯焊丝焊接接头抗拉强度均值能达到952.24 MPa，屈服强度均值能达到890.56 MPa，断裂延伸率能达到17.2%，断面收缩率能达到26%，冲击功在-20 ℃时能达到70 J，这表明该焊丝能基本满足高强钢的焊缝力学性能。另外，该焊丝的合金成分中的B元素可促使针状铁素体形核，抑制块状铁素体形成，但随着焊缝中N元素的增加，B元素的作用会降低。除B元素外其他元素也能起到提高焊缝金属强度作用。

3 结论

焊接性是材料加工性能好坏的重要考虑环节，目前急需解决的问题是在生产制造领域如何更经济、可靠地生产焊接性良好的高强钢。另外，材料的焊接性也与钢材的加工手段息息相关，高强钢的焊接问题随着钢材强化机理的发展而发展，从目前钢材的焊接问题研究中不难发现，高强钢的焊接方法仍需创新，如高能束焊接或热塑性焊接工艺的研究还需深入。

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