马易思
中国第一重型机械股份公司核电石化事业部辽宁大连116113
摘要：本文就焊接电流、层间温度对Q345R钢埋弧焊焊缝化学成分及力学性能的影响，特别是冲击性能进行了初步探讨。
关键词：Q345R；冲击韧性；焊接工艺
前言
Q345R钢属于低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能即高强度、高韧性及良好的焊接性能和冷加工成型性能，广泛用于制造桥梁、管道、铁路车辆、大型船舶和压力容器等承受负荷的焊接结构。但对于埋弧自动焊这种高热量输入的焊接方法来说，焊缝金属的冲击韧性受焊接工艺因素的影响比较大，冲击韧性常出现不稳定甚至不合格的问题。本文对同一批号的埋弧焊焊丝焊剂，改变焊接工艺要素进行了对比试验，对影响焊缝冲击性能的原因进行了初步探讨。
1试验条件及结果
1.1试验用材料
（1）母材：Q345R，规格：25×125×500
（2）焊材：CHW-EH14/CHF102L，规格：Φ4
1.2焊接工艺参数
使用相同的焊接设备，由同一名焊接操作技师在平焊位进行试板的焊接，一层两道。改变电流和层间温度，其他参数保持不变。对比试验的工艺参数见表1。
表1焊接工艺参数对照表
2分析与讨论
从表3可以看出两组试验的力学性能有明显的差别，试验2相比试验1拉伸强度有了近30MPa的下降，而冲击功的平均值有了明显的提高，并且也没有出现试验1中的极低值。另外，从表2可以看到熔敷金属的化学成分上，可以看出试验2的Si、Mn的含量相比试验1有了明显的下降，Si由0.53%降到0.46%，Mn由1.75%降到了1.70%。
以上两组试验结果差异的产生的原因分析如下：
2.1Si、Mn元素含量的下降
焊剂是决定埋弧焊焊缝金属性能的重要因素之一。试验用焊剂使用的是烧结焊剂，可以方便地根据需要过渡合金元素，焊剂的碱度也可以在较大范围内调节，进而可以保持良好的焊接工艺性能。烧结焊剂中Si元素的过渡方式有两种，一种是以矿物质的形式，另一种则是以合金粉的方式，两种方式相比，后一种受工艺参数如电流的影响比较大。而本试样所用烧结焊剂中的Si元素则主要以合金粉的形式过渡，所以电流由530A提高到550A后，合金粉Si在焊缝中更易烧损。另外，提高了的层间温度也使熔池在高温区的停留时间增加，也进一步加大了Si元素和Mn元素的烧损。所以进入到焊缝中的含量Si、Mn元素有所减少。
2.2抗拉强度的降低和冲击韧性的提高
（1）Mn、Si元素含量的降低
Mn、Si元素在合金钢中具有固溶强化作用，有文献[1]表明，在含Mn焊缝中添加Si时，焊缝的屈服强度、抗拉强度呈非线性增加，冲击韧性下降。当Mn含量增加到1.4%时，含Si量最高可达到0.5%，若进一步增加Si含量，冲击韧性将会急剧下降。试验2中的更低的Si、Mn含量，使得其综合力学性能得到明显改善即抗拉强度降低，冲击韧性提高。
（2）重结晶组织和柱状晶组织的比例
层间温度会影响柱状晶区和重结晶区的比例，随着道间温度的增加，t8/5时间增加，柱状晶区所占比例将逐渐减少，重结晶区比例逐渐增多，这对冲击性能的改善有利，从冲击试样的金相照片（见图1）可以看出第二次试验的焊缝组织中重结晶区的比例更高。第二次试验道间温度控制在160℃，重结晶区的比例有所提高，并且晶粒尺寸没有明显的长大，所以促进了冲击功的改善。重结晶区比例的增加，使得试验2的冲击功的平均值和最低值有了明显的提高。
（a）试验1（b）试验2
图1两次试验的冲击试样金相
结语
1.当通过焊剂过渡合金元素Si、Mn时，应根据焊材中其比例，选择适当的焊接电流，保证其在焊缝中比例适当，以使焊缝获得良好的综合力学性能；
2.在保证晶粒尺寸无明显长大的条件下，适当提高层间温度，增加t8/5时间，增加重结晶区比例，改善冲击性能。
参考文献：
[1]尹士科.焊接材料及接头组织性能[M].北京：化学工业出版社，2011：234