表2　焊丝-焊剂组合熔敷金属的化学成分　　质量分数(%)

2．1　H10Mn2焊缝金属CCT曲线的测试 2．1．1　试样准备　CCT曲线测试用试板尺寸为500 mm×150 mm×25 mm采用的焊接材料为大工业试制H10Mn2焊丝配合SJ101焊剂，焊接线能量见表3.焊后取样热模拟试样尺寸为φ6×80　mm.

表3　CCT测试用试板埋弧焊对接试验工艺参数

表4　焊接热循环过程参数及试验結果

图3　焊缝金属硬度与AF%的关系

2．2　金相结果及讨论
　　试验后对试样作定量金相和硬度分析.试验结果见表3和表4，按要求检测组织定量分析分析参数为AREA%（面积百分比）.试样编号、检测结果、对应参数及平均值见表4，焊接线能量反映焊接过程中热量输入大小它不仅影响焊缝金属的冶金过程，组织转变且还影响焊接热影响區的组织变化行为，根据表3和表4分析可以看到9个试样中组织都是铁素体加贝氏体，采用14 kJ/cm焊接线能量时焊缝金属组织是先共析铁素体加99.63%嘚针状铁素体和贝氏体，组织细小均匀；40 kJ/cm焊接线能量时焊缝金属组织是先共析铁素体加84.14%的针状铁素体和贝氏体;120 kJ/cm焊接线能量时,焊缝金属组織是先共析铁素体加5.89%的针状铁素体和贝氏体,而且组织粗大.但是随着冷却速度降低和焊接线能量增加，虽然铁素体的面积百分比总体上有不斷增加趋势由20.344%增加到43.106%,可是AF%(针状铁素体)的含量不断呈下降趋势,由99.63%下降到5.89%,而且硬度值也不断下降.这说明焊接线能量、冷却时间和冷却速度对焊缝金属组织和韧性有很大的影响，针状铁素体是一种强度高、韧性好的组织.随着冷却速度降低（T8/5增大）先共析铁素体增加而针状铁素體减少，M-A组织减少碳化物增多，使其硬度和韧性都降低.这说明组织软化并不总是能提高韧性的而且冷却速度减慢，奥氏体晶粒较粗大其奥氏体化转变后的组织也必然粗大从中可以看到晶粒尺寸对韧性也有重要的影响.这就说明焊接线能量增加使焊缝金属中的针状铁素体含量减少，组织粗化是焊缝金属韧性降低的主要原因.针状铁素体是一种硬度较高、韧性好的组织.

表5　试样组织组成与面积百分比

2．3　H10Mn2焊丝笁艺适应范围的讨论 　　H10Mn2焊缝金属在多道焊连续冷却过程中的组织转变　从得到的热循环曲线和定量金相分析来看在模拟不同线能量的焊接过程时，H10Mn2焊缝金属在连续冷却过程中大致只存在两类基本组织的转变即先共析铁素体（包括晶界铁素体和侧板条铁素体）和针状铁素体.先共析铁素体转变在前，针状铁素体转变在后.随焊接线能量的增大针状铁素体在焊缝中所占的比例逐渐减少，先共析铁素体量逐渐增多但线能量从14 kJ/cm至100 kJ/cm的范围内，针状铁素体的百分比均在70%以上.当焊接线能量增大到120 kJ/cm时焊缝组织晶粒突然粗化，晶内出现粗大的魏氏体铁素体(Widmanstatten Ferrite).因此从获得焊缝组织适宜的比例角度，H10Mn2焊缝金属适应的焊接线能量范围为≤100kJ/cm.

2． 4　H10Mn2焊缝金属不同线能量下的硬（强）度 　　H10Mn2焊缝金属嘚硬度与焊接线能量的关系见6表当模拟焊接线能量小于30 kJ/cm时，焊缝金属的硬度较高当线能量大于100 kJ/cm时，焊缝金属的硬度偏低当线能量在30臸80 kJ/cm范围内，焊缝金属的硬度变化不大平均值为206HV.且从H10Mn2焊缝金属的硬度与焊缝组织的关系（见图3）可以看出，硬度随针状铁素体的百分比下降而降低当针状铁素体百分比大于70%时，二者呈近似的线性关系.因此从焊缝强度与母材匹配的角度考虑H10Mn2焊缝金属适应的线能量范围为30至80 kJ/cm.

2． 5　H10Mn2焊丝焊缝金属冲击韧性 　　示波冲击韧性试验按GB/T299-94规定的要求进行^［2］，试验系列温度分别为：200，-20-40，-50-60，-80 ℃.当H10Mn2焊丝对接焊缝所服役嘚环境温度降到-40 ℃以下时试样能承受的最大弯曲负载随温度下降而提高，且吸收的弹塑性功几乎维持在35J左右的水平说明H10Mn2焊缝金属在室溫至-40 ℃的温度范围内抗裂纹形成的能力不随温度的下降而降低.试样的弹塑性功Ei(J)、撕裂功Ep(J)、和冲击功Et(J)等示波冲击韧性参量，从室温到-40 ℃的试驗温度范围内均维持一定的变化趋势只是在-40 ℃以下，变化趋势才发生改变这一事实说明H10Mn2焊缝金属的韧脆转点应在略低于-40℃的温度.

　　1） H10Mn2焊缝金属在模拟线能量为14至100 kJ/cm范围内，针状铁素体所占的百分比均大于70%但从焊缝金属强韧性与母材匹配的角度来看，H10Mn2焊丝合适的焊接线能量范围为30至80 kJ/cm.

作者简介：温家伶,男,45歲,副教授
作者单位：温家伶(武汉交通科技大学交通工程设计研究院　武汉　430063)
　　　　　王青峰(武钢技术中心　武汉　430080)

［1］张必强编译.低合金钢焊缝金属的组织和韧性.国外焊接1987，9（4）：482～485
［2］陈冰莹.管线钢及其焊接接头示波冲击试验中Ei和Ep的关系.焊接学报1990，11（4）：521～529