高强度双相不锈钢材料性能试验方法及结果分析

    试验材料为国内某钢厂的冷轧退火态的800MPa和1000MPa级的双相不锈钢，马氏体的百分含量分别为36.0%和45.0%。其中焊接试样的长宽一致为80.0×60.0mm，厚度均为1.5mm。由图可知两种不同马氏体含量的双相不锈钢均由黑色块状的铁素体和灰色凸起的岛状马氏体组成。各试验钢化学成分及力学性能见表。

  利用连续光纤激光器对不同基体马氏体含量的双相不锈钢进行了激光拼焊试验，光斑直径为0.3mm，聚焦镜片的焦距为200.0mm。图为激光拼焊示意图。经过前期的工艺探索，本文中双相钢拼焊试验的离焦量选取为0mm，功率为2.0kW，焊接速度为83.3mm/s，热输入为24.0J/mm，保护气选用99.99%纯氩气，气体流量为15.0L/min与激光束同轴输送。根据表及经验公式可计算出两种不同试验钢在焊接热循环过程中Ac1、Ac3以及Ms点的温度值。其中800MPa级双相钢的Ac1、Ac3和Ms点的温度值分别约为694.0℃，862.1℃和440.5℃，1000MPa级双相钢的Ac1，Ac3和Ms点的温度值分别约为693.9℃，858.1℃和426.9℃。

  试验首先采用体积分数为4.0%硝酸酒精溶液对机械抛光后的双相不锈钢焊接接头样品进行化学腐蚀。利用蔡司金相显微镜和日立SU5000场发射扫描电子显微镜观察焊接接头的显微组织。硬度测试试验根据《GB/T4340.1-2009》在HV-1000IS型数显显微维氏硬度计下进行焊接接头横截面的硬度测试，试样上表面距离测试部位0.4mm，载荷为2.94N，保载时间为10.0s。拉伸试验按《GB/T2651-2010焊接接头拉伸试验方法》要求，在DNS300万能材料试验机上完成，拉伸试样尺寸如图3所示，拉伸速度选为3.0mm/min。杯突试验按《GB/T4156-2007》在CTM604通用板材成形性试验机完成杯突试验，保证焊缝位于宽度方向上的中心处，与压头接触部位预先涂抹凡士林增加润滑性。试验过程中的压边力为20.0kN，试验速度为17.0mm/min。