超高强度耐磨板40CrNi2Si2MoVA激光焊接组织和性能研究

  40CrNi2Si2MoVA(300M)耐磨板是一种性能优良的超纯净高强度结构耐磨板,具有综合的延展性、刚性和韧性,高的耐疲劳性和蠕变性能,是制造飞机起落架等航空锻件的重要结构材料。激光焊接是一种利用高能量的激光束对材料进行局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的新型的焊接方式,激光焊深宽比高,焊缝宽度小,热影响区小、变形小,焊接速度快,焊缝平整、美观,焊后无需处理或只需简单处理,焊缝质量高,无气孔,可精确控制,聚焦光点小,定位精度高,易实现自动化。目前,对40CrNi2Si2MoVA耐磨板焊接多是采用真空电子束焊接、TIG或MIG等焊接而成。而该耐磨板的激光焊接报道较少,对40CrNi2Si2MoVA耐磨板用CO2激光进行了焊接处理,着重分析了该耐磨板激光焊接接头的组织及力学性能。

  采用线切割40CrNi2Si2MoVA耐磨板制备焊接试样,试样尺寸为55mm×20mm×1mm。焊接工艺参数为:焦距315mm,光斑直径1mm,输出功率1.6kW,扫描速度150(mm.min-1),保护气体为氩气。

  超高强度耐磨板40CrNi2Si2MoVA激光焊接焊缝中心区组织为等轴晶,近中心区为小柱状晶,边缘区为柱状树枝晶与粗大柱状晶,熔合区为柱状晶、胞状晶。HAZ主要组织为板条马氏体、岛状马氏体、贝氏体及少量残余奥氏体。焊缝区平均硬度595HV,硬度最大值在HAZ,其值为637HV;从HAZ到基材硬度值下降显著;焊接接头冲击韧度为54.5J/cm2。试样拉伸断裂部位发生在靠近焊缝基材区,拉伸断口为韧窝断口,其抗拉强度值和母材拉伸强度值相当,平均值为1607.8MPa;从焊缝中心区到基材区,焊接残余应力先增大,后减小,变化显著。