新鋼種材料及其焊接性的研究

隨著焊接技術(shù)的進步，焊接結(jié)構(gòu)日益向高參數(shù)、大型化方向發(fā)展，這就對焊接結(jié)構(gòu)用鋼的性能提出了越來越高的要求，不僅要有良好的綜合力學性能，而且要有良好的加工工藝性能（如焊接性）。對于特殊條件下應用的鋼材，還要求具有相應的特殊性能，如耐腐蝕、耐高溫、耐低溫等。因此原來的碳素結(jié)構(gòu)鋼已遠不能滿足要求，這就進一步促使合金結(jié)構(gòu)鋼獲得了迅速發(fā)展及廣泛應用。焊接性的好壞是評價鋼材使用性能的主要指標之一。焊接性、焊接材料及相應的焊接工藝是焊接合金結(jié)構(gòu)鋼的三個基本要素，三者密不可分。因此，如不及時有效地解決每一種合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性及配套焊接材料和焊接工藝問題，將會直接阻礙該類鋼種的推廣應用。

為了不斷改善合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性，國外從60年代末國內(nèi)從80年代就開始研制并生產(chǎn)焊接性良好的微合金控軋鋼，并開始研究下一代超細晶粒鋼。新鋼種的出現(xiàn)給鋼的焊接性帶來了重大的變革。

1.微合金控軋鋼

過去生產(chǎn)的合金結(jié)構(gòu)鋼，著重于鋼材本身的性能，偏重于氧化提純、加工成形和相變熱處理。而對其焊接性考慮較少，這給焊接技術(shù)及焊接生產(chǎn)帶來了諸多不便。最近幾十年來，國外特別注重從冶金入手從根本上解決鋼的焊接性問題。近20年來我國的冶金工作者也已經(jīng)對此引起重視，并通過冶金措施采用低碳微合金化及控軋控冷等工藝措施生產(chǎn)出了若干種強韌性好、焊接性優(yōu)良的管線鋼、橋梁鋼、壓力容器用鋼等，這為焊接用合金結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展做出了新的貢獻。新鋼種的生產(chǎn)具有如下特點：

3.微合金控軋鋼的焊接性介紹

微合金控軋鋼由于含碳量低、潔凈度高、晶粒細化，因此具有較高的強韌性和良好的焊接性。由于不同的應用領(lǐng)域?qū)︿摬牡氖褂眯阅芤蟛煌虼耍辖鸹煌附有砸哺饔胁町悺氫摵臀滗撋a(chǎn)的微合金控軋鋼主要有管線鋼、壓力容器用鋼、橋梁鋼等，并在工程上得到了成功的應用。其中管線鋼是最早進行微合金化并應用最為成功的范例，近幾十年來已在美國、日本和西德等國家得到了廣泛地應用。近年來我國也已生產(chǎn)出了自己的管線鋼，并已逐步替代進口并在我國管線工程中得到應用。

2.新一代鋼鐵材料及其焊接性

我國于1998年在國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃中啟動了“新一代鋼鐵材料重大基礎(chǔ)研究”的“973項目”。該研究的最終目標是將占我國鋼產(chǎn)量60%以上的碳素鋼、低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等“三類”鋼的強度和壽命提高一倍。如果采用新一代鋼種取代三類鋼中50%的傳統(tǒng)鋼材，則每年可少用1500噸鋼，其直接經(jīng)濟效益達450億元，間接經(jīng)濟效益則更為顯著，如可減少鋼廠建設、礦山的基建投資，減少資源損失和對生態(tài)環(huán)境的污染等。

同時，日本在1997年啟動了STX-21“超級鋼鐵材料”科學研究項目，投資1000億日元。目標是10年內(nèi)開發(fā)出強度相當于現(xiàn)有鋼鐵材料兩倍的超級鋼，用于道路、橋梁、高層建筑等基礎(chǔ)設施建材的更新?lián)Q代。主要研究開發(fā)80 MPa級易焊接的鐵素體-珠光體鋼、耐延遲破壞和疲勞破壞的1500 Mpa級超高強度鋼、超臨界壓力發(fā)電設備用鐵素體耐熱鋼和海濱地區(qū)用鋼等。

4.結(jié)論

隨著我國冶金技術(shù)的提高，新鋼種的性能不斷提高，這就需要研發(fā)高質(zhì)量的焊接材料與之匹配，實現(xiàn)焊縫的強韌化。由于新鋼種焊接性不斷改善，焊接裂紋傾向減小，焊接工藝得到簡化。對于這類鋼種的焊接技術(shù)，主要應向高效和自動化方向發(fā)展。而對于新一代超細晶粒鋼的重大發(fā)展，在不提高合金元素的條件下，強度、壽命均提高一倍，這不僅是鋼鐵材料的重大變革，而且也對焊接技術(shù)和焊接材料的發(fā)展提出了新的機遇和挑戰(zhàn)。