基于SH-CCT图的Q345钢焊接接头组织与硬度预测方法研究

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作   者：

胡龙;  王义峰;  李索;  张超华;  邓德安; 

作者机构：

重庆大学材料科学与工程学院; 

关键词：

Q345钢;  组织与硬度计算;  数值模拟;  SH-CCT图; 

期刊名称：

金属学报

基金项目：

异种钢接头的材料模型建立与力学行为演化集成计算方法开发

i s s n：

0412-1961

年卷期：

2021 年 008 期

页   码：

1073-1086

摘   要：

以通用有限元软件ABAQUS为计算平台,采用Fortran语言编程,分别单独基于单个Q345钢模拟焊接热影响区连续冷却组织转变曲线(SH-CCT,峰值温度分别为900、1100和1300℃,简记为SH-CCT900、SH-CCT1100和SH-CCT1300)和同时基于3个不同温度下的SH-CCT图建立了4种组织与硬度计算模型,利用所建立的模型对Q345钢TIG重熔焊接接头的温度场、组织分布和硬度分布进行了计算,通过模拟结果与实验结果的比较,研究了采用不同的计算模型对焊接接头组织与硬度预测的适用性与准确性。采用单个SH-CCT图的组织计算结果仅在热影响区（HAZ）局部区域与实验结果吻合良好,其他区域有较大偏差。采用单个SH-CCT900图时,计算所得的部分相变区铁素体体积分数与实验结果的相对误差为7.7%;采用单个SH-CCT1100图时,计算所得的细晶区铁素体、贝氏体和马氏体体积分数与实验结果的相对误差分别为11.3%、17.3%和15.5%;采用单个SHCCT1300图时,计算所得的粗晶区马氏体体积分数与实验结果的相对误差为29.6%。同时采用3个SH-CCT图时,组织计算结果在整个HAZ上与实验结果吻合良好。采用单个SH-CCT图的硬度计算结果仅在HAZ局部较窄区域与实验结果较为接近,而同时采用3个SH-CCT图的硬度计算结果在整个HAZ上都与实验结果较为吻合,其硬度绝对差值范围为0～14 HV。采用上述4种计算模型所得到的焊缝区组织与硬度计算结果都与实验结果有较大偏差,需进一步获取精确的焊缝区SH-CCT图。在实际焊接过程中,若只考虑热影响某一区域（如粗晶区）的相变情况,也可以仅采用对应的单一SH-CCT图来进行数值预测。