金属学报

作者：谢旭, 万一博, 钟明, 邹晓东, 王聪

单位：1 东北大学 冶金学院 沈阳 110819；2 华北水利水电大学 材料学院 郑州 450045；3 广东省科学院中乌焊接研究所 广州 510650

关键词：船板钢,大线能量焊接,焊缝金属,微观组织,CaF₂-TiO₂焊剂,

基金：国家自然科学基金项目(W2411047);国家自然科学基金项目(52350610266);国家自然科学基金项目(52474351);国家重点研发计划项目(2023YFB3709900);辽宁省科技创新重大专项项目(2023JH1/11200012);河南省科技攻关项目(242102231030);广东省海洋经济发展专项项目(GDNRC[2024]24);武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室开放课题项目(FMRUlab25-04)

针对大线能量气电立焊过程中因复杂冶金反应所引起的焊缝金属成分、组织及性能难以量化和调控的问题，本工作设计了5种不同TiO2含量的CaF2-TiO2熔炼焊剂应用于匹配药芯焊丝中，并对30 mm厚EH36船板钢进行气电立焊对接实验，重点研究了TiO2含量对焊缝金属成分、组织、夹杂物和力学性能的影响规律。结果表明，随着焊剂中TiO2含量增加，焊缝金属的硬度降低，冲击韧性提高。高温电弧作用使得更多的TiO2分解进入熔池，从而显著增加熔池中O和Ti含量；同时，更多的Si和Mn元素通过熔渣-熔池界面流失进入熔渣中。焊缝金属中合金元素含量减少使得对应的连续冷却转变曲线向左上方移动，引起铁素体相变温度区间从755~578 ℃提升到780~595 ℃；同时，O和Ti含量增加使得促进针状铁素体形核的夹杂物的数量密度从4289 mm-2增加到5327 mm-2。多重因素的协同效应促使焊缝金属中针状铁素体的体积分数从9.3%增加到62.1%。焊缝金属组织形貌由平行状板条贝氏体向交织状针状铁素体转变，晶粒尺寸从(53 ± 14) μm细化到(10 ± 5) μm，大角度晶界的体积分数从41.8%提升到59.2%，有利于焊缝金属冲击韧性的改善。

来源：2025年第7期

《金属学报》期刊编辑部

查看金属学报杂志2025年第7期