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收稿：2024-10-28，
修回：2025-04-10，
纸质出版：2025-11-20
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为解决900 MPa级低合金高强钢（HSLA）焊接接头热影响区组织不均匀与低温冲击韧性不足的工程难题，针对工程机械用该钢种的MAG接头，探讨了不同热输入对HAZ显微组织、晶界特性及低温冲击韧性的影响。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及电子背散射衍射（EBSD）等分析方法，对HAZ内的板条马氏体（LM）、板条贝氏体（LB）、粒状贝氏体（GB）及残余奥氏体的组织演变进行了观察和分析。结果表明，随着热输入从12 kJ/cm增加至21 kJ/cm，HAZ内贝氏体含量逐渐增加，奥氏体晶粒逐渐粗化，板条结构由平行分布向交织分布转变，残余奥氏体含量随之增加，且热输入达较高水平时出现粒状贝氏体；大角度晶界（HAGBs）含量随热输入先增后减，在18 kJ/cm热输入条件下达到峰值，有效阻碍了裂纹扩展，显著提高了接头的低温冲击韧性。-40 ℃冲击试验显示，焊接接头的低温冲击吸收功随热输入增加先升后降，在热输入为18 kJ/cm时达到峰值，为87.7 J；而在21 kJ/cm条件下，由于晶粒粗化和粒状贝氏体的出现，冲击韧性明显下降。本研究为优化900 MPa级HSLA钢焊接接头的工艺参数及提高其工程应用性能提供了重要参考。
To address the engineering challenges of microstructural heterogeneity and insufficient low-temperature impact toughness in the heat-affected zone (HAZ) of 900 MPa grade low-alloy high-strength steel (HSLA) welded joints
this study investigates the effects of different heat inputs on the HAZ microstructure
grain boundary characteristics
and low-temperature impact toughness for MAG joints used in engineering machinery. Analysis methods such as optical microscopy (OM)
scanning electron microscopy (SEM)
transmission electron microscopy (TEM)
and electron backscattered diffraction (EBSD) were employed to observe and analyze the microstructural evolution of lath martensite (LM)
lath bainite (LB)
granular bainite (GB)
and retained austenite within the HAZ. The results show that with increasing heat input from 12 kJ/cm to 21 kJ/cm
the bainite content in the HAZ gradually increases
austenite grains coarsen
the lath structure transitions from parallel to interwoven distribution
and the amount of retained austenite increases. Granular bainite appears when the heat input reaches a higher level. The content of high-angle grain boundaries (HAGBs) first increases and then decreases with heat input
peaking at 18 kJ/cm
effectively hindering crack propagation and significantly improving the joint's low-temperature impact toughness. Impact tests at -40℃ reveal that the low-temperature impact energy absorption of the welded joints first rises and then falls with increasing heat input
peaking at 87.7 J at 18 kJ/cm. However
at 21 kJ/cm
due to grain coarsening and the emergence of granular bainite
the impact toughness noticeably decreases. This study provides important references for optimizing the process parameters of 900 MPa grade HSLA steel welded joints and enhancing their engineering application performance.
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