焊接热影响区连续冷却转变图(SH-CCT曲线)是正确选择焊接材料、优化焊接工艺参数、制定焊后热处理参数的重要依据。SH-CCT曲线也可以用于判断不同焊接热循环条件下获得的金相组织和硬度,估计冷裂纹的可能性,是金属焊接性分析的有力工具。本文对不同冷却条件下组织转变的温度区间、转变产物进行系统研究,为高强度桥梁钢的焊接规律提供基础实验数据具有重要的理论意义和实践意义。
实验材料为首钢冶炼轧制的厚度为30mm高强度桥梁钢Q460q,其化学成分(质量分数,%)为：0.085C，0.36Si，1.42Mn，0.034Nb，0.012Ti，0.014Cu，0.023Cr，0.007Ni，0.066V，0.001Mo，0.010P，0.003S；其力学性能：ReL=510MPa，Rm=590MPa，δ=23.3%，冷弯(d=3a)合格；显微组织为铁素体、珠光体和贝氏体。
在MMS-300热模拟试验机上进行焊接热循环模拟实验。首先测定Ac1和Ac3，加热过程为：400℃以下加热速度为0.5℃/s,400℃以上加热速度为0.05℃/s；峰值温度Tp为1000℃，保温10min；冷却速度10℃/s。其次，SH-CCT图的测定。试样从室温加热到峰值温度所需要的时间tp11~41s,从峰值温度冷却到1000℃的时间t1000,800℃冷却至500℃所需的时间t8/55~600s。试验中各个热循环峰值温度均为1300℃,最大加热速度为120℃/s。最后，进行组织分析及硬度试验。
Q460q在焊接条件下连续冷却过程中,当冷速较慢时,奥氏体内部形成大量的针状铁素体、少量珠光体、粒状铁素体和少量粒状贝氏体的混合组织。随着冷却速度加快,铁素体的量减少,粒状贝氏体的量不断增多,显微硬度值有所升高。当冷却速度进一步加快,组织中板条贝氏体量增多,并且开始发生部分马氏体相变,显微硬度急剧升高。在模拟焊接热循环的120℃/s加热速度条件下,Q460q钢奥氏体的开始形成温度比标准测试条件下的Ac1提高了29℃。