【摘 要】
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由于钢结构的大型化以及板材、管线的壁厚增加,为提高制造效率,大热输入焊接方法得到了广泛应用。而微合金高强钢（HSLA）在大热输入条件下焊接粗晶热影响区（CGHAZ）中极易形成粗化的微观组织恶化力学性能。调控CGHAZ中适量的晶内铁素体（IGF）可显著细化组织进而改善低温韧性,但关于IGF与HSLA钢大热输入CGHAZ强度的关系研究较少,CGHAZ较高的强度富余量也是确保焊接结构安全服役的另一重要方
【基金项目】
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国家自然科学基金（项目编号:51671165）；
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由于钢结构的大型化以及板材、管线的壁厚增加,为提高制造效率,大热输入焊接方法得到了广泛应用。而微合金高强钢（HSLA）在大热输入条件下焊接粗晶热影响区（CGHAZ）中极易形成粗化的微观组织恶化力学性能。调控CGHAZ中适量的晶内铁素体（IGF）可显著细化组织进而改善低温韧性,但关于IGF与HSLA钢大热输入CGHAZ强度的关系研究较少,CGHAZ较高的强度富余量也是确保焊接结构安全服役的另一重要方面。为此,本文研究了热输入对低碳Mo-V-N-Ti-B钢CGHAZ组织和拉伸性能的影响,明确了系列热输入下CGHAZ组织中IGF形态与拉伸性能的关系;分析了具有典型组织的CGHAZ的应变硬化行为,揭示了IGF形态对塑性变形过程及机制的影响规律;阐明了（Ti,V）（C,N）粒子促进CGHAZ中IGF的形核机理。当热输入从120 kJ/cm降低至35 kJ/cm,CGHAZ的主要微观结构由晶内块状铁素体（IGPF）转变为晶内针状铁素体（IGAF）/粒状贝氏体铁素体（GBF）,2-15°定义的有效晶粒尺寸先减小后增大,热输入为65 kJ/cm时,针状铁素体含量最高。CGHAZ的主要组织由IGPF变为IGAF/GBF时,屈服强度（YS）、抗拉强度（UTS）和屈强比先升高后降低,应变硬化指数Δσ和均匀延伸率降低,在IGAF为主的显微组织条件下具有最大的YS,在IGPF为主的组织条件下具有最大的Δσ和延伸率。低碳Mo-V-N-Ti-B钢CGHAZ屈服强度的主要强化因素是细晶强化,其次是位错强化和固溶强化。随着主要组织形态由IGPF变为IGAF,硬相由P转变为M-A,应变硬化效果减弱,应变硬化n值降低。应变硬化第一阶段中,具有大量可动位错的铁素体基体（IGPF/IGAF）开始发生塑性变形,而硬相（P/M-A）保持为弹性变形,使得应变硬化能力增强,应变硬化指数n1值较大。在应变硬化第二阶段,P/M-A与IGPF/IGAF共同发生塑性变形,导致应变硬化率持续下降,应变硬化指数n2略有降低。IGF在表面富V的（Ti,V）（C,N）上发生形核是多个因素共同作用的结果,一是由于V（C,N）与铁素体之间具有较小的错配度;二是由于（Ti,V）（C,N）析出粒子与过冷奥氏体的热膨胀系数不同,冷却过程中在析出粒子周围产生一定的应力-应变能,降低了形核功。但是错配度占主导作用。
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