高功率激光焊接微合金C-Mn钢：热输入对焊接接头组织与性能的影响

"该研究探讨了激光焊接热输入对微合金C-Mn钢全熔透焊接接头组织性能的影响，采用高功率光纤激光器在不同热输入条件下进行实验，分析了焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能和冲击韧性。" 激光焊接是一种先进的焊接技术，利用高能激光束作为热源，具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量高等优点。在本研究中，研究人员选择了抗拉强度为700 MPa级的Nb-Ti微合金化C-Mn钢作为焊接材料，这种钢具有高强度和良好的韧性。通过高功率光纤激光器对4.6毫米厚的钢板进行焊接实验，调整热输入分别为162、175、187和226 J/mm²，以此来观察热输入对焊接效果的具体影响。 研究发现，无论热输入如何变化，焊缝区和粗晶区的主要组织形式都是板条马氏体，并伴有不同比例的贝氏体和铁素体。随着热输入的增加，粗晶区的原始奥氏体晶粒尺寸呈现增大趋势，这表明更高的热输入可能导致更大的晶粒生长。然而，热输入对细晶区和混晶区的组织形态影响不显著。 焊接接头的硬度测试结果显示，焊缝区和热影响区的平均硬度均高于母材。随着热输入的提高，焊缝区的硬度以及焊接接头的峰值硬度会逐渐降低。这一现象的出现是因为较大的热输入导致了更多的贝氏体和铁素体的形成，这两种相的硬度低于马氏体，从而降低了整体硬度。 在拉伸性能方面，所有四种热输入条件下的焊接接头抗拉强度都超过了母材，显示出激光焊接的优越性。在冲击韧性测试中，所有焊接接头的冲击吸收功均优于母材，并且断裂模式均为韧性断裂，表明焊接接头的冲击性能良好，热输入的变化在所研究的范围内对冲击韧性的影响并不明显。 该研究揭示了激光焊接热输入对微合金C-Mn钢全熔透焊接接头的组织结构和力学性能的复杂关系，为优化焊接工艺提供了理论依据。热输入的控制对于确保焊接接头的综合性能至关重要，特别是对于高强度和微合金化的钢材，适当的热输入可以有效平衡焊接接头的硬度、强度和韧性。