Ｍｏｄｅｒｎ Ｗｅｌｄｉｎｇ现代焊接液压支架用Ｑ５５０＋Ｑ６９０ 高强钢焊接接头裂纹研究Study on the cracks in welding joints of Q550+Q690 high-intensity steel used in hydraulic support山东大学材料科学与工程学院连接技术研究所 郑 州 煤 矿 机 械 集 团 股 份 有 限 公 司 刘 毅 李亚江 付金良 王 娟 蒋庆磊 张 蕾 徐宗林摘 要：本文采用低强匹配ＥＲ５０－６和ＭＫ Ｇ６０－１焊丝对Ｑ５５０与Ｑ６９０高强钢进行焊接，用铁研试验测定了Ｑ５５０＋Ｑ６９０接头的 裂纹率，用扫描电镜分析了接头的裂纹形态及断口特征，研究了焊接热输入和焊丝对Ｑ５５０＋Ｑ６９０接头强韧性的影响。结果表 明，采用ＭＫ Ｇ６０－１焊丝，严格控制焊接热输入１０￣２０ｋＪ／ｃｍ，Ｑ５５０＋Ｑ６９０接头裂纹率小于２０％，裂纹大多沿熔合区扩 展， 个别裂纹在扩展过程中沿晶界转向焊缝；断口形貌呈现准解理断裂特征，在脆性解理台阶上有明显的塑性撕裂棱，局部还存 在韧窝断裂特征，接头强韧性满足液压支架的焊接生产要求。 关键词：Ｑ５５０＋Ｑ６９０高强钢；混合气体保护焊；裂纹；断口形貌；力学性能前言随着煤矿开采设备的生产能力和钢，目前在焊接生产中存在的主要问 题是焊接后易出现冷裂纹和淬硬组织。 液压支架为箱体式结构，焊缝密 集，拘束度较大，同时在工作过程中 承受动载荷较大。研究认为，选择焊 接材料时，略降低焊缝强度而提高其 韧性对于焊接接头性能更为有利 。 因此，本文采用低强匹配ＥＲ５０－６和ＭＫ Ｇ６０－１焊丝对Ｑ５５０与Ｑ６９０高强钢进 行焊接，研究了Ｑ５５０＋Ｑ６９０接头的裂纹 形态及断口特征，目的是为提高Ｑ５５０ ＋Ｑ６９０接头的可靠性提供依据。［９，１０］焊对Ｑ５５０与Ｑ６９０高强钢进行焊接，板 厚为２０ｍｍ，试板尺寸３００ｍｍ×１４８ｍｍ， 两板对接焊，开Ｖ形坡口，坡口角度 ３５°，钝边为４ｍｍ。焊接参数为：焊 接电流３００￣３２０Ａ，电弧电压２８￣３０Ｖ， 焊接速度为０．５￣０．８ｃｍ／ｓ，气体流量为 １８￣２０Ｌ／ｍｉｎ。焊前不预热，焊后不进 行热处理。 焊后采用线切割方法对焊接试板 进行加工，根据国家标准ＧＢ／Ｔ２２８－２００２ 和ＧＢ／Ｔ２６５１－２００８制备拉伸试验用试样， 每组焊接工艺制备两个试样，取其平 均值作为接头的抗拉强度，试验采用 的设备为ＷＡＷ－６００型微机控制电液伺 服万能试验机。夏比冲击性能试验设 备为３００Ｊ型金属材料冲击试验机，试 验温度为０℃。采用Ｎｉｋｏｎ ＡＦＸ－Ａ型 金相显微镜和ＪＳＭ－６６１０ＬＶ型扫描电镜 观察接头区的裂纹特征和断口形貌。可靠性的不断提高，对液压支架的承 载重量及稳定性的要求越来越高。支 架开始朝着大配套、大阻力、高可靠 性方向发展，同时液压支架用钢强度 级别也逐步提高［１，２］。但高强钢由于淬 硬性较大，焊接时易出现裂纹，影响 焊接件的使用性能。因此，如何控制 接头裂纹成为保证高强钢支架生产质 量的关键。 针对焊接裂纹的产生及防止，对 低合金高强钢焊接接头采用何种焊接 材料的匹配问题已进行了许多研究， 无论是施工、设计，还是试验研究， 多采用等强匹配的原则［３－５］１试验材料与方法试验母材为Ｑ５５０和Ｑ６９０高强钢，。然而近年填充焊丝为ＥＲ５０－６和ＭＫ Ｇ６０－１，焊 丝直径为１．２ｍｍ。焊丝的化学成分及 熔敷金属的力学性能见表１。 采用８０％Ａｒ＋２０％ＣＯ２ 混合气体保护表１焊 丝来发现，对某些强度级别较高的钢种， 除考虑强度问题之外，还必须考虑接 头的韧性和裂纹敏感性［６－８］。液压支架用Ｑ５５０与Ｑ６９０钢均为低碳低合金高强作者简介：刘毅（１９７５－），男，山东济南人，山东大学材 料科学与工程学院硕士研究生，主要从事高强钢焊接的研 究。ＥＲ５０－６和ＭＫ Ｇ６０－１焊丝的化学成分及熔敷金属的力学性能力学性能 化学成分（质量分数，％） ＡｋＶ／Ｊ Ｒｍ／ＭＰａ Ｒ ｅＬ／ＭＰａ Ａ（％） Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｔｉ Ｓ Ｐ ＥＲ５０－６ ０．０８ ０．８３ １．４１ — — ０．０１８ ０．０２０ ８４（－２９℃） ５６１ ４５９ ２４ ＭＫ Ｇ６０－１ ０．０８ ０．６９ １．６３ ０．０８ ０．１２ ０．０１１ ０．０１６ ６０（－４０℃） ６６５ ６００ ２３现代焊接 ２０１１年第７期 总第１０３期 Ｊ－ １５