焊接后热处理对2.25Cr-1Mo-0.25V高强度钢埋弧焊焊缝金属冲击韧性和微观组织的影响

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Effect of Post-Weld Heat Treatment on the Impact Toughness and Microstructure of 2.25Cr-1Mo-0.25 V High-Strength Steel Submerged Arc Welding Weld Metals

加氢反应器焊接结构件中，焊接金属因微观结构不均和冲击韧性差常被视为薄弱区。本文通过焊接态及两种后热处理（705℃×8h和705℃×32h）的冲击试验、SEM及EBSD分析，发现后热处理显著提升冲击韧性（焊接态<10J，后热处理达90-180J），其机制为微观结构从粒状贝氏体转变为铁素体，合金元素扩散充分，晶粒形核生长及晶粒取向分散度优化，从而增强裂纹抵抗能力。

　　

摘要

在氢化反应器中焊接结构部件的整体完整性评估中，由于焊接金属的微观结构不均匀和冲击韧性较差，焊接区域通常被视为薄弱环节。提高该区域的冲击韧性已成为提升焊接结构部件服役可靠性和寿命的核心研究课题之一。本研究选取了三种焊接状态下的金属以及两种不同的焊后热处理方式（PWHT.MIN：705°C × 8小时，PWHT.MAX：705°C × 32小时）。通过夏比V型缺口冲击试验测试了这些焊接金属的冲击韧性，并利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术对其微观结构进行了分析。结果表明，未经焊后热处理的焊接金属的冲击能量低于10焦耳，而经过焊后热处理的焊接金属冲击韧性显著提高（PWHT.MIN：90焦耳，PWHT.MAX：180焦耳），这与微观结构类型及晶粒取向分布（GOS）的差异有关。焊后热处理使微观结构从颗粒状贝氏体转变为铁素体，促进了合金元素的充分扩散，促进了晶粒的形核与生长，并优化了晶粒取向分布，从而提升了焊接金属的抗裂性和冲击韧性。