开启600MPa级和800MPa级焊接材料的研制
“21世纪高性能结构钢”项目中的其中一个课题———“800MPa级结构钢研究”课题分两阶段进行，第1阶段研究从1998年至2002年。在第1阶段5年工作中，主要进行了实验室超细晶粒钢材的研究，课题组提出了应变诱导动态相变(SIDT)理论，即通过在较低温度下轧制获得大的驱动力，从而达到细化晶粒的目的。研究者主要进行了以下4方面的研究。
(1)高强细晶粒钢机理研究。对0.15C-0.4Si-1.5Mn化学成分(%)的C2Mn钢的研究结果表明：当钢在Ae3和Ar3之间进行大变形时，发生了应变诱导动态相变，其铁素体晶粒尺寸可以细化到2μm；当钢在Ar3和Ar1双相区进行大变形时，发生了应变诱导动态相变和铁素体动态再结晶，其铁素体晶粒尺寸可细化到1μm；当钢在Ar1温度以下进行大变形时，发生了铁素体动态再结晶，其铁素体晶粒尺寸可细化到0.6μm。通过对成分(%)为0.1C-0.25Si-1.5Mn-0.0.Ti-0.0.Nb-0.05V钢的研究表明：应变必须超过一个临界值时才能发生应变诱导动态相变，否则将发生铁素体动态再结晶。当应变超过临界值时，多道次小变形与单道次大变形同样可以得到超细晶粒铁素体，在多道次变形中，为了得到超细的铁素体晶粒，道次间隔时间非常重要，因为道次间隔时间增长将引起变形能的释放，从而导致应变诱导动态相变铁素体体积分数的降低。
(2)高氮TiN型钢的研究。高氮TiN型钢的研究目的是为了阻止细晶粒钢焊接时HAZ奥氏体晶粒的长大。该钢的特点是在钢中添加氮形成的TiN粒子，该粒子即使在1400℃加热条件下也不溶解到基体中，由于高热稳定性TiN粒子的钉扎作用，有效地阻止了HAZ奥氏体晶粒的长大。采用60J/cm大线能量的埋弧焊接方法对高氮TiN型超细晶粒钢进行焊接，其HAZ的宽度只有传统TMCP钢HAZ宽度的1/10。
(3)超细晶粒钢新型焊接系统研究。为了有效地抑制超细晶粒钢HAZ力学性能的恶化，研制开发了3种新型焊接系统：激光焊接系统、窄间隙焊接系统和多极高速焊接系统。其中多极高速焊接系统比其它系统实用性更强。
(4)600MPa级和800MPa级焊接材料的研制。研制了2种焊接超细晶粒高强度钢时不需预热的焊接材料。其一是抗拉强度为600MPa级的药芯焊丝，该焊丝将氢含量控制在0.06mol/g，药芯的碱度控制在0.8。其二是抗拉强度为800MPa级气体保护焊丝，其碳含量为0.01%，同时添加了Ni和Mo以获得低碳马氏体组织，使焊接接头达到所要求的韧性和强度。
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