超高强度钢40CrNi2Si2MoVA激光焊接组织和性能研究

40CrNi2Si2MoVA(300M)钢是一种性能优良的超纯净高强度结构钢，具有综合的延展性、刚性和韧性，高的耐疲劳性和蠕变性能，是制造飞机起落架等航空锻件的重要结构材料。激光焊接是一种利用高能量的激光束对材料进行局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的新型的焊接方式，激光焊深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化。目前，对40CrNi2Si2MoVA钢焊接多是采用真空电子束焊接、TIG或MIG等焊接而成。而该钢的激光焊接报道较少，笔者对40CrNi2Si2MoVA钢用CO2激光进行了焊接处理，着重分析了该钢激光焊接接头的组织及力学性能。

采用线切割40CrNi2Si2MoVA钢棒制备焊接试样，试样尺寸为55mm×20mm×1mm。焊接工艺参数为：焦距315mm，光斑直径1mm，输出功率1.6kW，扫描速度150(mm•min-1)，保护气体为氩气。

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA激光焊接焊缝中心区组织为等轴晶，近中心区为小柱状晶，边缘区为柱状树枝晶与粗大柱状晶，熔合区为柱状晶、胞状晶。HAZ主要组织为板条马氏体、岛状马氏体、贝氏体及少量残余奥氏体。焊缝区平均硬度595HV，硬度最大值在HAZ，其值为637HV；从HAZ到基材硬度值下降显著；焊接接头冲击韧度为54.5J/cm2。试样拉伸断裂部位发生在靠近焊缝基材区，拉伸断口为韧窝断口，其抗拉强度值和母材拉伸强度值相当，平均值为1607.8MPa；从焊缝中心区到基材区，焊接残余应力先增大，后减小，变化显著。