预热条件下双面搅拌摩擦焊接厚规格管线钢接头的组织与韧性

熔焊伴随的高热输入极易引起热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）组织的粗化和脆化，尤其是在临界粗晶热影响区（Inter-critically Coarse-grained HAZ, ICCGHAZ），严重削弱接头韧性。本研究中，在预热条件下对11 mm厚的管线钢板进行双面搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW），并与双面熔化极气保护焊接（Gas Metal Arc Welding, GMAW）接头进行比较，系统地研究了焊接接头中各亚区组织与韧性之间的关系。与GMAW接头相比，FSW接头ICCGHAZ韧性显著改善。通常，由于高的峰值温度和变形抗力，FSW管线钢接头焊核区（Nugget Zone, NZ）组织比较粗大。然而，在本研究中，第一道次NZ（NZ1）在进行第二道次FSW时被重新加热，由于发生铁素体静态再结晶，NZ1组织明显细化。在整个FSW接头中，NZ韧性最佳，达到母材的112%。这归因于NZ1中细小的铁素体晶粒可以有效阻碍裂纹的萌生和偏转。