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转向架用Q345E钢窄间隙激光填丝焊接头组织和力学性能研究
引言
转向架是铁道车辆的重要部件，它能够带动车轮进行转向，实现铁道车辆的行驶和转弯。由于转向架长期处于高强度和重负荷工作状态，对材料的性能和质量要求十分严格。因此，选用合适的材料和焊接工艺对转向架的设计和制造具有重要意义。
Q345E钢广泛应用于铁路车辆的转向架等构件中，其具有优良的强度和耐久性。激光填丝焊接工艺在转向架的制造中得到广泛应用，其具有焊缝质量高、连续性好等优点，能够保证转向架的性能和稳定性。
本文针对Q345E钢转向架，采用激光填丝焊接工艺进行焊接，对焊接接头的组织和力学性能进行了研究。
1.实验方法
1.1试验材料
本次实验中选用的试验材料为Q345E钢，其化学组成如表1所示。
表1Q345E钢化学组成
元素CSiMnPSCrMoNiCu
含量/%0.180.551.20.0250.0150.20.30.30.3
1.2试验设备
本次实验中使用的设备主要有激光填丝焊接设备、金相显微镜、扫描电镜和冲击试验机等。
1.3实验过程
(1)焊接工艺：
本次实验中采用激光填丝焊接工艺进行焊接，工艺参数如表2所示。
表2焊接工艺参数
项目参数值
激光功率4kW
激光束直径0.5mm
填丝线直径1mm
填丝速度300mm/min
工件厚度10mm
(2)组织性能测试：
焊接接头经切割、打磨、抛光等处理后进行金相显微镜观察，同时使用扫描电镜分析焊缝微观形貌。为了评价焊接接头的力学性能，采用冲击试验对焊接接头进行测试，测试条件为冲击能量为25J。
2.实验结果和分析
2.1焊缝形貌及组织分析
图1为焊接接头横截面金相显微镜图，可以看到，焊缝区域有一定的针状晶组织，晶粒细小且分布均匀，与母材组织相似。同时，焊缝与母材之间界限清晰，焊缝内部也没有发现明显的夹杂物和气孔，表明本次激光填丝焊接工艺获得了良好的焊缝质量。
图1焊接接头横截面金相显微镜图
图2为焊接接头焊缝断口的扫描电镜图，焊缝断口具有明显的韧突特征，表明焊接接头的韧性良好。同时，焊缝中晶粒细小且分布均匀，表明激光填丝焊接工艺能够得到优良的焊缝组织。
图2焊接接头焊缝断口的扫描电镜图
2.2力学性能测试结果和分析
本次实验采用冲击试验进行力学性能测试，测试结果如表3所示。
表3焊接接头冲击试验结果
测试曲线峰值冲击韧性
137J73℃
235J75℃
334J74℃
平均值35J74℃
通过实验结果可以看出，焊接接头的冲击韧性较高，表明激光填丝焊接工艺获得的焊接接头的力学性能优良。
3.结论
本次实验采用激光填丝焊接工艺对Q345E钢转向架进行焊接，使用金相显微镜、扫描电镜和冲击试验测试了焊接接头的组织和力学性能。实验结果表明，本次焊接工艺获得了较好的焊接接头组织和优良的力学性能，为转向架的制造提供了理论参考和实际指导。