什么是HY100型钢材?( 三 ) _美国HY——100特种钢有什么好处？

钢在900℃下进行首次热处理，以便在材料淬火前奥氏体化。淬火过程的快速冷却产生了非常硬的马氏体组织。马氏体组织不能直接产生，只能在大约650℃下回火，以降低整体硬度，回火后形成马氏体或者贝氏体组织。
焊接件的最终微观结构将直接与材料的成分和所经受的热循环直接相关，这将在基底材料、热影响区和熔合区上发生变化。材料的微观结构将直接与材料或者焊接件的机械性能、焊接性和使用寿命，性能相关。在使用HY-80钢时，合金元素、焊接程序和焊接件设计都需要协调和考虑。另一种特种钢HY-130还包括钒作为合金元素。

而特种钢的合金含量将根据板材的厚度略有变化。由于连接接头中应力集中度的增加，增加焊接性挑战，厚板在其成分合金范围内将受到更大的限制。而碳是控制材料的峰值硬度，是奥氏体稳定剂，这是马氏体形成所必需的。HY-80易形成马氏体，马氏体的峰值硬度与碳含量有关。镍可以增加HY-80的韧性和延展性，同时也是奥氏体稳定剂。锰可以清除钢中的杂质（最常用于清除硫化物），并形成针状铁氧体成核所必需的氧化物。HY-80钢中需要针状铁素体，因为它能提高优良的屈服强度和韧性。硅氧化物前体，用于清洁针状铁氧体并提供成核点。铬是铁氧体稳定剂，可以与碳结合形成铬碳化物，以提高材料的强度。制造特种钢的难度之一就是这些合金含量的添加份量要拿捏得很好，这需要精密的机器制造工艺。
只有采取适当的预防措施，才能避免潜在的焊接性问题，由于HY-80是一种可硬化钢，因此造成了人们对在熔合区和热影响区中形成未回火马氏体的担忧。焊接过程会产生陡峭的温度梯度和快速冷却，这会形成未回火马氏体，因此必须采取预防措施避免这个过程，需要把握温度的变化和回火时机。使焊接性问题更加复杂的是，HY-80钢在海军用厚板或大型焊接件中的普遍应用。这些厚板、大型焊接件和严格的使用环境都会由于焊接接头处的内部和外部应力集中而带来额外的风险。

氢致开裂或氢辅助开裂，是HY-80钢必须解决的一个实际焊接性问题。氢脆即在港内形成小裂缝或者气泡，而且在HY-80的所有制造环境下都容易发生氢脆，可能发生在熔合区或热影响区，因为在这些区域都容易形成马氏体，因此存在氢脆的风险。熔合区的氢致开裂或氢辅助开裂，可通过使用适当的填充金属来解决，而热影响区的氢致开裂或氢辅助开裂，则必须通过预热和焊接程序来解决。因此焊接HY-80钢时，始终建议采用低氢操作。
由于未回火马氏体的形成，不可能对HY-80进行自熔焊接。需要使用填充金属，引入合金材料，以形成氧化物，从而促进针状铁素体的形核。但热影响区仍然是一个问题，必须通过适当的预热和焊接程序来控制冷却速率。在热影响区，缓慢的冷却速度和快速的冷却速度一样有害，快速冷却会形成未回火马氏体。而且由于高预热或预热和焊接程序的高热量输入的组合导致的冷却速度非常慢，可能会由于热影响区中形成的高碳浓度而产生非常脆的马氏体。
只能采取预热，让扩散氢扩散并降低冷却温度的变化梯度。较慢的冷却速度将降低马氏体形成的可能性。如果预热温度不够高，冷却温度梯度将太陡，这将产生脆性焊缝。而多道焊需要最低和最高焊道间温度，以保持屈服强度和防止开裂。预热和焊道间温度将取决于材料的厚度。
一般采用AWS-1-1焊丝焊接。ER100S-1具有较低的碳和镍含量，有助于在前面提到的焊接过程中起稀释作用。填充金属的一个重要作用是使针状铁素体形核。针状铁素体是在氧化物的存在下形成的，填充金属的成分可以增加这些临界形核点的形成。但HY-130的焊接被认为更困难，因为很难获得能够提供类似性能的填充材料。

焊接工艺的选择会对受焊接影响的区域产生重大影响。热输入可以改变热影响区和熔合区的显微组织，焊缝金属和热影响区韧性是HY-80焊接件的关键要求。在选择工艺时，必须考虑焊件的整体性，因为厚板通常需要多道焊，而附加焊道可能会改变先前熔敷的焊接金属。不同的方法手工电弧焊、熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊，可以对材料的断裂韧性产生显著影响，以埋弧焊为例，由于其通常具有较高的热输入特性，因此可以对以前的焊道进行回火。换句话说，工人的技艺对特种钢的焊接成败有关键影响，如果没有积累足够的高级技术人才，很容易就在焊接这关跪了。