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风机应用遍布国民经济各个领域,离心压缩机是其中技术含量较高、制造难度较大的高端产品,而叶轮是离心风机核心零部件,它的尺寸及强度对通风机性能起着关键性作用。25Cr2Ni4MoV合金钢作为调质高强钢,需要经过焊接加工和调质处理才能应用于风机叶轮,然而由于焊接材料发展的滞后,25Cr2Ni4MoV合金高强钢缺乏与其强韧性配套的先进焊接材料,目前仍使用焊条电弧焊进行焊接生产。为了适应自动化生产的发展趋势,开发与25Cr2Ni4MoV合金钢相匹配的新型焊接材料迫在眉睫。本文从母材出发,通过对比分析供货态和调质态25Cr2Ni4MoV组织对力学性能的影响规律,探究其强韧化机理。结果表明,供货态25Cr2Ni4MoV钢显微组织为含有大量的大块状M-A岛的粒状贝氏体,仅含有少量大角度晶界,对裂纹扩展的阻碍能力十分微弱,此时钢的屈服强度为781MPa,抗拉强度为1125MPa,但是冲击功仅有31J,冲击断口为脆性断裂。调质处理后25Cr2Ni4MoV钢组织转变为细小的回火板条马氏体,大角度晶界明显增多,细小碳化物也随之增多,因此,钢的各项力学性能均得到大幅度提升。综合比较,920℃油淬+580℃回火处理后钢中马氏体显微特征和碳化物得到最佳组合,综合性能较优。在研究调质态25Cr2Ni4MoV合金钢强韧化机理的基础上,分析合金高强钢焊缝金属凝固和相变机理,提出以板条马氏体为主的25Cr2Ni4MoV合金钢焊缝组织,设计并制备了 5组与25Cr2Ni4MoV合金钢相匹配的金属粉型药芯焊丝。研究结果表明,该药芯焊丝焊接工艺性能良好,5种焊丝加工的焊接接头拉伸试样均是从焊缝处发生断裂。对比发现,3#、4#焊缝金属获得了较为细小的板条马氏体组织,在5组接头中性能最为优异,其抗拉强度分别为920.67MPa和892.22MPa,冲击功分别为43J和61J,与母材较为接近。与此同时,结合920℃油淬+580℃回火的调质工艺,对比分析3#和4#焊丝分别采用焊前调质和焊后调质两种工序时的焊接接头。研究结果表明,焊前调质焊接接头熔合线两侧组织差别较大,HAZ由于受焊接热循环影响晶粒长大,转变为粗大的板条马氏体,焊缝柱状组织由板条马氏体、贝氏体和铁素体组成。然而,焊后调质焊接接头整体的组织较为均匀,各区域均为板条状马氏体、回火索氏体组成,HAZ经过调质处理,组织转变为均匀细小的板条马氏体。其焊缝仍是焊接接头的薄弱部位,但是可以看出,与焊前调质相比,焊后调质处理的焊接接头具有更高的强度。这些试验结果为焊缝金属强韧化和焊接加工方法提供了参考。