Effect of Ti content on microstructure and mechanical properties of 960 MPa high strength steel weld metal

LIU Zishen; CAO Rui; JIAO Shishun; YANG Fei; ZHU Yuting; ZHANG Kejing; LIU Chuntao

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.017

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Effect of Ti content on microstructure and mechanical properties of 960 MPa high strength steel weld metal

更新时间：2025-09-22

- Effect of Ti content on microstructure and mechanical properties of 960 MPa high strength steel weld metal
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 9, Pages: 182-189(2025)
- 作者机构：
  
  1.兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050
  2.四川大西洋焊接材料股份有限公司，自贡 643000
- 作者简介：
  
  CAO Rui, E-mail:caorui@lut.edu.cn
- 基金信息：
  
  Gansu Province Key R&D Plan(23YFGA0057);Top Leading Talents Project of Gansu Province;Central Leading Local Science and Technology Development Special Project(24ZYQA054);National Natural Science Foundation of China(52175325;51961024;52071170);Major Scientific and Technological Project of Gansu(23ZDGA010;22ZD6GA008)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.017
  CLC：
- Received：14 April 2025，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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刘梓申，曹睿，焦世舜，等. Ti含量对960 MPa高强钢焊缝金属微观结构及力学性能的影响［J］. 机械强度，2025，47（9）：182-189.

LIU Zishen，CAO Rui，JIAO Shishun，et al. Effect of Ti content on microstructure and mechanical properties of 960 MPa high strength steel weld metal［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：182-189.
刘梓申，曹睿，焦世舜，等. Ti含量对960 MPa高强钢焊缝金属微观结构及力学性能的影响［J］. 机械强度，2025，47（9）：182-189. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.017.

LIU Zishen，CAO Rui，JIAO Shishun，et al. Effect of Ti content on microstructure and mechanical properties of 960 MPa high strength steel weld metal［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：182-189. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.017.

摘要

为提高960 MPa高强钢焊缝金属综合力学性能，揭示了960 MPa高强钢焊缝金属中Ti元素的最佳含量。首先，设计并焊接了4种不同Ti含量（0.01%~0.08%）的焊缝金属，通过扫描电子显微镜、能谱仪、拉伸与冲击试验，系统研究了Ti含量对焊缝微观结构与力学性能的影响。结合断口观察与断口显微形貌，评估了Ti含量对起裂能和扩展能的影响。结果表明，当Ti含量小于0.06%时，焊缝金属显微组织由粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+针状铁素体；随着Ti含量提升，针状铁素体含量显著增加。当Ti含量达到0.06%时，抗拉强度为939 MPa，延伸率为23.5%，相较于Ti0.01延伸率提升27%，-40 ℃冲击功为104 J；Ti含量增至0.08%时，粗大板条贝氏体的形成与TiN的析出导致塑韧性急剧下降，延伸率降至18.2%，-40 ℃冲击功仅为25 J。Ti通过形成TiO

夹杂物促进针状铁素体形核，改善了焊缝的综合力学性能，但过量的Ti会诱发脆性相析出与粗大的板条贝氏体的形成，显著恶化塑韧性。

Abstract

In order to improve the comprehensive mechanical properties of 960 MPa high strength steel weld metal

the optimum content of Ti element in 960 MPa high strength steel weld metal was revealed. Firstly

four kinds of weld metals with different Ti contents (0.01%-0.08%) were designed and welded. The effects of Ti content on the microstructure and mechanical properties of welds were systematically studied by scanning electron microscopy

energy dispersive spectroscopy

tensile and impact tests. The effect of Ti content on the initiation energy and propagation energy was evaluated by fracture observation and fracture morphology. The results show that when the Ti content is less than 0.06%

the microstructure of the weld metal changes from granular bainite to granular bainite + acicular ferrite. With the increase of Ti content

the content of acicular ferrite increases significantly. When the Ti content reaches 0.06%

the tensile strength reaches 939 MPa

the elongation reaches 23.5%

the elongation increases by 27% compared with Ti0.01

and the impact absorption energy at -40 ℃ reaches 104 J; when the Ti content increases to 0.08%

the formation of coarse lath bainite and the precipitation of TiN lead to a sharp decrease in plasticity and toughness

the elongation decreases to 18.2%

and the impact energy at -40 ℃ is only 25 J. Ti promotes the nucleation of acicular ferrite and improves the comprehensive mechanical properties by forming TiO

inclusions. However

excessive Ti will induce

the precipitation of brittle phase and the formation of coarse lath bainite

which significantly deteriorates the plasticity and toughness.

关键词

Keywords

references

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