隨著科學技術和經濟的飛速發展，對鋼鐵材料提出了越來越多的極其嚴格的要求，輕型節能汽車、高速鐵路、重載橋梁、油氣輸送管線、工程機械、大型船舶等領域都需要大量性能好、使用壽命長、價格低廉的鋼材。這一問題引起了各國政府和鋼鐵材料界專家的重視，通過細化鋼的組織，提高鋼的潔凈度、改善鋼的均勻性、提高其強度和使用壽命。微合金鋼因其性能優異、成本相對較低，在諸多領域得到了迅速的發展。隨著鋼在各領域的擴大使用，需要采用焊接成型工藝的場合越發增加，研究表明，低合金高強鋼中利用Ti、Nb、V等元素進行微合金化，鋼中的TiN、NbN、VN等粒子抑制奧氏體晶粒的長大，可有效提高采用大熱輸入焊接方法鋼的強度，并改善焊接粗晶熱影響區的韌度。通過適當焊后熱處理可使Ti在焊縫中主要以TiC/N形式出現，TiC/N面心立方結構和鋼的面心立方、體心立方基體有共格性，在一定的條件下既可以溶入又可以析出，可通過其碳、氮化物微粒(尺寸小于5nm)的彌散析出及Ti的固溶細化晶粒沉淀強化，極大地提高焊縫金屬的強韌性。因此研究焊后熱處理條件下，Ti在焊縫金屬中的存在形式及其對焊縫金屬組織和性能的影響具有較大的應用前景。
實驗材料為16Mn鋼，其化學成分為(質量分數，)：0.12~0.20C，0.20~0.55Si，1.20~1.60Mn，≤0.045S，≤0.045P，余量為Fe。實驗采用NB-1SJ低氫鉀型藥皮超低氫高強度焊條，使用前在YHX-20遠紅外焊條烘干箱內經350℃烘焙1.0～1.5h。焊條烘干的目的是去除藥皮中的水分，防止產生氣孔和冷裂紋。采用直流反接、短弧操作，焊前必須清理焊件的鐵銹、油污、水分等雜質。其化學成分及手工電弧焊焊接工藝參數分別見表1及表2。表1 NB-1SJ 焊條化學成分(質量分數,%) C Mn Si Ni Ti B P Fe 0.08 1.32 0.31 1.33 0.02 0.0018 0.007 余量 表2 焊接工藝參數 焊條直徑/mm 電弧電壓/V 焊接電流/A 焊接速度/(mm·min-1) 電流極性 3.2 22~30 140 90~110 直流反接 焊后使用SRJX-8-13高溫箱式電阻爐對焊件進行不同溫度(930、103和1190℃)保溫2h的正火處理采用NB-1SJ焊條焊接后，焊縫組織為下貝氏體＋彌散碳化物＋少量殘余奧氏體，硬度較高，韌性較差；不同溫度的焊后正火處理的組織均為鐵素體＋碳化物，硬度較低，韌性較好。經930及1030℃正火處理后，焊縫組織晶粒尺寸沒有明顯變化，碳化物析出明顯增多，TiC的細晶強化作用明顯；經1190℃正火處理后，焊縫區碳化物TiC大量固溶，細晶強化作用減弱，晶粒有所長大。經不同溫度正火處理后焊縫金屬的沖擊韌度均明顯增加，最佳正火處理溫度為930℃。
