与焊接相关的强度损失，特别是在疲劳的情况下，大大减少了高强度细晶粒结构钢的应用范围。为了抵消这种情况，这项工作的目的是通过使用涂层焊接材料来提高由高强度细晶粒结构钢制成的焊接接头的强度。

这是通过钛涂层的例子来描述的，用于准静态和突然的动态载荷和疲劳。使用热机械轧制细晶粒结构钢S700MC作为基材，使用相同类型的焊接填料。MAG焊接用于在T型接头上产生角焊缝。除了在四种不同负载速度下（最高可达2 m/s）的拉伸测试外，还展示了疲劳测试的结果。

此外，通过金相方法和扫描电子显微镜检查焊缝的微观组织。与来自未改性变体的两个接头和另一个具有可比性能的钢种 （S690QL） 进行比较，有助于对结果进行分类。结果表明，由于焊趾的倒圆，改性填充金属的使用对焊接接头的整体强度有显著影响。因此，疲劳强度可以提高约50%。此外，在突发动载荷下的强度可提高10%。

为了充分利用高强度钢的性能，必须在不同类型的载荷（准静态、突然动态和循环疲劳）下实现其强度特性，包括在焊缝周围区域的整体性能。这通常不是由焊接过程的热效应给出的。焊接引起的凹口尤其会对这里的性能产生负面影响。所进行的研究的目的是减少焊接相关凹口的负面影响。为此，通过在填充金属上的表面涂层，在MAG焊接中对熔体的成分，焊接工艺和表面张力产生积极影响。

目前，在电弧焊中，目前使用各种可能性来影响焊缝特性。其中包括通过使用不同的保护气体和现代焊接工艺控制来改变熔体的粘度和电弧特性。目前正在研究在焊接填料表面上使用纳米颗粒来改变焊接金属性能和电弧。除了在填料表面上应用纳米颗粒外，还可以通过磁控溅射在填料表面上涂覆完整的表面涂层，以影响熔体的表面张力和流动性以及焊缝金属和电弧的机械性能。

降低焊缝对疲劳强度影响的有效方法是软化焊缝金属和母材之间焊脚趾处的缺口。例如，除了引入残余应力外，这种策略还用于TIG修整或高频锤击技术的应用。通过用磁控溅射对填料进行表面涂覆，可以显著改变熔体的表面张力和电弧特性。现在将利用这种效应来实现焊接接头强度的针对性提高。

初步研究表明，钛作为涂层元素对熔池的表面张力影响最大。由于其良好的电离性，钛可确保更长的电弧并降低熔池的表面张力。将钛添加到实心线中不应具有相同的效果，因为电弧等离子体的参与度较低。结果表明，使用这些效应可以实现更平坦和更广泛的穿透行为。

钛对微观结构的影响已被研究并发表在各种论文中，例如Seo等人表明，通过添加少量钛可以显著增加针状铁氧体的形成。此外，它们表明微观结构上的这些添加对焊缝金属的机械性能有很强的影响;特别是，在-50°C下，通过在填料中添加60.0wt%的钛，韧性可以提高到06J夏比能量。所研究的最大Ti含量为0.091%重量。在这项研究中，Ti含量增加了0.75%重量以上。此外，还描述了由表面涂层引起的焊缝金属的微观结构变化。

使用新型改性钛涂层填充金属与使用未改性填充金属和第二基材的焊接接头的整体连接性能进行比较，将实现的接头强度与现有技术进行比较，并总结了这项工作。用于研究的基础材料是水淬和回火细晶粒结构钢（S690QL），最先进的技术和热机械轧制细晶粒结构钢（S700MC）。这两种材料在以前的研究中都使用。这两种材料的碳、锰和铬含量不同。

填充焊丝在工业涂层设备中涂覆，通常用于如图所示的工具。将填充金属包裹在现有的笼状结构上，然后通过磁控管辅助溅射涂覆。如初步研究所示。这些初步研究表明，填充金属可以在整个圆周周围几乎均匀地涂覆。最初进行10μm钛的涂层厚度。在导线的横截面上测量涂层厚度。如果不发生稀释或燃烧，10 μm 将在焊缝金属中添加约 2 %wt 的钛。

为了确定接头的性能以及对微观结构的影响，采用气体保护金属电弧焊对T型接头进行了双面角焊。最终的焊接试样如图所示， 使用氩气（82%）和二氧化碳（18%）的混合物作为保护气体。焊接参数与表2中列出的参数相对应。焊道之间每侧焊道之间的层间温度保持在75°C以下。这确保了避免由于不同的层间温度而产生的影响。尚未实现全面渗透。

然后从T型接头的双面角焊缝中取出两种不同的几何形状的样品，以确定接头的机械性能。平面拉伸试样如图3所示，用于确定拉伸试验中的属性和确定法向应力假设下的 S–N 曲线。用于研究考虑局部缺口应力的行为的T型探头如图4所示。除了用于研究机械性能的样品外，还采集了焊缝中间横截面的样品。

在横截面中，根据维氏硬度HV0.2后的标准程序，在焊缝中间进行了至少三次硬度测量。所述值是至少 5 次测量的平均值。为了评估微观结构，在金相制备和Nital，Klemm I或LePera蚀刻后，使用扫描电子显微镜和入射光显微镜拍摄微观结构的图像。Zwick的高速拉伸试验台最大拉力为150 kN，最大加载速度为20 m/s，用于执行下述测试。样品由液压加速气缸拉动。在较高的负载速度下，在测试过程中没有对牵引装置速度的控制，而只是在测试开始时控制牵引速度。

高速相机用于记录试样伸长率，通过在试样上喷涂随机分布的高对比度斑点图案，可以使用合适的软件计算试样的局部伸长率，为了确定机械性能和突发动载荷，选择了三种不同的加载速度（0.02 m/s，0.2 m/s和2 m/s）。相应的应变速率为（0.57 1/s、5.7 1/s和57 1/s）。此外，根据DIN EN ISO 6892-1进行了拉伸测试，以确定准静态机械特性值。对于每个加载速度和准静态测试，给定的值是 3 个样品的平均值。

在循环载荷下的连接行为研究是在Rumul Testronik 110 kN型共振试验机上进行的。研究了两种根本不同的试样几何形状。它们在各自的负载类型和范围上有很大差异。通过弯曲加载T样品，这会导致冶金和几何缺口区域的接缝过渡区域的局部拉伸载荷。平面拉伸试样的荷载工况对应于整个试样横截面上的拉伸荷载，因此研究了热影响区和母材组合的循环强度。

角焊缝焊缝金属的EDX分析已作为表面分析进行，以确定与母材混合的影响。结果表明，通过改性，焊缝金属中的钛含量可以提高到1.14 %wt 。在不考虑混合和燃烧损失的情况下，计算纯焊缝金属中所需的元素含量，得出的含量为1.92%。这意味着由于钛的稀释和燃烧，0.78%的重量“损失”。根据计算可能的额外进入焊缝。

除了宏观晶粒外，低合金高强度钢通常还含有微相。这些相被称为MA成分（马氏体奥氏体相）。这些微相的大小和数量可以通过各种蚀刻方法确定。一种方法是用LePera或Klemm的方法蚀刻。在蚀刻过程中，奥氏体和马氏体保持明亮，铁素体根据形态呈褐色或蓝色。由于填料的改性以及焊缝金属化学成分的相关变化，在图的比较中可以观察到结构形貌的显着差异。

此外，可以看到大面积的相同相形貌，这些区域也明显超出初级奥氏体晶界。未改性的焊缝金属显示出大面积的针状铁素体（AF）和一些晶界铁素体。与其他微观结构形态相比，AF由于混沌结构而具有更高的韧性，这种微观结构是所用焊缝金属的典型组织。未改性填充金属的焊缝金属的显微组织达到S700M（LePera蚀刻），综上所述，可以说填充金属的改性引发了焊缝金属微观结构的显着变化。

由于碳化钛数量众多，溶解在钢中的碳的比例可能会显着降低。为了证明沉淀物富含钛，在SEM中借助EDX分析拍摄了元素分布图像。当在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察相同的微观结构区域时，析出物中钛含量明显增加（绿色）。

如果沉淀物是碳化钛，并且剩余微观结构中的碳含量因此显着降低，则转化行为会发生显着变化。碳原子数越少，贝氏体中的晶格越不明显，也可以看到碳化钛。综上所述，可以说改性对焊缝金属的显微组织有重大影响。下面进一步描述接头和焊缝金属的机械性能。因此，假设改性填料尽管具有不同的焊接金属结构，但仍可以使用。

接头在静载荷下的性能应优选达到母材的强度使用改性填充金属的接头满足此条件，并达到至少725MPa的屈服强度。断裂伸长率约为 10% 的伸长率行为也表明存在严重的材料失效。但是，由于伸长率受阻，并且使用图所示的角焊试样进行测量的整体特性，因此无法将其与板材的伸长率进行比较。3.与改性填充材料的接头正好在屈服强度的中间。

在突发动载荷下产生的接头的性能可以从屈服强度估计出来。在这里，使用改性填料的接头的屈服强度也满足达到基材屈服强度的要求。这与加载速度无关。甚至屈服强度的增加也随着加载速度的增加而增加，由于这种行为是铁素体钢的典型行为。带有未改性填料的接头在加载速度下表现出0.02 m/s的屈服强度下降。这种倾角在与改性填充材料的接头曲线中不存在。总体而言，这导致使用钛改性填料的接头强度提高了约10%。假设，这种效果可以解释。这种效果可归因于缺口清晰度的降低。这种影响已经描述过非焊接钢。

结果表明，焊接母材的疲劳强度不同，但屈服强度相同。由于使用了热机械轧制S700MC，疲劳强度至少可以提高35%。用于GMA焊接的固体填料中的钛表面涂层会对焊缝金属微观结构和接头在不同载荷类型下的性能产生重大影响：

对于准静载荷，可实现的整体接头强度没有差异。对于疲劳，由于焊头处的凹口软化而增加，可以实现疲劳强度增加约50%。对于类似碰撞的突发动载荷，可以获得屈服强度增加10%。由于在焊缝金属中添加了钛，微观结构可能会改变。在气体保护金属电弧焊中使用表面涂层填料对接头的力学性能及其微观结构有显著影响。