10Ni5CrMoV鋼是國內研制的船用高強度低合金鋼，屈服強度大于785MPａ，平均值在850MPa以上，在船舶工業中獲得了廣泛應用。高強鋼在焊接熱循環中，發生一系列固態相變過程，一般認為，當固態相變溫度區間位于“力學熔點”之上時，在焊接殘余應力的數值模擬中將相變過程忽略不會對計算結果產生較大影響。但對于10Ni5CrMoV鋼而言，馬氏體相變溫度較低，即發生馬氏體相變時材料已經恢復強度，進行焊接殘余應力的數值模擬有必要考慮固態相變效應。研究認為固態相變效應主要表現為相變過程中晶格結構變化引起的體積變化和屈服強度“滯后”現象。

一些研究在考慮固態相變體積變化時，根據相變前后晶格結構間的差異來計算體積變化量，這種做法看似存在理論依據，但是相變過程中的體積變化受到多種因素的影響，體積變化量與相變前后不同組織對應晶格尺寸的差異值并不相等，因此，使用試驗測試固態相變體積變化量的方法更為準確。

哈爾濱工業大學的研究者們通過熱膨脹試驗測試相變參數，建立固態相變的數學模型，開展了考慮固態相變效應的10Ni5CrMoV鋼焊接熱-力耦合分析。采用Fortran語言開發考慮固態相變效應的焊接子程序，使用ABAQUS計算10Ni5CrMoV鋼的焊接殘余應力，并采用盲孔發測試殘余應力，驗證相變模型的精度。

焊接試板為10Ni5CrMoV鋼板，尺寸為370mm×180mm×10mm，焊接方法為“自熔TIG焊”，即使用TIG焊槍試板中心線加熱。焊接電流為220A，電弧電壓為20V，鎢極直徑為4mm，焊接速度為2mm/s，采用純氬氣保護，氣體流量為15L/min。試驗結果表明：

（1）根據10Ni5CrMoV鋼在特定焊接熱循環下的熱膨脹曲線，分別建立的Kamamoto模型和K-M方程，能夠計算奧氏體與馬氏體的轉變量。

（2）考慮固態相變效應后，相變區域的縱向拉應力大幅度降低，相變區域相鄰位置拉應力仍然較高；橫向應力的分布狀態變化明顯，時間上表面焊縫區域由壓應力變為拉應力，焊縫附近由拉應力變為壓應力，但應力峰值變化較小，約為室溫屈服強度的25%。

（3）焊接殘余應力的測試結果與考慮固態相變效應的數值模擬結果相吻合，驗證了10Ni5CrMoV鋼考慮固態相變效應的必要性和固態相變模型的準確性。