20#低碳钢激光焊接接头组织和性能的研究

对1.5mm厚的20钢采用激光焊接,利用维氏硬度计、光学显微镜等工具对焊接接头组织和力学特性进行研究。结果表明,采用激光焊接方法可以实现1.5mm厚20钢的高速稳定焊接,热影响区范围较小,焊接接头软化区较小。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接研究

通过激光-MIG复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接电流的增加而增加,随焊接速度的增加而减小;采用摆动焊接进行填充和盖面,焊接过程熔滴过渡稳定,无焊接缺陷,焊缝由单一的α'马氏体组成,热影响区显微组织为初生α相和α'马氏体;接头抗拉强度高于母材,断后伸长率为11.5%,略低于母材,拉伸试样断裂在母材处。焊缝区显微硬度最高,热影响区居中,母材最低。     

焊接冷裂敏感性硬化因子与氢扩散因子的探讨

本文研究了低合金高强钢化学成分(P_(cm),C_(eq))及冷却时间t_3Z5~-对焊接热影响区(HAZ)最大硬度HV_(max)的影响。根据大量的试验数据建立了高强钢焊接硬化因子及其HAZ硬度计算公式。本文还提出了焊接区有效扩散氢[H_e] 及氢扩散因子D_F的计算公式,并建立了计算程序。经实测验证,上述计算公式是可信的。上述两项对研究焊接冷裂纹机理及工程应用均具有重要的意义。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

防弹钢板用高强Ni-Cr-Mo系焊接材料抗裂性研究

通过对1 500 MPa级以上30Mn Cr Ni Mo防弹钢板和配套的两种高强钢实芯焊丝进行斜Y型抗裂性试验,研究环境条件以及不同焊接热输入对高强钢实芯焊丝抗裂性的影响。结果表明:该防弹钢对冷裂纹敏感性很强,但是在不预热条件下,控制环境条件和热输入可以实现高强钢实芯焊丝在高拘束应力下,阻止裂纹的起裂与扩展;两种焊丝中,含Ni量高的焊丝抗裂性优于含Ni量低的焊丝。     

不同预热温度下马氏体钢焊接性及力学性能研究

针对火箭发动机在重复利用中机架等结构焊接件的可靠性提升问题，用G232焊条焊接10Cr13Ni2马氏体钢，通过冷裂纹敏感性、拉伸、冲击试验，研究在不同工艺对钢材的焊接性及焊接接头力学性能的影响，获得最佳焊接工艺对焊接接头受力载荷的影响。结果表明：预热温度为0～250℃时，接头产生冷裂纹倾向小；预热温度由150℃升至250℃时，焊接接头抗拉强度增加，断口由韧性的韧窝-准解理断裂变为接近脆性的韧窝-准解理断裂，经610℃回火后抗拉强度下降；3种工艺对焊接接头热影响区冲击韧性影响均小。     

焊接方法对WH80钢焊接接头组织及力学性能的影响

针对WH80钢,采用3种不同的焊接工艺方法,选取合适的焊接工艺参数,成功制备3组焊接接头。通过金相组织观察、显微硬度测试、冲击性能测试及冲击断口扫描分析试验研究不同焊接方法对WH80钢焊接接头组织及力学性能的影响。结果表明:不同焊接工艺下焊接接头各区域显微组织形态及晶粒大小各有不同,焊接接头硬度差异明显,焊缝区硬度均高于热影响区;3种焊接方法相比,SMAW的焊缝硬度值最高,GMAW的次之,SAW的最低;GMAW与SMAW的常温与低温冲击韧性相对较高,SAW的最低。     

TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头组织与性能研究

对1 mm厚汽车用TRIP590和CP780异种高强钢板进行电阻点焊试验，研究TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头的显微组织和力学性能，分析了焊接电流对异种钢焊接接头组织与性能的影响。在焊接时间为0.4 s，电极压力为2 kN，电流为6～11 kA时，接头成型良好，内部无熔核偏移、缩孔等缺陷，熔核区组织以板条马氏体为主。当电流为6、9 kA时，两侧热影响区均以回火马氏体和少量铁素体为主，晶粒尺寸分别为1～4μm、2～6μm；当电流为11 kA时，两侧热影响区均以板条马氏体为主，晶粒尺寸为8～15μm。熔核区硬度、CP780侧热影响区软化程度、接头最大拉伸剪切力均随电流的增大而增大。当电流为6、9、11 kA时，接头拉伸断裂分别在熔核区结合面、TRIP590母材、TRIP590侧熔核区。综合分析，当电流为9 kA时，TRIP590/CP780异种钢电阻点焊接头具有较好的力学性能。     

PCrNi3Mo钢炮口制退器射后裂纹的分析

本文简要地叙述了PC:Ni3Mo高强炮钢的焊接工艺参数。按照给定的工艺规范进行焊接,就可以有效地防止冷、热裂纹的产生。结合实际,对炮口制退器射后裂纹的性质和产生的原因进行了分析。指出炮口制退器射后裂纹属于低周热应力疲劳裂纹。产生的原因是由于在生产过程中未能很好地执行工艺。预热温度过高或层间温度过低而导致熔合区脆化。作者在总结多年经验的基础上,首先指出PCrNi3Mo钢在焊接过程中,其热影响区存在织组遗传现象。组织遗传现象明显地影响高强钢的焊接质量。 尤其是作者明确指出:PCiNi3Mo钢的合理预热温度为350～400℃,马氏体转变温度低于300℃的高强钢,焊接过程中,预热溫度应高出M_s点50～100℃。层间温度不应低于M_s点。     

薄壁钛合金T形接头摆动激光填丝焊组织与性能

在摆动激光填丝焊接中,热输入是影响焊接接头组织与性能的关键因素,因此开展热输入与组织和力学性能的相关性研究,为进一步提高薄壁钛合金接头的力学性能提供数据支撑及相关理论依据。采用摆动激光填丝焊对2 mm厚的TC4钛合金T形接头进行焊接试验,对比分析不同位置的微区组织与力学性能。研究结果表明：焊缝表面成形良好,无未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要由α′马氏体和初生β相组成,并有少量的孪晶和位错产生;热影响区主要由母材中未发生相变的α相和α′马氏体组成;焊接接头硬度值在286～413 HV之间浮动,其中焊缝区硬度值最高,与母材相比硬度值约提升38%,随着焊接热输入增大,相变生成α′马氏体越多,显微硬度增大;焊接接头平均抗拉强度为1 076 MPa,略高于母材,拉伸试件断裂位置为母材,断口呈现出韧性断裂特征;焊接接头平均剪切强度为679 MPa,剪切试件断口起裂位置为焊缝内部,焊缝区断口呈沿晶断裂特征,热影响区断口呈解理和准解理穿晶断裂特征。     

高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究

为弥补高强钢在传统焊接中低效、变形严重、焊缝强度低等问题,采用6 kW光纤激光器和熔化极活性气体保护电弧焊复合焊接6 mm厚度的30CrNiMo钢板,在相同焊接工艺下使用ER50-6和ER308两种焊丝,焊后对两种焊缝的组织形貌和力学性能进行研究。研究结果表明：ER50-6焊丝焊缝为细小的针状马氏体组织,而ER308焊丝焊缝为粗大的柱状晶奥氏体;两种焊丝焊缝的硬度面分布也出现较大区别,ER50-6焊丝焊缝沿熔合线出现低硬度分布,ER308焊丝焊缝则在焊缝中心下部出现低硬度集中,二者对应拉伸断裂位置分别在熔合线处和焊缝中心;通过能谱分析得知,ER308焊丝中高含量的Cr元素在焊缝上部集中,导致焊缝上部淬硬性增强,硬度大幅上升,韧性急剧下降,并最终导致焊缝力学性能的薄弱。因此,采用复合焊接搭配ER50-6焊丝,可实现对6 mm厚30CrNiMo钢板以1.0 m/min速度的高效无变形焊接,焊缝强度高达1 197 MPa.     

30mm厚7A52铝合金搅拌摩擦焊接组织与性能研究

针对30 mm厚的7A52铝合金,采用搅拌摩擦焊接技术进行单道焊接试验,利用光学显微镜等工具对焊接接头组织及力学特性进行研究。结果表明:沿焊缝区横截面的硬度分布呈现W形,TMAZ/HAZ过渡区为接头软化区,硬度最低值在前进侧的TMAZ/HAZ过渡区;焊接接头强度达到母材强度的85.8%,断裂于TMAZ/HAZ过渡区,为韧窝断口形貌。     

热处理对D36钢接头组织及腐蚀性能的影响

采用手工电弧焊对D36级结构用钢进行焊接,分析预热保温工艺对焊接接头微观组织、硬度的影响,并通过电化学测试评价不同工艺焊缝金属在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:D36钢焊接热影响区铁素体和无碳贝氏体针状平行分布,焊缝区为柱状铁素体和粒状珠光体;经预热保温的焊缝晶粒细化、组织均匀,整体硬度大于210HV1.0,冲击韧性提高,裂纹倾向降低;焊缝经100℃预热+150℃保温后,焊缝腐蚀电流密度最低,为2.4μA/cm2,腐蚀电位接近母材,电荷传递电阻达3683Ω,膜层稳定性最佳,是最优的热处理工艺。     

提高装甲车辆T型焊接接头疲劳寿命的措施研究

本文对转炉616装甲钢T型焊接接头四点弯曲低周疲劳试验结果进行了分析、研究，阐述了提高T型焊接接头低周疲劳寿命的有效措施。研究表明：焊趾砂轮打磨能够改善焊缝与热影响区(HAZ)过渡部位形状，增大过渡圆弧半径，并且能去除焊趾处咬边、夹渣等焊接缺陷，降低了应力集中，从而提高疲劳寿命；钨极氩弧焊(TIG)修整虽能改善焊缝形状，但弧坑处易于产生裂纹，疲劳寿命降低；自制钛酸型TWE312不锈钢焊条的抗裂性和工艺性能较A147碱性焊条好，其焊接接头的疲劳寿命有一定的提高。疲劳裂纹起裂位于热影响区半熔化区和焊缝不完全混合区，并向基体扩展，与实际装甲车辆裂纹的萌生部位及扩展途径相一致。     

30CrNi3MoV钢单/双丝焊缝组织与性能研究

采用单/双丝CO2气体保护焊分别对30CrNi3MoV钢进行焊接,并进行焊接接头的组织、力学性能及抗裂性等方面对比研究。结果表明:两种方法都能获得熔合良好、无夹渣等缺陷的接头,但双丝焊获得的焊缝硬度值和强度均值都高于单丝焊;斜Y裂纹试验中双丝焊获得的接头表面裂纹率和断面裂纹率比单丝焊接方法分别降低32%和73%。     

粉煤灰及SiO_2复合活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为研究对象,将粉煤灰、粉煤灰+SiO2作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究了粉煤灰、粉煤灰+SiO2作为活性剂对焊缝深宽比、微观组织和接头显微硬度的影响。结果表明:活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大,添加粉煤灰、粉煤灰+SiO2活性剂焊件的焊缝硬度和焊接热影响区的硬度均高于常规焊接件。     

7B52-T6叠层铝合金焊接接头组织及疲劳损伤行为

用熔化极气体保护焊获得7B52-T6叠层铝合金焊接接头,研究接头的力学性能、显微组织、疲劳损伤行为。结果表明:接头各区由于成分和经历热循环不同,组织、性能存在差异,热影响区发生再结晶和不完全结晶,熔合区有部分细晶区,焊缝中心为等轴晶组织。接头抗拉强度为246 MPa,试样断裂于焊缝区,接头显微硬度分布不均匀,从焊缝中心到母材,显微硬度整体上升,热影响区硬度波动大。接头S-N曲线为σ=533.655-66.247lg N,中值疲劳强度为116 MPa,疲劳裂纹起源于接头表面气孔和距表面0.1 mm的内部气孔处,疲劳扩展区平坦,瞬断区的断裂方式为准解理断裂。     

激光淬火对40CrNiMo高强度钢拉伸性能与断口形貌的影响

利用CO₂激光对40CrNiMo高强度钢表面进行了淬火处理,通过拉伸对比试验分析了激光淬火处理对试样拉伸性能的影响,用扫描电镜和能谱分析仪观察了激光淬火前后试样断口形貌与化学成分组成,并对其断裂机理进行了探讨。结果表明：激光淬火后40CrNiMo的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提高了25.3%、24.4%和7.1%,而断面收缩率降低了7.6%,存在明显的屈服阶段,呈现出连续屈服特征;与原始试样相比,激光淬火后40CrNiMo的屈服强度和抗拉强度明显提高,拉伸断裂方式和分层现象没有明显改善,试样表面断口处孔隙率降低,呈现准解理形貌。     

TiO2和SiO2活性剂对LD10钨极氩弧焊接头性能的影响

为提高高强铝合金钨极氩弧焊的效率,以LD10铝合金为研究对象,将TiO2,SiO2作为活性剂涂敷在试件表面,采用TIG方式进行焊接。研究TiO2,SiO2作为活性剂对焊缝深宽比、显微组织和接头显微硬度的影响。结果表明:活性剂的涂敷均会使焊缝熔宽增加、熔深加大;添加SiO2活性剂焊件的焊缝和热影响区硬度低于常规焊接件,添加TiO2活性剂焊件的焊缝硬度低于常规焊接件,但TiO2活性剂焊件焊接热影响区的硬度高于常规焊接件。     

30CrNiMo4.4V钢的回火工艺研究

研究了不同回火条件对30CrNiMo4.4V钢力学性能的影响。实验结果表明,经900℃淬火的30CrNiMo4.4V钢在500-600℃温度回火时,该钢的强韧性可以达到良好的匹配。