激光-MAG和MAG焊接Weldox960钢接头的组织与性能对比

分别采用激光-活性气体保护电弧焊(Laser-MAG焊)和MAG焊对Weldox960钢板进行焊接,对比分析了两种工艺焊接接头的显微组织及性能。结果表明:Laser-MAG焊接接头热影响区粗晶区的平均晶粒尺寸较小,为48μm,而MAG焊接接头的为95μm,两种焊接接头的显微组织基本相同,焊缝区组织为细小粒状贝氏体,细晶区组织为细小板条马氏体和粒状贝氏体,部分相变区组织为铁素体+粒状贝氏体;Laser-MAG焊接接头的热影响区宽度小于MAG焊接接头的,软化带也较窄,其拉伸性能和冲击性能均优于MAG焊接接头的,条件疲劳极限为320 MPa,高于MAG焊接接头的。     

10Ni5CrMoV钢MAG焊接接头的显微组织与力学性能

采用MAG(熔化极活性气体保护焊)对25mm厚10Ni5CrMoV钢进行了焊接,观察了接头显微组织与冲击断口形貌,并对其硬度、冲击性能和拉伸性能进行了研究。结果表明:接头焊缝区组织主要为板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体,且存在较多的沿奥氏体晶界分布的M-A组元,硬度接近于母材,冲击韧性较低,-50℃时的平均冲击功为42J;随着距焊缝中心距离的增大,热影响区组织依次为淬火马氏体、板条马氏体/贝氏体+铁素体+粒状贝氏体,且临界区碳化物积聚并长大,硬度先升高后降低,最低硬度为286.4HV,冲击韧性较高,-50℃时的平均冲击功为188J;焊接接头的平均抗拉强度达到920 MPa,拉伸试样的断裂位置均在母材;M-A组元及碳化物是影响接头性能的主要因素。     

多层多道TIG焊对高强钢焊缝组织和韧性的影响

对890 MPa级以上的高强焊接接头采用钨极氩弧焊(Tungsten inert gas,TIG)多层多道焊接工艺。应用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对高强焊接接头焊缝的末道组织、焊缝的再热组织以及不同焊道下的冲击断口的形貌进行观察,分析钨极氩弧焊工艺下不同的焊道组织对焊缝韧性的影响。结果表明,焊缝末道组织由板条马氏体和联合贝氏体组成。联合贝氏体对冲击韧性是不利的。多层多道焊的再热作用有利于改善和细化组织,使柱状晶消失,同时使原来方向一致的板条马氏体组织变为回火马氏体组织,粗大的联合贝氏体组织消失,这也是焊缝韧性提高的主要原因。此外,多层多道焊接工艺还会使焊缝中残余奥氏体形态发生改变,由薄膜态转变为块状残余奥氏体,但由于块状残余奥氏体尺寸较小且含量较少,所以其对韧性影响较小。     

X70抗大变形管线钢焊接接头的组织与力学性能

采用三种不同的焊接工艺对X70抗大变形管线钢进行焊接试验,通过组织观察、拉伸及冲击试验分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用GMAW焊接的试样,其焊缝金属主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区组织为粗大的粒状贝氏体和少量准多边形铁素体,具有较高的强度和韧性,但塑性变形能力较差;采用GMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体,具有很高的屈强比;采用SMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要为粗大的多边形铁素体,热影响区为准多边形状铁素体和贝氏体,焊缝硬度低于热影响区和母材的,其焊接接头具有优良的强度和韧塑性,同时具有较高的抗变形能力。     

热输入对电子束焊接头组织与性能的影响研究

研究了不同热输入对30Cr Mn Si Ni2A超高强度钢电子束焊接接头组织与性能的影响。研究结果表明:不同热输入可以得到不同的焊缝截面形貌,焊态下焊缝区域组织以粗大的板条马氏体为主,并有少量的残余奥氏体,热输入对焊态下的组织形貌没有明显的差异影响。经过900℃油淬和低温回火后,利用扫描电镜观察发现焊缝和热影响区的显微组织主要为回火马氏体和残余奥氏体,且随着热输入的增加导致晶粒尺寸稍微增大,焊缝和热影响区相比,组织细且均匀。同时进行了抗拉强度、冲击韧性和显微硬度检测,数据说明随着焊缝热输入的增加接头的强度、冲击韧性会随之降低且数值趋于稳定,显微硬度值有下降的趋势但不明显。     

热输入对激光焊接800MPa级微合金化碳锰钢接头显微组织和力学性能的影响

在不同热输入(1.27,1.52,1.90kJ·cm-1)下对800MPa级微合金化碳锰钢板进行了激光对接焊,研究了热输入对焊接接头显微组织、室温拉伸性能和-40℃冲击性能的影响。结果表明:热输入对焊接接头显微组织的影响很小,3种热输入下焊缝区和热影响区粗晶区的显微组织均为板条马氏体,热影响区细晶区的为细晶铁素体及其晶界处的马氏体-奥氏体(M-A)组元,混晶区的为尺寸不等的铁素体和M-A组元;随着热输入的增加,热影响区粗晶区的晶粒尺寸增大,细晶区的变化较小;热输入对焊接接头拉伸性能的影响很小,拉伸断裂位置均位于母材中;随着热输入的增加,焊缝区冲击功先增大后降低,当热输入为1.52kJ·cm-1时达到最大,冲击断口都为韧性断口。     

自保护药芯焊丝焊接X80管线钢管环焊缝接头的显微组织与力学性能

采用自制自保护药芯焊丝对X80管线钢管进行环焊缝焊接,分析不同焊接位置接头的焊缝成形、显微组织与力学性能。结果表明:不同焊接位置的焊缝成形良好,该焊丝具有良好的全位置焊接适应性;不同焊接位置焊缝组织基本相同,盖面层由板条贝氏体和针状铁素体组成,填充层为细小的粒状贝氏体和准多边形铁素体;不同焊接位置热影响区细晶区组织基本相同,由细晶铁素体和针状铁素体组成;热影响区粗晶区由粗大的板条贝氏体和粒状贝氏体组成,且立焊位置的晶粒尺寸小于平焊和仰焊位置的;焊缝和热影响区的平均硬度分别为226,227HV,略低于母材的(233HV);立焊位置焊缝和热影响区的-10℃平均冲击吸收功高于平焊位置的;不同焊接位置接头的抗拉强度相当,拉伸断口呈韧性断裂特征。     

厚板SA508-3钢NG-SAW焊接接头的组织和性能

针对SA508-3钢,采用窄间隙埋弧焊方法对厚度100 mm钢板进行了焊接,分析不同焊接热输入下焊接接头的低温冲击、硬度分布、抗拉强度、弯曲性能,并对接头的显微组织和断口形貌进行了观察。试验结果表明,随着焊接热输入的增加,焊接接头中焊缝的冲击韧性逐渐增加,热影响区冲击韧性不断下降。不同焊接热输入下,焊接接头均有较好的韧性储备,弯曲性能均合格,焊接热输入的变化对接头的抗拉强度没有明显影响,焊接接头硬度最低的位置出现在母材处,焊接热输入越小,焊接热影响区的硬度越高。焊接接头中焊缝显微组织为先共析铁素体+回火贝氏体,随着焊接热输入的增加,先共析铁素体减少,回火贝氏体增多;焊接热影响显微组织为粒状回火贝氏体组织,随着焊接热输入的增加,热影响区的晶粒发生粗化。     

热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

EH40船板钢大热输入埋弧焊接头韧化机理研究

对EH40船板钢进行大热输入(103 kJ/cm)埋弧焊接,通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术分析焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属组织为大量针状铁素体、少量先共析铁素体和少量M-A组元。大量晶内针状铁素体的生成分割了原奥氏体晶粒,焊缝有效晶粒尺寸为3.2μm。焊缝分析区域内大角度晶界比例为78.6%,大角度晶界主要分布在50°～60°,对焊缝冲击韧度非常有利。M-A组元尺寸较小,数量较少且均匀分布,不会对焊缝金属的韧性产生不利影响。焊接热影响区粗晶区的组织为贝氏体、针状铁素体和先共析铁素体。高熔点颗粒状析出相(TiO、Al2O3、MgO、TiN)的存在抑制粗晶区晶粒的长大,促进针状铁素体的形成,改善了该区域的冲击性能。力学性能试验结果表明焊接接头的强度高于母材,强韧性匹配良好,与组织分析结果一致。     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

焊前和焊后调质处理下25Cr2Ni4MoV钢焊接接头的组织及性能

对比研究了焊前和焊后调质处理条件下25Cr2Ni4MoV钢焊接接头的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能,调质处理工艺为920℃×1h油淬+580℃×2h回火,焊接工艺为手工焊条电弧焊。结果表明:焊前调质处理的接头焊缝组织为板条马氏体+δ-铁素体+M₂₃C₆碳化物,焊后调质处理使焊缝中的δ-铁素体溶解,形成了板条马氏体+回火索氏体+M₂₃C₆碳化物;焊后调质处理条件下,焊缝中的板条马氏体细小均匀,M₂₃C₆碳化物呈颗粒状分布于原奥氏体晶界和马氏体板条晶界处,焊缝的强度、冲击韧性和耐腐蚀性能均优于焊前调质处理的。     

贝氏体钢的强韧化途径

发现在粒状贝氏体组织中,控制其小岛尺寸、数量和分布,可获良好强性,研制出粒状贝氏体钢。首次用粥的仿晶界型铁素作韧性与粒贝结合,可获优良强韧性,并研制出此类复相钢。通过合金设计,在空冷条件下获得具有超精细结构的无碳化物贝氏体／马氏体复相组织,贝氏体各层次单元由奥氏体膜包围,使贝氏体／马氏体复相组织具有优良的强韧性,并研制出此类高强高韧钢。     

45~#钢激光焊接研究

本文采用5 kW快速横流CO2激光器对45#钢薄板进行了激光焊接,分析了在激光焊接工艺对其焊接接头组织及硬度的影响。结果表明,45#钢薄板激光焊接接头组织主要由下贝氏体和少量侧板条铁素体或少量马氏体组成。随着激光功率的提高,侧板条铁素体逐渐增多,马氏体逐渐减少;随着焊接速度的提高,焊接接头组织中侧板条铁素体减少,马氏体增多。激光功率和扫描速度均提高时,热影响区最高硬度提高,接头硬度均高于母材,无明显软化区。     

Q690C粒状贝氏体钢MAG焊接头中M-A组元的演变及其对热影响区冲击韧度的影响

为了研究Q690C低碳粒状贝氏体钢热影响区M-A组元演变及其对各亚区韧性的影响,采用全自动熔化极活性气体保护焊(Metal active-gas welding, MAG)施焊并在接头各个区域开V型缺口进行冲击试验,分析各亚区韧性与各亚区组织、断口、M-A组元统计结果之间的对应关系。结果表明,焊缝为针状铁素体,断口上韧窝细小密集,呈韧性断裂,虽然M-A组元数量很多,且存在于晶界,但是由于尺寸小,大都为块状,所以对冲击韧度影响不大;熔合区与粗晶区均为上贝氏体,且M-A组元大多以长条状分布于上贝氏体板条束间;其中熔合区的冲击韧度最差,系粗大基体引发的解理断裂;其余各亚区韧性接近母材,无明显恶化,M-A组元多呈较小块状,存在于晶界。由上述结果可知,M-A的分布、尺寸与形态的演变受控于为领先相的基体组织;细小的贝氏体基体及针状铁素体基体可弥补M-A组元对韧性的危害;组织控制仍应以基体组织控制为重点。     

焊后热处理对ASTM 4130钢焊接接头组织与性能的影响

通过金相观察、硬度和冲击试验,研究了不同保温时间的焊后热处理（PWHT）对ASTM 4130钢焊接接头显微组织、硬度、低温韧性的影响。结果表明,PWHT后,焊缝组织为铁素体、少量珠光体和碳化物,HAZ组织主要为回火索氏体、铁素体和贝氏体;造成熔合线附近硬度较高、韧性较低的原因是组织的粗化和上贝氏体的形成;随PWHT保温时间的延长,接头硬度降低,韧性改善。这主要是由于保温时间延长,使碳化物逐渐析出,其弥散强化效应和回火索氏体中合金元素固溶强化效应降低,同时,碳化物弥散度的降低也使得接头应力集中程度降低。     

铌对船板钢大热输入焊接热影响区组织与韧性的影响

采用控轧控冷工艺(TMCP)生产含铌(质量分数0.025%)和无铌两种DH36级船板钢,并进行150 kJ·cm^-1大热输入气电立焊,研究了焊接接头热影响区的组织与韧性。结果表明:铌元素的添加可推迟铁素体和珠光体相变,促进粒状贝氏体和贝氏体铁素体生成,导致含铌钢热影响区粗晶区中的晶界铁素体含量较少,粒状贝氏体和贝氏体铁素体含量较多,细晶区中的铁素体和珠光体析出缓慢。无铌钢焊接接头各区域的组织与韧性良好,-20℃冲击功单值均在102 J以上,远高于船级社规范要求;含铌钢焊接接头熔合线处-20℃冲击功出现单值低于24 J的情况,不满足船级社规范要求,其他区域-20℃冲击功单值均在143 J以上。铌的添加对DH36级船板钢大热输入焊接接头的韧性不利。     

退火及回火处理对含Ni塑料模具钢性能的影响

通过研究2种不同成分的预硬型塑料模具钢锻后砂冷、退火及回火等状态下组织及力学性能并进行分析,发现退火组织由粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体组成,降低粒状贝氏体量有利于提高材料的韧性和延伸率。残余奥氏体含量较低,对提高韧性作用不大。回火后残余奥氏体几乎全部分解,软相减少,屈服强度提高。Ni的增加降低了马氏体硬度,提高了贝氏体和退火后回火组织硬度。残余奥氏体对硬度的影响不大。     

焊接热循环和拘束应变对粗晶区组织和性能的影响

研究了焊接热循环和拘束应变对ＥＨ３６ＭＯＤ控轧钢焊接粗晶区的显微组织和力学性能的影响。试验结果表明，在两种热循环制度下，粗晶区具有不同的显微组织，当时，以下贝氏体和板条马氏体为主，而时，则以先共析铁素体和上贝氏体为主．拘束应变不仅可细化粗晶区的奥氏体晶粒，而且改变其组织形态及相对量。相应地提高了ｔａ／ｓ＝６ｓ时粗晶区的强度和塑韧性，而使ｔｓ／ｓ＝５０ｓ时粗晶区的强度降低，但塑韧性得到改善。     

Some investigations on microstructure and mechanical properties of submerged arc welded HSLA steel joints

This paper investigates the influence of the submerged arc welding (SAW) process parameters (welding current and welding speed) on the microstructure, hardness, and toughness of HSLA steel weld joints. Attempts have also been made to analyze the results on the basis of the heat input. The SAW process was used for the welding of 16 mm thick HSLA steel plates. The weld joints were prepared using comparatively high heat input (3.0 to 6.3 KJ/mm) by varying welding current (500–700 A) and welding speed (200–300 mm/min). Results showed that the increase in heat input coarsens the grain structure both in the weld metal and heat affected zone (HAZ). The hardness has been found to vary from the weld centre line to base metal and peak hardness was found in the HAZ. The hardness of the weld metal was largely uniform. The hardness reduced with the increase in welding current and reduction in welding speed (increasing heat input) while the toughness showed mixed trend. The increase in welding current from 500 A to 600 A at a given welding speed (200 mm/min or 300 mm/min) increased toughness and further increase in welding current up to 700 A lowered the toughness. Scanning electron microscopy of the fractured surfaces of impact test specimen was carried out to study the fracture modes. Electron probe micro analysis (EPMA) was carried out to investigate the variation in wt.% of different elements in the weld metal and HAZ.