316L/S32101异种金属焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的 研究乏燃料水池用钢板316L与覆板S32101双相不锈钢的焊接性、接头不同区域显微组织特征及接头与母材之间的性能差异.方法 利用氩弧焊接技术对5 mm厚的316L底板与3 mm厚的S32101覆板以搭接的形式进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜、维氏显微硬度仪和电子万能材料试验机对焊接接头的宏观形貌、显微组织以及力学性能进行研究.结果 316L/S32101焊缝组织主要由铁素体基体、晶界树枝状奥氏体以及晶内细小片状奥氏体所组成;316L侧靠近焊缝处存在一个较窄的熔合区,其组织由奥氏体基体和少许细小分散的铁素体组成,而S32101侧靠近焊缝处组织则由粗大铁素体晶粒和沿晶粒边界分布的若干小块状奥氏体组成.从316L母材区到焊缝区,硬度显著增大,而从焊缝区到S32101母材区,硬度变化很小;焊接接头的抗拉强度高达510 MPa,为两侧316L和S32101母材强度的87.9％和88.6％.结论 在焊接电流为240 A和焊接速度为300 mm/min的条件下,可以通过氩弧焊获得成形良好的搭接接头,且接头的力学性能优异.     

Cr含量和组织对含1%Cr管线钢焊接接头抗CO2腐蚀性能影响

采用高温高压反应釜和电化学技术对含1%(质量分数)Cr管线钢焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究,目的在于揭示Cr含量和组织对焊接接头抗CO2性能的影响.结果表明,Cr含量较高的焊缝区,腐蚀产物膜出现Cr元素富集,膜较其他区域更厚更致密,抗CO2腐蚀性能更佳.而Cr含量相同、组织不同的热影响区和母材,腐蚀产物膜特征相似.对于含1%Cr管线钢焊接接头,抗CO2腐蚀性能起主要作用的是Cr含量而非组织.电化学测试表明,在CO2腐蚀介质中焊接接头的母材区域易作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极得到保护.     

316L不锈钢薄板焊缝成形及力学性能研究

目的 减少1 mm厚度316L不锈钢薄板在焊接生产过程中出现的缺陷等问题,并提高不锈钢薄板焊缝成形质量和焊接接头力学性能。方法 采用脉冲激光焊接技术实现对厚度1 mm的316L不锈钢薄板的精确焊接,并利用金相显微镜、维氏硬度计、万能拉伸试验机和扫描电镜对焊缝的表面形貌、微观结构、力学性能、断口形貌进行表征分析。结果 当激光功率为403 W、输出电流为150 A、焊接速度为150 mm/min、离焦量为−5.525 mm时,焊缝正反面的形貌规则无缺陷。焊缝区内的微观结构主要由δ-铁素体和奥氏体2种晶粒构成,相较于母材及热影响区,焊缝区晶粒尺寸更细小均匀,平均硬度为156HV,表现出更高的硬度特性。焊接接头的抗拉强度和屈服强度均值分别达到643.28 MPa和305.95 MPa,相对于母材的强度分别提高了7%和49%;平均断后伸长率为37.2%,达到原始母材伸长率的55%;断裂呈现韧性断裂的塑性变形和延展性特征。结论 优化调整焊接工艺参数后,1 mm厚度316L不锈钢薄板的焊缝成形质量提高,无缺陷且微观组织分布均匀,焊接接头强度显著提高。     

316LN不锈钢焊接接头的晶间腐蚀

研究了热输入量不同的316LN不锈钢焊接接头在沸腾硝酸溶液中的晶间腐蚀特性,结果表明:焊接热输入量越大,焊接接头的抗晶间腐蚀性能越差;焊接接头焊缝区抗晶间腐蚀能力高于热影响区和母材区;晶间腐蚀过程可分为氧化、钝化、氧化膜裂纹萌生、氧化膜裂纹扩展和高速晶间腐蚀等阶段;在不同阶段声发射信号中氧化信号在20 k Hz的频率位置有能量峰,钝化信号在40 k Hz频率处有明显能量峰的突发型信号,氧化膜裂纹萌生信号在80-100 k Hz的频率段内有明显能量峰的突发型信号,氧化膜裂纹扩展信号具有60 k Hz倍频关系,高速晶间腐蚀信号是一种持续时间稍长的突发型信号,在50 k Hz处有明显的能量峰。     

Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的研究Mg-Y-Nd-Zr镁合金焊接接头显微组织和力学性能。方法采用钨极氩弧焊工艺制备Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察焊接接头显微组织,采用能谱测试主要合金元素含量,采用电子万能实验机测试焊接接头的力学性能,采用维氏硬度计测试焊接接头的硬度。结果Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸分别为80, 30, 95μm。焊接接头的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为295 MPa, 188 MPa和3.0%。结论 Mg-Y-Nd-Zr合金母材、焊缝和热影响区晶粒均为等轴晶,与母材相比,热影响区未发生晶粒粗化,焊缝区晶粒明显细化,析出相Mg24Y5增多。Mg-Y-Nd-Zr合金焊接接头经525℃×12 h固溶+225℃×12 h时效处理后,各区域的硬度差异不大。抗拉强度达到母材的93%,断后伸长率达到母材的67%。     

ZC71镁基复合材料激光焊接接头组织分析

前言:研究表明,镁基复合材料激光焊接接头的组织没有明显的热影响区,焊接接头狭窄,接头成形较好,焊接接头晶粒细小;Mg在焊接接头中蒸发,引起Zn含量的相对增加,但并不严重;运用扫描电镜观察了焊缝区以及母材区的金相组织,并进行对比,结果表明镁基复合材料的激光焊接接头微观组织与母材相     

不锈钢激光-MAG复合焊接头微区性能研究

激光复合焊可用于不锈钢焊接,但激光复合焊接头热影响区小,组织变化梯度大.研究接头微区性能可以确定接头薄弱环节,为焊接接头的工艺评定和断裂分析提供理论依据.为此,本文对4 mm厚SUS301L-HT不锈钢进行激光-MAG复合焊接,采用维氏硬度、微型剪切和微拉伸等试验,研究了焊接接头焊缝、热影响区及母材的微区力学性能,并结合金相、断口扫描等分析了各微区力学性能的差异.结果表明：焊缝区域组织主要为柱状奥氏体树枝晶+少量的δ铁素体;母材的剪切强度和抗拉强度最高,分别为560和1 066 MPa,其次为复合焊接头热影响区,焊缝区域最差,接头硬度分布规律与各微区强度变化趋势一致;运用数学方法,得出了接头微拉伸强度与微型剪切强度、硬度之间关系的经验公式.接头各微区剪切断口和拉伸断口SEM分析呈现典型的韧性断裂特征.     

小口径厚壁12Cr1MoVG钢管焊接残余应力的数值模拟

以小口径厚壁12Cr1MoVG珠光体耐热钢管多层多道焊接接头为对象,使用有限元模拟软件,采用生死单元法,计算焊接接头中的残余应力。计算结果表明:焊接接头外壁焊缝附近区域的残余应力为压应力,母材端的残余应力变化幅度要比焊缝区的小;焊接接头内壁焊缝及热影响区的残余应力为压应力,而母材承受拉应力。通过对比可知焊接接头内、外壁轴向残余应力分布的计算结果与实测结果高度吻合,说明数值模拟方法可以为管状接头的焊接工艺评定提供便利、可靠的技术支持。     

深潜器用Ti80厚板电子束焊接接头组织性能研究

采用电子束焊接方法焊接深潜器用56 mm厚Ti80合金,并对焊接接头的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,焊接接头成形良好,无缺陷;焊缝组织为马氏体α相和残余β相组成的网篮组织;熔合区界线明显,过热区十分窄;热影响区组织由初生α相、马氏体α相和β相组成;焊接接头各区域显微硬度值分布不均匀,由焊缝至母材显微硬度值逐渐下降;拉伸断裂发生在远离焊缝的母材处,接头抗拉强度为935.3 MPa,大于原始母材的911.8 MPa;焊缝冲击吸收功为36.3 J,由焊缝至母材冲击吸收功值逐渐增大,接头各区域冲击断裂方式均为韧性断裂。     

TC4钛合金热丝钨极氩弧焊接头组织性能研究

对TC4钛合金热丝钨极氩弧焊(hot-wire-TIG)焊接接头组织与性能进行研究,采用金相显微镜观察焊接接头各区域的微观组织特点,并对接头显微硬度和力学性能进行了测定。结果表明,钛合金热丝TIG焊接接头内部无焊接缺陷,焊缝性能优良;焊缝为典型的铸造组织,由粗大的柱状晶和少量等轴晶组成,晶粒内部可以看到细长的针状α′相;热影响区形成粗大的等轴晶粒,其组织主要有细针状α相和残余β相构成;焊接接头的抗拉强度均值为924 MPa,与母材相当;热丝TIG焊缝冲击功较母材提升明显,基本达到母材的1.5倍以上,最大达到66 J;焊缝冷弯角度达到指标要求。     

TA23合金不同焊接方法接头组织性能研究

采用CMT、TIG和EBW焊对TA23合金进行焊接,对比分析了不同焊接方法下接头微观组织和力学性能的差异。结果表明,焊接热输入直接影响焊缝晶粒尺寸和焊接接头宽度,TIG焊缝晶粒尺寸最大,CMT次之,EBW最小;EBW接头宽度为5 mm,CMT接头宽度为7 mm,TIG接头达14 mm;3种焊接方法焊缝区域组织均由马氏体α相、片层状α相和残余β相组成,热影响区组织形态介于焊缝和母材组织形态之间;3种焊接方法焊缝区显微硬度和接头抗拉强度均大于母材,其中EBW焊缝区显微硬度值最大,TIG焊接头抗拉强度最高,CMT焊缝显微硬度和接头抗拉强度均居中。     

1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的组织和力学性能

采用室温拉伸、不同温度冲击、硬度及金相检验等分析方法对用熔化极混合气体保护焊焊接的1.4003铁素体不锈钢与Q235-C钢焊接接头的显微组织和性能进行了研究.试验结果表明:该焊接接头的抗拉强度与母材相当,焊缝的冲击性能略低于母材,1.4003铁素体不锈钢的热影响区(HAZ)冲击性能较差,焊缝为奥氏体+铁素体双相组织;Q235-C钢的熔合区出现明显界限,1.4003铁素体不锈钢焊接热影响区为晶粒粗大的单一铁素体组织.     

热输入对Q1100钢焊接接头低温韧性及耐蚀性能的影响

采用10 kJ/cm和15 kJ/cm两种焊接热输入对Q1100超高强钢进行熔化极气体保护焊,研究焊接接头的组织性能及局部腐蚀行为。结果表明：两种热输入焊接接头的焊缝组织主要为针状铁素体和少量的粒状贝氏体,粗晶区组织均为板条贝氏体,细晶区组织均为板条贝氏体和粒状贝氏体,临界相变区组织为多边形铁素体、马奥岛和碳化物的混合组织。两种热输入焊接接头中电荷转移电阻均为母材>热影响区>焊缝区,母材耐蚀性最好,热影响区次之,焊缝区耐蚀性最差。在腐蚀过程中,焊缝区作为阳极最先被腐蚀,当腐蚀一定时间后,腐蚀位置发生改变,阳极腐蚀区域转移到母材区,而焊缝区作为阴极得到保护。热输入为10 kJ/cm时,焊接接头具有更好的低温韧性和耐蚀性,其焊缝和热影响区-40℃冲击功分别为46.5 J和30.2 J。     

高铁车体结构不锈钢焊接接头的腐蚀行为

为了填补高铁列车车体材料基础腐蚀数据,为车体材料耐蚀性评估和新型材料开发提供依据,采用光学显微镜对高铁系统用不锈钢焊接接头不同区域的显微组织结构进行了分析,并采用全浸腐蚀试验和电化学测试方法研究了焊接接头焊缝区、筋板母材区、底板母材区、筋板热影响区和底板热影响区5个区域的耐腐蚀性能及电化学腐蚀行为。结果表明:高铁用不锈钢焊接接头的5个区域均为奥氏体组织,但在焊接过程中受热-力-温度耦合机制致使不同区域在成分、组织上具有不同性质,导致各区域的电化学活性不同,耐腐蚀能力有明显差别。电化学测试结果表明,不同区域耐腐蚀能力由大到小排序为筋板母材区、焊缝区、底板母材区、筋板热影响区、底板热影响区,这一点也与全浸试验所得结果基本吻合。     

Zr基大块金属玻璃与304L不锈钢脉冲激光焊接接头微观组织特性

采用脉冲激光的方法实现了Zr_(44)Ti_(11)Ni_(10)Cu_(10)Be_(25)(原子分数,%)大块金属玻璃与304L不锈钢板的焊接。用场发射扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪对焊接接头不同区域的显微结构和化学成分进行了表征。由于冷却速度不同,形成了三个不同的结晶区。接头由部分结晶区(热影响区、焊缝区和304L不锈钢/焊缝区界面)和非晶区(Zr基BMG母材)组成。热影响区出现花瓣状和小颗粒的结晶,X射线衍射图谱中衍射峰强度很小,焊缝区出现一些十字雪花状的结晶,衍射峰对应Zr_2Cu和Zr_2Fe相,而在304L不锈钢/焊缝区界面处XRD图谱中出现大量尖锐的晶体峰。通过计算得到热影响区、焊缝区和304L不锈钢/焊缝区界面三个不同的结晶区的结晶分数分别为1.4%、10.0%、27.4%。焊缝区形成的晶态组织维氏硬度最大。大块金属玻璃与焊缝区之间形成扩散层,表明焊接过程中Zr通过扩散层向焊缝区迁移。     

超窄间隙激光焊接TC4钛合金接头组织及性能研究

以TA2为焊丝,采用超窄间隙激光焊接方法焊接了10 mm的TC4钛合金板,间隙为2 mm。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机分析了TC4钛合金接头的组织与性能。结果表明,选取合适的工艺可以实现TC4钛合金超窄间隙激光填丝焊接,获得无缺陷的焊接接头。接头由母材、热影响区、熔合区、焊缝组成,界线清晰。其中热影响区为网篮状组织,焊缝由大β晶粒组成,大晶粒内部为杂乱的α+α′相针状组织,热影响区晶粒明显细化。由于超窄间隙的啮合效应,接头最大抗拉强度为893 MPa,达到母材的84.7%,断裂位置在焊缝中心。焊缝区和热影响区的显微硬度高于母材,且在热影响区的显微硬度最大,接头整体显微硬度呈马鞍状分布。     

裂解炉管破损原因分析

109号裂解炉管仅使用12000h后,在米管转换弯头焊接热影响区发生腐蚀穿透性孔洞.经过金相、扫描电镜以及能谱分析等确认,接头焊接热影响区穿透性孔洞是接头铸造时存在治金缺陷后,进行补焊的焊缝上产生的.从残余应力测定、组织结构、焊丝成分分析等证明,焊缝腐蚀速度大于母材.分析了腐蚀产物组成,探索了腐蚀机理.     

高强度钢QP980激光焊接头的微观组织与力学性能

为解决高强度钢QP980在汽车轻量化应用方面存在的成分偏析、淬硬脆化和氢致开裂等焊接问题,开展了QP980钢激光焊接研究,对1.2mm厚QP980钢进行焊接试验,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机和显微硬度计等手段,研究工艺参数对QP980钢激光焊接头微观组织和力学性能的影响。在所选焊接工艺参数下均获得了全焊透及表面成形良好的接头; QP980钢激光焊接头的横截面宏观形貌呈现“沙漏型”,接头可分为焊缝区、粗晶区、细晶区、临界热影响区、亚临界热影响区和母材区;不同工艺参数下接头的焊缝及部分热影响区的硬度均高于母材,且硬度最高值出现在细晶区,在焊缝的两端都存在一个软化区,随着热输入的增加,焊缝及热影响区的宽度变大,软化区也更加远离焊缝中心;不同工艺参数下接头的抗拉强度都能达到母材的强度,屈服强度均高于母材,而接头的伸长率都低于母材,说明在所选焊接工艺参数下,均获得了性能良好的焊接接头。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化表面防护研究

在硅酸盐溶液中于AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头表面制备一层均匀的微弧氧化膜。分析微弧氧化膜的截面组织、相组成和显微硬度分布,并采用浸泡和电化学方法评估微弧氧化表面处理对焊接接头腐蚀行为的影响。结果表明:接头搅拌区的显微硬度高于镁合金母相区,热影响区硬度低于母相区,但接头不同区域对应的微弧氧化膜硬度都相同,比镁合金基体提高约7倍。在3.5%NaCl溶液中浸泡后,焊接样品热影响区腐蚀严重,而微弧氧化膜表面形貌没有明显变化。未表面处理的接头热影响区电位低于搅拌区和母相区,其腐蚀电流密度也较大,但不同区域微弧氧化膜的腐蚀电流密度都相近,并明显低于未氧化处理的焊接样品。微弧氧化表面处理能显著改善镁合金搅拌摩擦焊接头抗腐蚀性能。     

不同强度级别双相不锈钢激光焊接头的组织与力学性能

目的 为了合理制定不同强度等级DP钢同种和异种接头的激光焊接工艺,研究激光焊接工艺对接头组织性能的影响。方法 采用SEM、硬度试验、拉伸试验等手段,研究不同强度等级DP钢同种和异种激光焊接接头的微观组织和力学性能。结果 对于同种DP钢激光焊接,由于接头各个区域经历的热循环不同,因此其马氏体体积分数和形态、含碳量等存在明显差异。在焊缝熔合区,由于冷却速度较高,因此马氏体体积分数较高且为细条状,硬度高于母材硬度。在热影响区,由于马氏体发生了回火分解,因此其硬度值低于母材硬度,且软化的程度和范围大小与DP钢的强度级别相关。软化的热影响区成为接头的薄弱区域,降低了接头的拉伸性能。在异种DP钢激光焊接接头中,焊缝熔合区的硬度也明显高于母材硬度。靠近高强度级别母材侧的热影响区范围更大,软化程度更明显,接头硬度分布不再对称。接头的抗拉强度与低等级DP钢母材的抗拉强度基本一致。结论 激光焊接工艺对不同强度等级DP钢同种和异种接头组织性能的影响存在较大的差异,DP钢强度级别越高,接头或接头对应侧的热影响区软化程度越明显,这在制定焊接工艺以及焊后处理工艺过程中需要予以考虑。