Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

P92钢焊接接头显微组织及力学性能的研究

在合适的工艺下对P92钢进行焊接,利用金相显微镜、硬度计及万能拉伸试验机对其焊接接头的微观组织、显微硬度、常温拉伸力学性能进行了观察分析及测试,并借助SEM观察了其断口形貌。结果表明:P92钢焊接接头焊缝区及靠近焊缝区的热影响区显微组织为板条马氏体+残留奥氏体,母材区为回火托氏体组织;在焊接接头中,焊缝区硬度最高,热影响区次之,母材区硬度最低;焊接接头的抗拉强度为940.81 MPa,屈服强度为827.87 MPa,断面收缩率为41.20%,断裂部位在热影响区,断口形貌为韧窝+撕裂棱,属于韧性断裂。     

大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸和冲击分析试验手段,对EH36船板钢不同热输入埋弧焊接头进行了力学性能测试,同时采用扫描电镜对冲击试样断口形貌进行分析.结果表明,所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在大焊接热输入条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;随着焊接热输入增加焊缝的冲击韧性降低,从焊缝和熔合区断口形貌来看,断裂类型为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂.随着远离熔合线距离的增加,冲击吸收功有增加的趋势,在距离熔合线4 mm处的冲击吸收功跟母材接近,说明该位置处韧性基本不受焊接热循环的影响.     

800H合金焊接性能研究

采用TIG焊接了800H合金,利用OM和SEM对焊接接头的微观组织进行表征,通过EDS分析了第二相的成分,用XRD对焊缝和母材进行物相分析,使用万能试验机和硬度试验机测试了焊接接头的力学性能,并观察了拉伸断口的形貌.结果表明:采用焊接电流65～70 A、焊接速度100～120 mm/min、氩气流量8～10 L/min的工艺条件,有效避免了焊接热裂纹的出现,焊缝组织为奥氏体和少量第二相(主要为Fe、Cr的碳化物和TiN);焊接接头的平均抗拉强度高达520 MPa、伸长率为32％,拉伸断裂为韧性断裂;焊缝和热影响区的硬度较低,平均值分别为154.2和161.7 HV,母材硬度平均为184 HV.     

A286不锈钢薄板激光焊接工艺性研究

采用激光焊对0.635 mm厚的A286不锈钢薄板进行填丝焊接,分析测试了焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能以及断口形貌。结果表明,焊缝区组织为柱状晶奥氏体基体上分布着少量枝晶间的δ铁素体,热影响区发生了回复和再结晶,晶粒有一定程度的长大;母材和焊缝之间没有平直明显的熔合线;热影响区和焊缝区的平均显微硬度高于母材区的;在常温和高温拉伸过程中,焊接接头均在母材处断裂,并且断裂形式为典型的韧性断裂,焊缝满足强度要求。     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

AZ31B镁合金CMT焊接接头组织与力学性能

对厚度3 mm的挤压态AZ31B镁合金板材进行CMT对焊,焊接工艺参数为:直径1.6 mm WE-33M焊丝、送丝速度6 m/min、焊接电流76 A、焊接速度0.8 m/min、焊缝间隙1.5 mm,焊接过程稳定、无飞溅,焊缝成形良好。在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,焊缝组织晶粒细小,焊缝区的显微硬度最高,平均约为86 HV,热影响区硬度约为62 HV,母材区的显微硬度约为65 HV。焊接接头最大抗拉强度为248.8 MPa,伸长率7.16%,分别为母材的96.7%和98.6%。断裂位置位于母材区,属于韧性断裂。     

Q345E热丝TIG焊接头微观组织与力学性能研究

采用传统TIG焊接工艺和热丝TIG焊接工艺对12 mm厚Q345E钢板进行了焊接,并对焊接接头进行了金相组织分析和拉伸、硬度、-40℃冲击等力学性能测试。组织分析结果表明,两种工艺焊接接头组织类型和晶粒大小基本一致;焊缝组织以铁素体和珠光体为主,表层焊缝中有少量无碳贝氏体和粒状贝氏体;热影响区组织为铁素体和珠光体,粗晶区中有少量粒状贝氏体。力学性能测试结果表明,两种工艺焊接接头拉伸试验断裂位置均位于母材,抗拉强度为530～545 MPa;硬度分布趋势基本一致,盖面焊焊缝中心处硬度最高,硬度值为221 HV10,低于350 HV10;焊接接头冲击吸收能量均大于34 J,断口形貌为韧窝型塑性断口;强度、硬度、冲击韧性等力学性能均满足要求。在相同电弧功率条件下,热丝TIG焊接头微观组织和力学性能与传统TIG焊接头无明显差距,热丝TIG焊接效率是传统TIG焊接效率的1. 6～2倍以上。     

TC4厚壁管全位置PAW工艺及接头性能分析

介绍了一种适合TC4钛合金厚壁管的等离子弧焊接新工艺,通过对工艺参数分区控制和优化匹配,实现了钛合金管道全位置优质焊接.采用光学显微镜、扫描电镜以及显微维氏硬度仪分别对特征位置焊接接头的显微组织、断口形貌以及显微硬度进行表征.结果表明,特征位置接头焊缝区及热影响区显微组织均主要由网篮状α'相、针状α相以及粗大β相组成;接头拉伸性能良好,拉伸试样均断裂于母材处;冲击试样的断裂形式为韧性断裂;焊缝区及热影响区硬化区的硬度值高于母材.     

NS700耐酸钢闪光对焊接头组织及力学性能研究

对NS700耐酸钢进行一系列的闪光对焊试验,采用金相显微镜和扫描电镜分别观察了焊接接头的显微组织和拉伸断口形貌,采用显微硬度计和万能拉伸试验机分别检测了接头的显微硬度和抗拉强度。结果证明,焊缝区组织细密,晶粒均匀,无夹渣、未熔合、冷裂纹等焊接缺陷;焊接接头的硬度较母材要高,硬度从焊缝到热影响区呈减小趋势,焊缝区硬度最大;焊缝的抗拉强度达到800 MPa以上,接近母材的抗拉强度。拉伸断口形貌存在大量的韧窝,表现为典型的韧性断裂。闪光电流为40°,顶锻电流为25°时,焊接接头具有良好的综合力学性能。     

TWIP钢激光焊接接头组织性能及断裂行为北大核心CSCD

采用激光焊接方法对Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢进行焊接,观察和测定了接头的微观组织和硬度,研究了接头的拉伸、冲击性能及断裂行为。结果表明,在拟定焊接工艺下,TWIP钢接头无明显热影响区,焊缝区晶粒发生细化且平均硬度值最大;接头伸长率低于母材,拉伸断裂发生在母材区域;TWIP钢在-196℃以上温度区间均表现出良好的冲击韧性;接头在-117℃以上温度区间的冲击性能与母材相当,但在-196℃时,接头的冲击吸收功大幅下降,断口上观察到脆性断裂特征。     

TWIP钢激光焊接接头组织性能及断裂行为

采用激光焊接方法对Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢进行焊接,观察和测定了接头的微观组织和硬度,研究了接头的拉伸、冲击性能及断裂行为。结果表明,在拟定焊接工艺下,TWIP钢接头无明显热影响区,焊缝区晶粒发生细化且平均硬度值最大;接头伸长率低于母材,拉伸断裂发生在母材区域;TWIP钢在-196℃以上温度区间均表现出良好的冲击韧性;接头在-117℃以上温度区间的冲击性能与母材相当,但在-196℃时,接头的冲击吸收功大幅下降,断口上观察到脆性断裂特征。     

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 针对焊接接头不能通过落锤检验问题,对钢轨母材和焊接接头进行取样,采用SEM、硬度、冲击、拉伸等分析方法,对比母材和焊接接头相同部位的断口微观形貌、金相组织、硬度、冲击性能和拉伸性能;采用网格法对夹杂物进行计量分析。结果发现,母材基体存在元素偏析,母材和焊态钢轨里存在大量分布极不均匀的非金属夹杂物;母材硬度波动大、冲击性能低、强度高、韧性差;采用正常焊接工艺所得到的接头力学性能有所提高,但品质不稳定;局部夹杂缺陷是引起钢轨断裂的本质原因。     

SMA490BW耐候钢接头组织及低温力学性能研究

主要研究了SMA490BW耐候钢MAG焊接接头组织,在0~40℃温度范围内对接头进行拉伸、冲击试验,在-40℃进行弯曲试验,检测接头低温力学性能,并对冲击断口进行了分析。结果表明,接头宏观形貌成型良好,未见裂纹和明显的夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要为先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体,焊缝层间区组织为细小等轴晶,层间过热区呈魏氏组织形貌,热影响区的过热区晶粒粗大,正火区为细小等轴晶,不完全重结晶区组织不均匀;在0~-40℃范围内,接头拉伸试样都断裂于母材,抗拉强度和屈服强度均随温度降低而提高,焊缝和母材冲击韧性随温度降低呈下降趋势,热影响区冲击韧性对温度敏感性较小且冲击韧性最好,焊缝冲击韧性最差;在-40℃时,母材断裂模式由韧窝转变为准解理断裂,焊缝为解理断裂,热影响区为韧窝断裂;接头在-40℃条件下弯曲性能良好,未出现裂纹等表面缺陷。     

中厚度高氮钢激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

采用激光-MIG复合焊接方法,对20 mm厚的高氮奥氏体不锈钢板进行对接焊,分析了焊接接头的组织、硬度、力学性能及断口形貌。结果表明,复合焊接热影响区和焊缝组织均为奥氏体和少量δ-铁素体,热影响区较窄,软化区较小,硬度较为均匀;焊接接头抗拉强度达到母材的93.8%,断裂于焊缝区,拉伸断口形貌为明显的韧窝状。     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金TIG焊接头组织与性能

对一种Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金薄板进行了全自动TIG填丝焊接,观察接头微观组织形貌,并测试其力学性能。结果显示焊缝未出现典型的联生结晶形貌,而是由等轴细晶粒层和大量等轴树枝晶构成,在晶界或枝晶间断续分布复合T(AlZnMgCu)相;焊接热影响区因沉淀相变化,硬度值不同,分为近缝的固溶区和远缝的过时效区,晶粒保持与母材相同的拉长形貌,未见明显长大;接头横截面的显微硬度最低值在焊缝,HV约为1200 MPa,母材显微硬度HV约为1840 MPa,接头抗拉强度为421.75 MPa,达到母材的65.08%,拉伸断裂位置处于焊缝中,断口形貌为典型的韧性断裂,等轴韧窝底部存在破碎的第二相颗粒,其成分与焊缝中复合T相基本一致。     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。 创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。 (2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。 (3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

G115钢CMT + P焊接工艺及组织和性能

基于冷金属过渡加脉冲(CMT + P)的焊接方法,研究了新型回火马氏体耐热钢G115的焊接性以及焊接接头组织和性能. 结果表明,焊接接头经热处理后为回火马氏体组织,焊缝晶粒呈现出等轴晶和柱状晶两种不同的形貌,而焊接热影响区和母材晶粒均为等轴晶. 与焊条电弧焊(SMAW)相比,CMT + P焊接方法有效降低了热输入,大幅度减小了热影响区宽度,提高了焊接接头的拉伸性能和热影响区冲击韧性,焊接接头焊缝冲击韧性略有降低. 焊接接头的室温和高温拉伸断裂机理均为韧性断裂,室温拉伸断口的韧窝内存在一定量的析出相.     

基于Incoloy800H钨极氩弧焊接头组织及其性能分析

在2 mm厚800H合金钨极氩弧焊试验的基础上,研究焊接接头的微观组织和析出相成分,并分析焊接接头的力学性能和抗晶间腐蚀性能,观察拉伸断口和晶间腐蚀试样的形貌。结果表明:焊缝组织为柱状晶和等轴晶,热影响区晶粒明显长大,焊接接头中有少量的TiN和富Cr相(Fe,Cr)_(23)C_6析出相存在;母材、热影响区和焊缝的HV硬度分别为1730、1526和1590 MPa;室温抗拉强度和延伸率分别为565.0 MPa、31.8%,均超过ASME标准关于800H合金规定值(450.0 MPa和30.0%),拉伸断裂为韧性断裂;焊接接头高温(650℃)抗拉强度和延伸率分别为394.5 MPa、15.5%,其断口是混合型断口;较接头组织,母材腐蚀更为严重,表面晶界开裂并伴有少量且尺寸较小的腐蚀坑,基体中TiN缺陷处易引起点蚀。     

铝合金FSW和EBW焊接接头组织性能对比研究

FSW和EBW都十分适合用于铝合金的焊接。本文通过采用FSW和EBW两种焊接方法对8 mm厚的2219铝合金进行焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及抗拉强度、断口形貌等进行了对比和分析。结果表明,二者的焊缝组织晶粒度均大于母材,断口均以韧性断裂为主,且EBW接头拉伸断口主要位于热影响区与母材交界处,接头抗拉强度可达到母材的97.3%;FSW接头拉伸断口位于焊缝处,抗拉强度略低于EBW。