15MnVN低合金高强钢的焊接试验

15MnVN 钢是在15MnV 钢的基础上研制的屈服强度为45公斤/毫米~2 级的低合金高强度钢,适用于建造大型桥梁,制做车辆和受压容器等。这种钢经过正火处理后,塑性、韧性得到很大提高,屈服强度仍能保证大于45公斤/毫米~2。在调质处理后,屈服强度可达60公斤/毫米~2,亦具有相当好的塑性和韧性,其化学成份和机械性能见表1,表2。     

焊接热输入量对15MnVN钢热影响区断裂韧性的影响

采用COD 试验方法测定了15MnVN 钢多道焊四种热输入量焊接热影响区的断裂韧性。详细观察并测定了其微观组织、晶粒尺寸和不同组织的比例。结果表明,热输入量大,增大了热影响区粗晶区的晶粒尺寸,而由后续焊遭热循环作用产生的细晶区面积则减少,从而提高了转变温度。本文分析了多道焊热影响区脆化的原因和热输入量对脆化程度的影响,提出了板厚56mm 的这种合金钢的合适的焊接热输入量。     

C-Mn钢焊接接头的解理断裂行为的研究

测定不同φ（焊缝）的C－Mn钢焊接接头Charpy-V冲击试样、COD裂纹试样的低温断裂参量，φ（焊缝）小于一定值时，解理裂纹起裂于母材各区，韧性用σf/σy较小的分散带表征；当φ（焊缝）大于一定值时，解理裂纹起到焊缝粗晶区，韧性用相应的σf/σy较窄的分散带表征。焊接接头的解理断裂由脆性相开裂形成微裂纹，在外加主应力达到解理断裂应力σf时导致解理断裂。     

GCr15钢B-M复相组织的力学性能及断裂机理

本文研究了ＧＣｒ２５钢经８５０℃奥氏体化后于２５０℃及２７０℃等温液焱工保持５～１８０ｍｉｎ后所得Ｂ－Ｍ复相组织的力学性能。结果表明，经此处理后，ＧＣｒ１５钢的抗拉强度及冲击韧度明显提高。其基体硬度仍可在５７ＨＲＣ以上，并通过透射电镜及扫描电镜观察分析了Ｂ－Ｍ复相组织的形态及断口形貌和断裂机理。     

焊接接头解理断裂应力σf的方法,并且测定了C—Mn钢焊接接头的解理断裂应

提出了测定焊接接头解理断裂应力σｆ的方法，并且测定了Ｃ－Ｍｎ钢焊接接接解理断裂应力。     

插销试验时15MnVN钢焊接延迟裂纹的断口分析

本文采用插销式焊接裂纹试验方法,观察15MnVN钢的延迟裂纹断口形貌并确定其特征,研究该钢在插销试验时延迟裂纹的开裂与扩展规律,并分析影响焊接延迟裂纹的主要因素——应力水平与氢的浓度和断口形貌的关系。     

焊缝金属解理断裂微观机理

本文为低合金高强钢的解理断裂提出了一个新的理论框架:解理断裂不仅决定下平台的冲击韧性,而且对过渡温度区的韧性也起决定性的作用,因为在这个温度区间韧性取决于先前产生的塑性裂纹扩展的长度,而解理断裂终止了塑性裂纹的扩展,从而决定其长度。解理断裂包含3个不间断的阶段:(1)裂纹在第二相颗粒起裂成核;(2)第二相裂纹穿过第二相颗粒和晶粒边界扩展;(3)晶粒裂纹穿过晶粒边界扩展进入相邻晶粒。本理论框架对整个过程进行了诠释:解理断裂的临界事件是在裂纹形成过程中提供最大困难的阶段,它控制了解理断裂过程,并确认了最薄弱的微观组分及其临界尺寸,这个尺寸决定了微观解理断裂应力sf。在断裂过程研究中最为重要的就是揭示各种条件下断裂的临界事件。提出引发解理断裂的3个准则:(1)裂纹起裂成核准则;(2)防止裂纹核钝化准则;(3)裂纹扩展准则。并由这3个准则形成了一个活性区,在活性区中应力和应变的综合作用可以引发解理断裂,这个活性区被用来建立断裂的统计模型。本研究利用这个新的理论框架进行了8%Ni钢焊缝的实例研究,以说明实验研究的结果。     

15MnVN钢的焊缝质量控制

本文介绍了大厚度15MnVN钢的可焊性分析,及防止焊接缺陷的措施。     

焊接接头解理断裂应力σ_f的测定

提出了测定焊接接头解理断裂应力σｆ的方法，并且测定了Ｃ—Ｍｎ钢焊接接头的解理断裂应力     

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。     

超高强钢低匹配焊接接头熔合区组织特征及断裂行为研究

对超高强钢采用了低匹配的奥氏体焊接材料进行了焊接。采用光学显微镜、扫描电镜等手段对该接头熔合区的组织进行了分析,通过原位拉伸分析手段对熔合区的局部断裂行为进行了研究。结果表明,焊接接头熔合区的化学成分不均匀,在靠近熔合线处形成了宽度不等的"富奥氏体带",最高硬度位于富奥氏体带。原位拉伸试样均在最大载荷前起裂,裂纹起裂和扩展伴随着大量的塑性变形,断裂位置最后均位于较软的奥氏体焊缝侧,其主要断裂机制为延性断裂。     

大线能量焊接船板钢焊缝冲击断裂机理

对厚度分别为16、25、40 mm的EH36船板钢相应地用50、100、150 k J/cm的线能量进行了埋弧焊接试验,并制取焊缝区的冲击试样,在-40℃下进行了冲击试验,通过观察冲击断口的宏微观形貌研究焊接接头的冲击断裂机理。结果表明,三种板厚的船板钢焊缝中心的冲击吸收功均达到冲击要求;宏观形貌上,各焊缝中心试样的冲击断口均凹凸不平,剪切唇区域呈明显暗灰色,塑性变形量较大;微观形貌上,焊缝中心试样的断裂以塑性断裂为主,伴有少量的脆性断裂特征。     

F500钢模拟焊接热影响区的组织和冲击断裂行为

使用Gleeble 3800热模拟实验机模拟不同热输入量(E)条件下F500厚钢板的单道次焊接热循环过程,通过光学显微镜(0M)、扫描电镜(SEM)及电子背散射衍射(EBSD)对钢板焊接热影响区(HAZ)显微组织随E的演化规律进行研究.测试了不同E下HAZ的室温硬度(HV10),在-60℃条件下进行Charpy示波冲击试验(CVN).当热输入量E≤30 kJ/cm时,HAZ显微组织为细小而均匀的板条贝氏体(LB),板条间大角度晶界比例较大,HAZ具有较好的低温冲击韧性.随着E的增加,HAZ显微组织中出现大块的粒状贝氏体(GB),且GB的比例不断增加,大角度晶界比例降低,HAZ的韧性恶化.当热输入量E≤50 kJ/cm时,冲击断裂过程分为裂纹形成、稳定扩展、失稳扩展和最终断裂等各个阶段.当热输入量E≥100 kJ/cm,GB代替LB成为主要的组织形式,冲击断裂过程为脆性断裂,HAZ的韧性明显恶化.     

15CrMoR钢焊接接头的组织和力学性能

对15CrMoR钢,采用R307焊条、焊前预热、焊后高温回火的手工电弧双面焊焊接工艺,可获得性能良好的焊接接头,接头的各项力学性能完全满足使用要求.     

Q460钢焊接接头组织及动态断裂行为的研究

通过调整焊接热输入研究了Q460低合金高强钢CO2气体保护药芯焊接接头的组织及其对不同温度下动态断裂韧性(JId)的影响规律,探究了影响接头动态断裂行为的机理.结果表明,低热焊接输入的接头熔合区(FZ)柱状晶界面处存在仿晶界型铁素体;随热输入增加,FZ柱状晶形态特征逐渐减弱、仿晶界铁素体消失,FZ以针状铁素体组织为主,且随热输入的增加针状铁素体平均尺寸增大.在室温至-70℃范围内,中等热输入的焊接接头均表现出优异的动态断裂韧性,而低热输入的接头动态断裂韧性值最低.随温度由室温降低至-70℃,Q460钢焊接接头动态断裂机制发生了由延性断裂逐渐向解理脆性断裂的转变.低热输入焊接接头FZ柱状晶界面具有平面生长特征的仿晶界铁素体,易诱发低温下裂纹沿晶快速扩展.研究发现,在低温动态断裂过程中,细小针状铁素体组织由于可有效地阻碍裂纹扩展,成为其维持高动态断裂韧性的要因.     

准解理断裂的本质

本文试图探讨准解理断裂的本质。联系多晶材料的典型应力一应变曲线,对不同钢的断裂韧度试样的断口分析表明,准解理断裂可以看作是一种过渡的断裂机制。首先,一系列微观解理裂纹在高拉伸应力集中地方生核,然后这些裂纹各自沿着它本身已变形晶粒的解理面上扩展,最后借助于微观塑性聚合方式,这些微裂纹彼此连接。根据上述断裂模型可以认为:解理裂纹与塑性变形间的相互作用是准解理断裂的一种重要性质。借助于断口定量分析方法,有可能把断口形貌和一些力学参数间关系建立起来。