热输入对工程机械用高强钢焊接接头组织和性能的影响

采用富Ar气体保护焊方法,使用φ1.6mm的MK.GHS80实芯气保焊丝对板厚为20 mm的HG785D钢进行对接焊,对焊接接头显微组织进行了观察,并对接头拉伸、弯曲、冲击等力学性能进行了检测,研究了热输入对焊接接头组织和性能的影响。结果表明,焊缝组织主要为针状铁素体+少量先共析铁素体,随着热输入的增加,焊缝中先共析铁素体含量逐渐增加,侧板条铁素体和粒状贝氏体组织减少;当热输入较低时粗晶区组织为板条贝氏体,随着热输入的增加,粗晶区组织逐渐由板条贝氏体转变为板条贝氏体+粒状贝氏体,当线能量达到32.2kJ/cm时几乎全部为粒状贝氏体;随着热输入增加,接头抗拉强度逐渐降低,焊缝冲击韧性先提高后降低,但影响有限,热影响区冲击韧性则逐渐降低,当热输入达到32.2 kJ/cm时接头性能恶化,焊接接头在线能量为23.8 kJ/cm时能获得优良的强韧性匹配。     

Q345超细晶粒钢的焊接性能

对7.5 mm厚Q345超细晶粒钢板卷进行了两种焊丝(φ1.2 mm药芯和实芯)3种热输入(4～10 kJ/em)的系列CO2气体保护焊接试验,研究了焊丝和热输入对焊接接头组织和性能的影响.结果表明,热输入为4 ～ 10 k.J/cm的气体保护焊,可得到满足性能要求的焊接接头;热输入为4～6kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由贝氏体和马氏体构成,且药芯焊丝接头粗晶区马氏体含量高于实芯焊丝接头粗晶区,导致了药芯焊丝接头粗晶区较高的硬度;热输人为10 kJ/cm时,焊接接头粗晶区主要由铁素体构成.拉伸试验和硬度试验表明,母材是焊接接头中的薄弱部位.冲击试验结果表明,焊缝区、热影响区冲击性能与母材在同一水平.     

大焊接热输入船板EH40气电立焊接头的组织和性能

研究了40mm厚大焊接热输入船板的单道次气电立焊接头的组织和性能.在焊接热输入达到350 kJ/cm条件下,粗晶热影响区由晶界铁素体和晶内形核铁素体80％～85％(体积分数)构成,其-20℃冲击吸收能量≥98 J;焊缝区由1～3 μm的针状铁素体和少量晶界铁素体和侧板条铁素体构成,其-20℃冲击吸收能量≥60 J.拉伸试验中焊接接头断在母材处,接头抗拉强度≥510 MPa.焊缝处硬度值最高,粗晶区发生部分软化.力学试验结果表明,焊接接头的各项性能均能满足要求.     

热输入对Q550D高强钢热影响区组织和性能的影响

对工程机械用Q550D钢进行不同热输入的焊接热模拟试验,研究其金相组织、硬度、冲击性能和冲击断口形貌。结果表明,模拟的粗晶区主要组织为板条贝氏体,当线能量超过20 kJ/cm时组织中还出现了少量粒状贝氏体。随着热输入的提高,原始奥氏体晶粒和贝氏体板条逐渐粗化;粗晶区的平均硬度值逐渐降低,当线能量为15 kJ/cm时粗晶区明显硬化,而当线能量达到30 kJ/cm时软化;冲击功逐渐降低,特别是当线能量超过20 J/cm时模拟的粗晶区冲击韧性严重恶化。     

热输入对QT900对接焊CGHAZ韧性的影响

文中采用热模拟技术、显微分析技术和断口分析等手段,研究了焊接热输入对QT900连续油管对接焊焊接热影响区粗晶区冲击韧性的影响规律及其脆化机理.结果表明,5 kJ/cm的焊接热输入下热影响区粗晶区可获得板条束细小的针状贝氏体,有利于吸收冲击能量,冲击韧性优良;随着焊接热输入从5 kJ/cm增大到10 kJ/cm,热影响区粗晶区晶粒尺寸增大,贝氏体铁素体板条变宽,并且沿着原始奥氏体晶界析出了网状的仿晶型铁素体,导致热影响区粗晶区韧性的恶化.     

焊接热输入对低合金高强度船板钢热影响区组织和性能的影响

以低合金高强度船板钢为研究对象,分析焊接热输入对粗晶热影响区(CGHAZ)组织及力学性能的影响。结果表明,当热输入较小时,粗晶热影响区组织为板条马氏体、板条贝氏体和少量针状铁素体,硬度和冲击韧性都较高;当热输入为100 kJ/cm时,组织为板条贝氏体、粒状贝氏体和大量由原奥氏体晶界向晶内生长的铁素体;随着热输入的增加,板条贝氏体逐渐减少,粒状贝氏体增加,且组织不断粗化,硬度和冲击韧性逐渐降低;当热输入为250 kJ/cm时,组织主要是粒状贝氏体、由晶界向晶内生长的铁素体和晶界铁素体,此时的CGHAZ组织与热输入较小时相比发生了明显的粗化,冲击韧性进一步降低。     

焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ组织性能影响

为探索不同焊接热输入对超低碳贝氏体钢焊接接头热影响区(CGHAZ)粗晶区显微组织和冲击性能的影响,采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟不同热输入,研究热输入对Q420q EN钢接头热影响区粗晶区的显微组织和冲击韧性的影响,并采用扫描电镜、示波冲击和透射电镜等技术对钢热影响区粗晶区进行了表征。结果表明,随着焊接热输入的变化,热影响区粗晶区的显微组织变化明显,板条贝氏体和粒状贝氏体的含量发生相应变化;同时,随着焊接热输入由18 kJ/cm增加到30 kJ/cm,接头热影响区粗晶区在-20℃下的冲击韧性先增加后减小。     

热输入对Q500CF钢板焊接热影响区组织和冲击性能的影响

通过埋弧焊试验和Gleeble热模拟试验研究了热输入对Q500CF钢热影响区(HAZ)组织和冲击性能的影响.埋弧焊结果表明,热输入为15～ 50 kJ/cm时,HAZ的-20℃冲击吸收功大于等于146 J;HAZ中熔合线(FL)处冲击吸收功最低且随热输入增大而减小.组织观察表明,随热输入增加,粗晶区组织由15 kJ/cm时的板条贝氏体(LB)和粒状贝氏体(GB)转变为50 kJ/cm时的GB组织;临界粗晶区在晶界上出现了大量l ～7 μm的M-A组元,导致低温冲击韧性恶化.Gleeble热模拟结果表明,热输入为50 ～ 70 kJ/cm时,粗晶区GB组织粗化并导致该区冲击韧性恶化.因此为确保多道焊焊接接头HAZ低温冲击韧性,焊接热输入应限制在15～50 kJ/cm之间.     

焊接热输入对Q890/Q550异种钢激光-MAG复合焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-MAG复合焊进行了Q890/Q550异种钢焊接试验,研究不同焊接热输入对异种钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,在相同热输入下,焊缝两侧过热区主要由板条马氏体和少量贝氏体组织组成,细晶区为致密的板条马氏体组织,Q890钢侧的马氏体含量比Q550侧多,板条更加粗短,焊缝冲击断口具有剪切韧窝特征,冲击韧性优于热影响区;随着热输入从3.5 kJ/cm增加到9.6 kJ/cm,过热区晶粒粗化,贝氏体逐渐增多,马氏体含量减少,焊缝和热影响区冲击吸收能量略微减小。三种热输入下拉伸试件均断在母材Q550钢,断后伸长率相当,断裂方式为韧性断裂,焊接接头强度高于母材。     

不同热输入条件下Q345E低合金钢焊接过热区的组织和冲击性能

采用焊接热模拟技术对Q345E低合金钢在不同焊接热输入下过热区的组织和冲击性能进行研究。结果表明:随着焊接热输入的增加,过热区组织由先共析铁素体+珠光体及部分马氏体逐渐转变为粒状贝氏体和针状铁素体组织,当焊接热输入达到3.06 kJ/mm时,出现少量魏氏组织,冲击功最低;随着焊接热输入增加,粗晶区的平均硬度值逐渐降低;当焊接热输入为1.35 J/mm时,显微组织中出现少量的板条马氏体,硬度最高;而当焊接热输入达到2.68kJ/mm时,显微组织中出现针状铁素体,硬度下降较明显;冲击功整体呈现逐渐降低趋势,焊接热输入为2.68 kJ/mm时,冲击功最大。     

焊接热输入对F550Z钢焊接接头低温韧性的影响

研究了热输入对海洋钻井平台用550 MPa钢焊接接头组织与低温韧性的影响.结果表明,热输入为15和50 kJ/cm时,对焊缝有热处理作用,组织为针状铁素体加细小弥散的碳化物,其中50 kJ/cm热处理作用较明显.-60℃冲击试验中,热输入为50 kJ/cm时冲击吸收功最高,平均110 J,是其它热输入的2~4倍.熔合线及熔合线2 mm处组织为板条贝氏体加粒状贝氏体.小热输入时,粒状贝氏体含量少并且打乱了板条贝氏体方向,对韧性有利;随着热输入增加,粒状贝氏体逐渐增多且晶粒粗大,低温韧性较差,该区冲击吸收功随热输入增加呈下降趋势.     

焊接热输入对Q890高强钢热影响区裂纹扩展的影响

采用Gleeble1500热模拟试验机,研究不同热输入对Q890高强钢焊接热影响区粗晶区的微观组织和韧性影响规律. 结果表明,随着热输入的增加,粗晶区的微观组织表现出从马氏体组织向马氏体、贝氏体的混合组织,再向贝氏体、粒状贝氏体的混合组织的转变. 当热输入为19.7 kJ/cm时,冲击吸收功最高为83 J,主要原因是由于先相贝氏体分割后相马氏体,大角度晶界密度最大,改善了冲击韧性. 当热输入较高时,粗晶区脆化的原因是由于M-A组元呈链状分布,造成局部应力集中,成为裂纹起裂和扩展的主要通道.     

Q690C低碳粒贝钢多层MAG焊接头组织与性能

为提高效率、获得理想断裂位置并改善热影响区韧性,对控扎控冷工艺生产的8 mm厚Q690C低碳粒贝钢,选用等强度匹配的焊丝,采用无预热、低热输入(10 kJ/cm以下)三层全自动MAG工艺施焊.结果表明,无裂纹与成形缺陷;拉、弯与冲击性能均合格.焊缝为针状铁素体,韧性优异;仅在较窄的部分相变区(单道约0.2~0.4 mm)因回火而出现软化,但未对抗拉性能形成危害;因热输入低,拉伸断裂位置距焊缝更远;虽然熔合区与粗晶区为粗大平行上贝板条束+M-A组元,出现了硬化,但低热输入的低过热效果与两次后续焊道对贝氏体基体的明显回火作用改善了熔合区在0℃的冲击韧性.     

980MPa级高强钢焊接接头HAZ的组织和性能

采用焊接热模拟的方法,研究一种980 MPa级低碳贝氏体高强钢焊接接头HAZ不同区域,通过对各个区域的组织及相的分析,以及相应的拉伸及冲击试验研究了此类高强钢的组织和性能.结果表明,粗晶区的冲击性能最好,细晶区的冲击性能最低,为热影响区的薄弱环节.粗晶区组织为均匀粗细相间的板条贝氏体组织;在板条贝氏体上弥散析出碳化物;板条贝氏体界面上的奥氏体薄膜的存在是粗晶区韧性提高的原因.细晶区为孪晶马氏体+少量的板条马氏体,孪晶马氏体是导致细晶区性能下降的主要原因.

Abstract：

Microstructure and mechanical properties of HAZ of 980 MPa low carbon bainite high strength steel joints were studied . The different regions of welded joint HAZ were simulated by welding thermal simulation technique. Microstructure observation, phase analysis, and corresponding tensile and impact test for different regions of welded joint HAZ were taken. The results indicate: the impact property of coarse grain zone is the best, while the impact property of fine grain zone is the worst. So the fine grain zone is the weakest part of the welded joint. Microstructure of coarse grain zone is uniform interweaved coarse and fine lath martensites, and precipitation acicular ferrite are distributed between the lath martensites. Toughness of coarse grain zone is increased owing to the austenite thin film adherent lath martensite interface. Microstructure of fine grain zone are twin martensite and a small number of lath maarten-site, only minor acicular ferrite are distributed in the twin martensite . Toughness of fine-grained zone was decreased owing to twin martensite.     

粗晶热影响区比例对09MnNiDR焊接接头冲击韧性的影响

通过对09MnNiDR低温压力容器用钢埋弧焊焊接接头热影响区不同位置处的冲击吸收能量的测试、冲击断口以及微观组织的观察分析,确定了09MnNiDR焊接接头的组织特征以及最薄弱区域,并深入讨论了最薄弱区域对焊接接头冲击韧性的影响. 结果表明,在?70 ℃时,焊接接头母材、亚临界热影响区、临界热影响区、细晶热影响区平均冲击吸收能量均在270 J以上,表现出良好的韧性. 焊缝的平均冲击吸收能量为139 J. 焊接接头韧性最薄弱区域为粗晶热影响区,当缺口完全位于粗晶热影响区时,冲击吸收能量为20 J,相比于母材冲击韧性损失高达92.7%. 粗晶热影响区的显微组织为粗大的粒状贝氏体、板条贝氏体以及块状铁素体组成的复合组织. 随着缺口尖端前沿粗晶热影响区比例的增加,其分布位置越靠近缺口尖端,试样的冲击吸收能量越小,充分体现出最薄弱区域对冲击韧性的影响.     

大线能量焊接EH36船板钢FCB焊接接头组织与性能

对工业化试制的32 mm厚大线能量船板钢EH36进行热输入为228 k J/cm的FCB法焊接试验,并研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊接热影响区的过热粗晶区原奥氏体晶粒尺寸达到300~500μm,组织主要由少量晶界铁素体和晶内形核铁素体(约60%~80%)组成,是该区焊接时峰值温度达到δ相转变温度以上并停留较长时间造成的,并给出δ相转变温度及奥氏体晶粒尺寸与峰值温度之间的关系;粗晶区由15~30μm的多边形铁素体与3~10μm的针状铁素体(10%~20%)构成;细晶区包含10~20μm的多边形铁素体和小于等于10μm的珠光体;临界区表现为混晶组织。焊接接头热影响区的冲击功A_(kv)≥100 J(-20℃),拉伸试样断裂于母材,接头性能满足要求。     

高强度低焊接裂纹敏感性钢焊接热影响区的冲击韧度

采用埋弧自动焊接方法焊接高强度低焊接裂纹敏感性钢,分析了高强钢焊接热影响区中不同微区的显微组织特征与冲击韧度之间的关系.焊接接头粗晶区和细晶区的显微组织分别为粗大的粒状贝氏体和细小的准多边形铁素体组织,其-20℃的平均冲击吸收功分别为45 J和170 J.粗晶区中粒状贝氏体的有效晶界为原始奥氏体晶界,晶内存在大量的小角度晶界和亚晶界,有效晶粒尺寸较大,冲击韧度显著降低;细晶区中准多边形铁素体的平均有效晶粒尺寸约为5.3μm,大角度晶界可以有效阻碍了裂纹的扩展,具有较好的冲击韧度.     

焊接线能量对高强钢焊接接头组织性能的影响

采用1.3、1.6、1.9 kJ/mm 3种不同线能量对960QT钢进行焊接，研究了线能量对960QT钢焊接接头组织和性能的影响。研究表明，随着线能量的增加，焊接接头强度下降，但塑性提高，焊缝冲击韧性变化不大，热影响区冲击韧性先降低后增大，热影响区冲击韧性均高于焊缝。对3种线能量下960QT高强钢的焊接接头进行金相分析，发现焊缝组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体。随着线能量的增加，针状铁素体发生粗化，数量相对减少，粒状贝氏体数量增多。焊接接头热影响区的金相组织主要为板条M/B和粒状贝氏体。随着焊接线能量的增大，冷却速率减小，粒状贝氏体组织数量相对增加，而板条贝氏体组织的数量逐渐减少。