低温叶轮用1Ni9钢的匹配焊条

以进口和国产的ENiCrMo-3焊条为试验焊接材料,利用金相分析、力学性能测试等试验方法,对1Ni9钢焊接工艺及其匹配焊材组织、性能进行了研究,并对1Ni9钢焊条成分进行了优化.结果表明,焊前经双相区淬火+回火处理的1Ni9钢,用进口及国产焊条焊后接头显微组织基本相同,焊缝为γ相固溶体和析出相,热影响区和母材为板条状马氏体+铁素体+少量残留奥氏体;两种焊条所得接头力学性能均高于国内外相关标准要求;进口焊条强度高于国产焊条,但低温韧性偏低.降低焊芯C、Ni含量,适量增加Cr、Mo、Mn含量,并添加微量Cu、B、Ti、Nb及稀土,可降低焊条成本提高焊条强韧性.     

1千kW水轮机ZG20SiMn与ZG0Cr13Ni4Mo异种钢混流式转轮的焊接

本文通过对 ZG20SiMn 与 ZG0Cr13Ni4Mo 异种钢焊接接头分析,得出了在1千 kW水轮机混流式转轮异种钢焊接时,选用0Cr13Ni6Mo 焊条较为理想,采用预热措施,可以控制接头的冷裂倾向等结论。文中对转轮的回火工艺、组装方案及焊接工艺进行了介绍。     

不同异种钢管道焊接接头残余应力的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的热应力有限元计算程序,对0Cr18Ni9/20和1Cr5Mo/20异种钢焊接接头残余应力进行了有限元模拟分析.结果表明,无论是采用奥氏体不锈钢焊条A302焊条还是镍基焊条Incone182焊条,0Cr18Ni9/20钢和1Cr5Mo/20钢焊接接头中最大的轴向残余应力和环向残余应力产生在20钢侧的热影响区,0Cr18Ni9侧有最小的焊接残余应力.采用Incone182来代替A302可以有效地降低残余应力值,提高抗应力腐蚀开裂的能力.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

不同异种钢管道焊接接头残余应力的数值模拟 利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的热应力有限元计算程序,对0Cr18Ni9／20和1Cr5Mo/20异种钢焊接接头残余应力进行了有限元模拟分析。结果表明,无论是采用A302奥氏体不锈钢焊条还是Incone182镍基焊条,0Cr18Ni9／20钢和1Cr5Mo/20钢焊接接头中最大的轴向残余应力和环向残余应力产生在20钢侧的热影响区,0Cr18Ni9侧有最小的焊接残余应力。     

9Ni钢镍基焊条焊接冶金性能分析

运用XRF、XRD、电子探针、金相显微镜、高温物性测试仪等测试方法对9Ni钢镍基焊条ENiCrMo-6的组成和焊接冶金反应进行了分析。结果表明,ENiCrMo-6焊条熔敷金属合金体系为Ni-Cr-Mo-Fe,形成单相奥氏体组织;焊芯为纯镍,通过药皮过渡Cr、Mo等其他合金元素,药皮中含有大量碱性氧化物、氟化物,熔渣是由金属氧化物、金属氟化物组成的盐-氧化物型熔渣,熔渣中存在的主要物相为CaF_2及其共混物。分析结果为9Ni钢焊条的研制和改进提供了试验研究和理论分析基础。     

ZG28NiCrMo与16Mn异种钢手工电弧焊接头组织及性能研究

采用A307焊条对ZG28Ni Cr Mo铸钢和16Mn低合金高强钢进行了手工电弧焊,通过金相分析,拉伸、冲击及显微硬度测试研究了异种钢焊接接头的组织及力学性能。结果表明,焊缝中心组织为奥氏体+铁素体;ZG28Ni Cr Mo钢一侧熔合区形成脱碳层和柱状晶区,使显微硬度值显著下降;ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的组织为铁素体+珠光体组织,与其母材相比有软化现象。16Mn侧热影响区没有硬度损失,16Mn钢与焊缝的熔合线处存在一层奥氏体单相区,硬度为220HV,高于焊缝中心和16Mn钢母材。焊接接头拉伸断裂于16Mn母材处,平均抗拉强度为515MPa。ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的冲击韧性较差,而16Mn侧热影响区的冲击韧性优于焊缝中心。     

镍基焊接材料熔滴特性及焊态熔敷金属与低温钢力学性能匹配

以真空冶炼+电渣重熔二步法制取镍合金焊芯,设计高碱度药皮形成复层梯度型熔渣,并研制出ENiCrMo-6深冷镍合金专用焊条.对研制焊条熔敷金属和采用ENiCrMo-6型异质材料焊接9Ni钢接头的力学性能进行试验.借助Acuteye高速摄像技术研究熔滴过渡及熔池流动特性,采用JSM-6360LV型扫描电子显微镜分析复层熔渣结构.对焊缝和热影响区进行观察和分析以从不同角度探讨低温断裂行为.结果表明,针对液态镍合金熔滴过渡颗粒粗大、流动性差、焊缝成形困难问题,通过药皮设计形成复层梯度型熔渣可有效解决焊缝成形.焊缝组织中,抑制奥氏体柱状晶粗化、减小超低温条件下的塑性损伤是保证低温韧性的重要条件.采用ENiCrMo-6型焊条焊接9Ni钢,其焊态热影响区过热对板条马氏体和逆变奥氏体相的影响并不显著.通常情况下,焊接加热不致严重降低过热区中板条马氏体间残留逆变奥氏体相,从而对过热薄弱区低温韧性具有组织保证作用.     

新型高强度奥氏体不锈钢焊条的研究

本文通过焊芯化学成分的设计和焊条药皮主要成分的确定,以及各种性能的水平,较详细地介绍了合金系统为08Cr19Ni23Mo7Mn5.5N的新型高强度奥氏体不锈钢焊条的研究和使用情况·文中着重对某些元素,特别是氮元素的作用及其强化机理进行了较深入地探讨,并从焊缝力学性能、抗裂性能考虑,给出了较合理的焊芯成分范围。     

0Cr13Ni4Mo及其与0Cr18Ni11Nb异种不锈钢焊接接头的力学性能

本文研究了0Cr13Ni4Mo及其与0Cr18Ni11Nb钢焊接接头的常规力学性能、断裂韧度和疲劳性能。征明本钢种焊接接头能够满足反应堆驱动机构对材料性能的要求。     

热作模具钢堆焊焊条的研制

对3Cr3Mo3W2V焊条的药皮组成、堆焊工艺、堆焊层组织进行了探讨。焊条焊芯采用3Cr4Mo2V1的φ4mm焊丝，并在药皮中加入了钨粉、钼铁，向堆焊层中过渡钨和钼合金元素，以获得与3Cr3Mo3W2V相近的化学成分。结果表明：采用所研制的焊条堆焊，经热处理基本达到3Cr3Mo3W2V热作模具的工作要求。     

抗氧化耐氯腐蚀电弧喷涂铁基粉芯线材

采用304L不锈钢带包覆铬、镍、钼、铝、稀土等金属粉末制备粉芯丝材,使用电弧喷涂方法制备涂层,研究了合金元素成分对涂层抗高温氧化性能和抗氯腐蚀性能的影响,并与传统的Ni-Cr-Ti涂层(PS45)的性能进行了对比。结果表明,Cr元素的抗氧化性能要好于Ni元素,在氯腐蚀环境下,Ni元素的耐腐蚀性能比Cr元素更为优异,添加适当数量的Al元素、Mo元素对耐氯腐蚀性能有一定的促进作用。所研制的LJ-1铁基涂层在650℃温度下具有良好的抗高温氧化性能和耐氯腐蚀的性能,其抗氧化性能和耐氯腐蚀性能分别是Ni-Cr-Ti涂层(PS45)的0.74倍和0.67倍,但涂层成本大幅度降低,性价比提高。     

Development of RM-1 type coated electrode for reducing retorts in magnesium refining

According to the working condition of high temperature oxidation and sulphidation corrosion of the ZG35Cr24Ni7SiN heat-resisting stainless steel used for reducing retort in magnesium refining, and the practical situation which the weld metal between the body and cover of reducing retort must possess resisting high temperature oxidation and corrosion, a kind of RM-1 type coated electrode for reducing retorts in magnesium refining with special alloying system and excellent usability has been developed. The RM-1 coated electrode is made of H0Cr21Ni10 wire core and is alloyed chromium and nickel simultaneously through coating material and wire core and some rare-earth oxides are added in coating material. The electrode has been verified to be satisfied the operation requirements of practical production.     

高铬铸铁芯焊条堆焊层组织分析

基于焊芯过渡合金元素的技术思路,研制了高铬合金铸铁同质堆焊焊条．分析了不同药皮堆焊焊条的堆焊层组织及性能,定量表征了合金元素的过渡系数．结果表明,通过焊芯过渡合金元素的高铬合金铸铁堆焊焊条可获得组织和性能均匀的堆焊层．合金过渡系数高于85％．碱性药皮堆焊焊条堆焊层为亚共晶成分高铬合金铸铁,组织由奥氏体γ＋马氏体M＋碳化物Cr7C3组成．堆焊层硬度为44．5～56．5HRC．碱性石墨化型药皮堆焊焊条堆焊层组织由初生碳化物Cr7C3＋马氏体M＋碳化物Fe7C3＋少量石墨G组成,堆焊层硬度可达59～67HRC．     

960 MPa高强钢金属粉芯型药芯焊丝焊缝金属韧化机理

针对960 MPa高强钢研制了以Mn,Ni,Mo和Cr元素为主要合金体系,以Ti,B,Nb和Al元素为微合金元素的金属粉芯型药芯焊丝. 采用熔化极气体保护焊进行施焊,通过拉伸试验和低温冲击试验等方法对接头力学性能进行了测试,结合金相组织观察、断口扫描、能谱分析和透射电镜观察等对合金元素的作用机理进行了分析. 结果表明,接头抗拉强度平均值为952.24 MPa,-20 ℃焊缝低温冲击吸收功平均值为70 J,研制的焊丝在保证接头强度的同时有效改善了焊缝金属的低温冲击吸收功. 在药芯成分中,主要合金元素起固溶强化和弥散强化作用,微合金元素通过细化晶粒、抑制块状铁素体析出和增加针状铁素体形核率等方式改善低温冲击性能.     

轧制工艺对800 MPa复相钢组织性能的影响

随着汽车行业的发展,先进高强钢的研究与应用越来越广泛。设计了低C,以Cr、Mn、Si为基本元素,复合添加Ti、Nb、V、Mo等元素的复相(CP)钢化学成分;通过控轧控冷工艺,充分发挥了马氏体和贝氏体相变强化及合金元素的析出强化、细晶强化的复合作用,成功获得了屈服强度大于680 MPa,抗拉强度大于780 MPa,伸长率大于10％的热轧CP钢。研究了不同终轧温度、卷取温度下钢板的组织形貌和析出物大小对其力学性能和扩孔性能的影响,得到了最佳终轧温度为890 ℃,卷取温度为490 ℃。在此工艺下,试制钢板的组织形貌和析出物大小得到了良好的配合,其扩孔率达到47%,扩孔性能最优。     

Surface modified long-life electrode for resistance spot welding of Zn-coated steel

In order to increase the life of conventional copper electrodes in resistance spot welding of Zn-coated sheet steel, a multi-layer Ni/(TiC_P/Ni)/Ni composite coating was deposited onto the copper electrode top surface by electro-spark deposition. Scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, X-ray diffraction and micro-hardness tests were employed to characterize the microstructure and property of the coating. The results showed that the copper electrodes with a dense Ni/(TiC_P/Ni)/Ni coating slightly increased the resistance of the weld system and hence the welding current could be reduced to produce a weld with the same button size as that made by uncoated electrodes at a high welding current. The coating was gradually cracked during welding under the action of welding force, forming Ni/(TiC_P/Ni)/Ni composite islands which were strongly adherent to and further, punched into copper substrate. The coating could significantly reduce the alloying between copper electrode substrate and molten Zn. As a result, coated electrode showed a much longer life than an uncoated electrode even though the welding current for coated electrode was lower than that for uncoated one.     

碳化硼对电弧喷涂涂层性能的影响

将碳化硼(B4C)陶瓷粉末和其它合金元素与304L不锈钢带轧制成粉芯丝材,采用电弧喷涂技术制备金属陶瓷复合涂层.研究了B4C在电弧喷涂中的应用.利用XRD,SEM对涂层的形貌、相组成和磨损表面进行了分析.利用自行设计的高温磨粒磨损装置和高温冲蚀设备分别评价了B4C对涂层耐高温磨粒磨损性能和耐高温冲蚀性能的影响.结果表明,粉芯丝材喷涂工艺良好,B4C陶瓷与粉芯中其它组分反应,可以形成含Fe3B,CrB,FexN i23-xB6,Fe23(C,B)6,(Cr,Fe)7C3和Fe3C等硬质相的复合涂层,大幅度提高了涂层的硬度和耐磨耐冲蚀性能.     

不锈钢埋弧焊用金属芯焊丝工艺性能的研究

研制的不镑铜埋弧焊用GDMA308金属芯焊丝，其熔敷金属化学成分和接头力学性能满足《CB／T17853—1999》要求。焊丝的工艺性能研究结果表明，由于金属芯焊丝中加入了活化剂，渣壳结构致密，气孔数量少，足寸小，配合HJ260焊接0Cr18Ni9不锈铜时，脱渣性能优良。     

均热温度对不同成分980 MPa级高强钢组织和性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对两种不同成分的1.4 mm厚冷硬带钢进行退火热模拟试验,并利用万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDS对所得热模拟退火试样进行力学性能和组织分析。结果表明,其他退火参数相同,低C高Mn成分前提下,添加合金元素Cr、Mo及高Si含量的C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢和不添加合金元素Cr、Mo且低Si含量的C-Mn-Si(低)钢经760、780 ℃均热退火可得到力学性能满足要求的980 MPa级双相钢。不同均热温度下,C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢组织均为铁素体、岛状马氏体和少量贝氏体,区别在于均热温度高的铁素体晶粒细小且数量较多,呈凹凸不平形貌,马氏体含量少一些,贝氏体呈针状或团簇状;C-Mn-Si(低)钢组织则由铁素体、马氏体、少量的贝氏体和残留奥氏体组成,区别在于均热温度高,铁素体晶粒细化,轧制特征不明显,马氏体含量少,贝氏体呈粒状且量较少。残留奥氏体呈亮白色条状,这种亮白色的特征主要是因为Mn的局部富集。两种试验钢组织差异本质上是Cr、Mo和Si 3种合金元素的含量差异影响过冷奥氏体稳定性引起的。     

Importance of filler material chemistry for optimising weld metal mechanical properties in modified 9Cr–1Mo steel

Abstract

Although modified 9Cr–1Mo (grade 91) steel is considered weldable using conventional procedures, the attainment of optimum weld metal properties often causes concern. In the current work, plates of grade 91 were manual metal arc welded using electrodes with slightly different compositions provided by two manufacturers. Post-weld tempering was performed at 730 and 760°C for 2 and 6 h in each case. The weld fusion zones were metallographically examined in detail and hardness, tensile properties, and toughness were estimated. The results showed that the weld metal produced from one of the two electrodes was distinctly superior in terms of ductility and toughness for any given welded or heat treated condition. This was attributed to the slightly higher silicon, niobium, and chromium contents in the inferior electrode, which resulted in both retention of some high temperature ferrite and a greater degree of precipitation. In this electrode, additionally, the alloying elements were introduced through the flux coating, which produced inhomogeneities in the microstructure that degraded the mechanical properties.