TA1中厚板电子束焊接组织性能及接头强化原因分析

采用真空电子束焊对30 mm厚TA1工业纯钛试板开展焊接试验,结合光学金相显微镜(OM)、维氏硬度、拉伸试验及电子背散射衍射(EBSD)对接头进行宏微观组织性能检验,分析电子束焊接过程对TA1材料微观组织与力学性能的影响及接头强化原因.结果 表明:电子束焊接热循环过程使TA1母材至焊缝组织由等轴α向锯齿α转变;焊缝及热影响区的强度、硬度均高于母材;接头性能得到强化与锯齿α及针状α马氏体对硬度的提升作用、焊缝及热影响区内细小的锯齿状α晶粒以及微细孪晶对焊接组织的细化作用有关.     

SS400超细晶粒钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率

SS400钢是一种细晶强化的新一代钢铁材料．焊接对其疲劳性能的影响是人们关注的问题。笔者参照美国材料试验学会标准ASTME647—83的规定．采用紧凑拉伸CT试件对SS400钢及其焊接接头CT试件的疲劳裂纹扩展速率进行了测试。发现：母材的疲劳裂纹扩展存在两个不同速率的阶段,焊缝及热影响区的疲劳裂纹扩展速率均低于母材;热影响区的疲劳裂纹扩展速率介于焊缝与母材之间;焊接接头组织和性能的变化并未导致SS400钢疲劳性能的降低。     

30 mm厚TA1电子束焊接头疲劳断裂原因分析

为探究30 mm板厚TA1电子束焊接头发生疲劳断裂的原因,针对接头开展疲劳试验,获得了接头S-N曲线及条件疲劳极限。针对TA1接头开展宏观、微观组织及力学性能检验,结合对典型低寿命接头的疲劳试样断口分析,获得了接头断裂特征。结果表明:电子束焊接过程使TA1焊缝及热影响区得到强化,整个接头无明显软化区。TA1电子束焊接头S-N曲线数据符合线性拟合规律,其拟合的疲劳极限值163 MPa,为接头抗拉强度的48.7%,接头疲劳强度符合金属材料结构件疲劳设计的一般规律。焊缝内部"微米级"焊接气孔的存在是导致接头发生疲劳断裂的主要原因,部分接头则是因焊接夹渣导致疲劳断裂。     

WEL-TEN780A高强钢及焊接接头疲劳裂纹扩展速率

依据GB6398-86采用紧凑拉伸试样（CT），对WEL-TEN780A钢及其用L-80SN焊条手工电孤焊焊接接头的焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展速率进行了研究，结果表明：在相同的疲劳循环载荷作用下，热影响区疲劳裂纹扩展速率高于母材和焊缝，焊缝金属具有最低裂纹扩展速率。焊缝金属中的针状铁素体细小且被大角度晶界所分割，疲劳裂纹扩展时要消耗更大的能量，从而降低裂纹扩展速率，成为止裂型焊缝。     

Ti60合金板材电子束焊接接头组织性能研究

研究了Ti60合金板材电子束焊接接头的显微组织与力学性能.研究表明,焊接接头熔合区中的显微组织由针状α′相、α相和β相组成,热影响区的显微组织为β相转变组织、针状α′相及部分未溶解的等轴初生α相组成的混合组织.焊接接头硬度呈不均匀分布,焊缝熔合区的硬度最高,热影响区次之,母材区最低.焊接接头的室温和高温拉伸均断裂于母材区,焊接接头处拉伸强度等同于接头处母材区的强度.焊接接头的持久断裂均发生于焊缝区域,接头的持久寿命均100 h.     

TC4钛合金真空电子束焊焊接接头组织性能与腐蚀行为研究

真空电子束焊具有能量集中度高、热影响区小等优点,在钛合金焊接领域被广泛应用。本文研究了TC4钛合金薄板真空电子束焊对接组织性能以及在不同腐蚀介质中的腐蚀行为及特征。研究结果表明:接头母材区组织是等轴α相和间隙β相的机械混合,焊缝区组织为针状马氏体(α'相),热影响区由原始α相、β相加α'相构成;接头显微硬度明显高于母材且随着与母材距离的增加,硬度逐渐增加;同时焊缝区网篮组织的形成使接头拉伸强度和断面收缩率更高,塑性更好。在3.5%NaCl溶液中,母材的腐蚀倾向大于焊缝,而在10%HCl溶液中则相反,焊缝成为薄弱环节;同时,焊接接头在10%HCl溶液中自腐蚀电流显著高于在3.5%NaCl溶液中,说明介质对接头的电化学腐蚀性能影响显著。     

TB2钛合金电子束焊接接头组织与性能的试验研究

分析了TB2钛合金电子束焊接接头的显微组织结构，结合焊接接头的显微硬度分布规律以及力学性能试验结果，分析了焊接接头不同区域的性能。结果表明：TB2钛合金具有良好的可焊性，焊接接头强度系数高于0．95，塑性低于母材，采用炉冷方式可获得较好的延伸率，空冷次之，水冷最差；焊缝区内有弥散α析出的β晶粒，热影响区晶粒长大不是特别明显。焊缝区硬度最高，塑性差，且焊缝热影响区较窄。     

电子束焊喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能研究

采用电子束焊接的方法对10 mm厚的喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金板进行了拼焊实验。采用金相显微镜、扫描电镜、室温拉伸实验、显微硬度等方法分析了焊接接头的微观组织,测试了焊接接头的力学性能及显微硬度。结果表明,喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金焊接接头由三个区域(近缝区母材,焊核区,热影响区)组成。焊缝宽为0.3～1.0 mm,焊核区由尺寸约3～8μm的等轴细晶组成,析出相沿晶界分布,晶内析出相较少;热影响区大部分保留了母材的原始组织特征,小部分区域发生了重熔。从焊缝区到母材,显微硬度值逐渐下降,焊缝区硬度值高出母材约35。经T6处理后,焊接接头强度约为母材的82%。     

Al-12.7Si-0.7Mg合金焊接热裂纹倾向性研究

在不填丝的情况下,采用自动TIG焊对Al-12.7Si-0.7Mg合金热挤压型材进行鱼骨状裂纹试验.通过目测、金相观察、EDS分析、显微硬度测定等方法研究了该合金的焊接热裂纹倾向性及焊接接头显微组织与硬度分布.结果表明:焊缝表面与内部均未发现裂纹,合金焊接热裂纹倾向性低.焊缝区是母材在焊接热作用下熔化后激冷形成的铸态组织,主要由α-Al、Al-Si共晶相以及少量Mg2Si、含Fe相等金属间化合物构成。经T6处理后,焊缝区中呈密集纤维状的共晶硅粒状化.显微硬度测试结果显示焊态接头焊缝区硬度最高,熔合区急剧下降,在热影响区达到最低,经T6处理后,接头各区显微硬度整体提升,且波动较小.     

纯镍N6填丝等离子焊接工艺及接头组织性能的研究

试验采用等离子弧焊设备对工业纯镍N6板材进行填充焊丝等离子焊接工艺试验。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等手段分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:采用合理的焊接工艺参数可以得到成形良好的焊缝,填丝焊接接头抗拉强度为333 MPa,其抗拉强度达到母材强度的97.6%,不填丝焊接接头抗拉强度为240 MPa,达到母材强度的70.5%;母材为均匀细小的等轴晶,填丝接头焊缝处呈树枝状结晶且晶粒粗大,热影响区靠近熔池部分的晶粒过热长大,靠近母材部分为均匀细小的等轴晶;填丝接头基体为γ-Ni组织,同时存在γ'(Ni3(Al,Ti)C)强化相,填丝接头拉伸断口表现为韧-脆混合断裂,焊接接头硬度最低值出现在热影响区;与母材相比,不填丝接头焊缝区与热影响区晶粒粗大,其基体组织为单相奥氏体,不填丝接头拉伸断口表现为脆性断裂,硬度最低值出现在接头热影响区。     

细晶Q345低合金高强钢焊接接头组织性能研究

采用埋弧自动焊法对30 mm细晶Q345C低合金高强钢进行焊接,用金相显微镜观察焊接接头微观组织,并检验接头拉伸、弯曲及冲击性能。结果表明,细晶Q345母材由晶粒细小的铁素体和珠光体构成,焊接接头焊缝金属与母材强度相似。焊缝外观平整、组织均匀,焊缝和热影响区均具有良好的冲击韧性,焊接接头可以满足使用要求。     

TC4钛合金电子束焊接接头在盐酸中的腐蚀行为研究

电子束焊相较于传统的焊接更适宜于钛合金,但焊接接头的腐蚀行为几乎未见报道,制约了其发展应用。采用金相、电子显微镜和X射线衍射仪分析了焊接接头组织,并采用电化学方法,分别研究了焊接接头整体、焊缝区域、母材区域在1 mol/L HCl介质中的耐蚀性能及腐蚀行为。结果表明:焊接接头母材组织由等轴α相与间隙中的β相组成,热影响区域由原始α相、β相与α’相组成,焊缝组织基本为单一α’相。焊缝耐蚀性能较母材更佳,焊接接头整体的耐蚀性能较母材差。随浸泡时间的增加,所有试样均经过了活性溶解、钝化膜产生和点蚀产生和发展的过程。浸泡后试样表面均产生了蚀孔,耐蚀性能急剧下降。     

DP980钢及DP980钢激光焊接接头的高周疲劳性能

摘要：为了研究DP980钢的高周疲劳性能,采用疲劳试验机对DP980钢和DP980钢激光焊接接头进行高周疲劳试验,得到Basquin方程,并利用光学金相显微镜和扫描电镜进行组织和断口分析。结果表明：DP980钢激光焊接接头的焊缝根部和顶部出现形状凹陷,焊接接头的质量为中等。DP980钢疲劳极限为341MPa,DP980钢激光焊接接头的疲劳极限为148MPa,激光焊接接头的疲劳极限较母材的疲劳极限降低约50%。对于DP980钢而言,铁素体/马氏体晶界是裂纹萌生的主要位置,疲劳断口为准解理断口。对于DP980钢激光焊接接头而言,疲劳裂纹源位于焊缝凹陷处,而非热影响区及母材,疲劳断口为解理断口。DP980钢和DP980钢激光焊接接头的疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条带,并伴随有二次裂纹。     

马弗用BSTMUF601厚板焊接接头的组织与性能试验研究

试验采用金相显微镜(OM)、洛氏硬度计及高温拉伸力学性能测试,定量分析光亮退火马弗用BSTMUF601厚板焊接接头组织特征、硬度分布及高温力学性能。结果表明,焊接热影响区组织过渡良好,焊缝区未见裂纹、气孔和夹杂等缺陷;马弗管的焊接工艺增强了原来母材材料的硬度指标;母材区与焊缝区均在1 100℃的条件下力学性能达到最优。通过对焊接工艺的可靠性进行评价,为低成本马弗管的国产化应用提供依据。     

临氢21/4Cr-1Mo焊接接头的回火脆化倾向性

采用步冷试验法对21/4Cr-1Mo钢焊接接头的回火脆化倾向性进行评定试验。结果表明,由于焊缝、焊缝金属的回火脆化倾向性,试验焊接接头焊接热影响区的韧性高于焊接热影响区。由于焊缝和母材的磷含量较低,磷偏聚对回火脆化倾向性的影响较小,而组织结构对韧性和回火脆化倾向性的影响较大。     

X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究

采用CTOD(裂纹尖端张开位移)试验对X70M直缝埋弧焊管焊接接头的焊缝中心、熔合线和热影响区进行断裂韧性测试,并使用OM、SEM和EBSD对CTOD试样裂纹扩展区的微观组织进行观察.结果显示,X70M直缝埋弧焊管焊接接头的CTOD断裂韧性为:焊缝中心良好,熔合线波动大,热影响区最佳.焊缝中心的组织细小均匀,断裂韧性稳定;熔合线附近的组织形态和晶粒大小差异大,大角度晶界比例较低,链状M-A组元诱发应力集中,造成CTOD特征值离散性大,并且出现薄弱点;等效热影响区中的针状铁素体含量增多,有利于提高韧性.     

1800 MPa热成形钢与CR340LA低合金高强钢激光焊接性能

采用光纤激光焊接设备对1800 MPa级热成形钢与CR340LA低合金高强钢进行对接激光拼焊,研究了不同激光焊接功率和焊接速度下焊接接头的组织演变规律及热冲压成形性能,并对焊接接头的力学性能和硬度进行了分析。结果表明,3种焊接工艺下激光拼焊原板综合力学性能相差较小,由焊接接头造成的伸长率和抗拉强度的损失均在母材的28.3%和9.1%以内。激光焊接后焊缝区均为粗大、高硬度的马氏体结构;两侧热影响区组织主要为铁素体和马氏体,接头未出现明显的软化区。激光拼焊原板拉伸试样均断裂于CR340LA母材区,距离焊缝12 mm左右,且存在焊缝隆起现象。选取焊接功率和焊接速率分别为4000 W和0.18 m·s?1的焊接试样在高温下进行热冲压成形检测,未出现焊缝开裂,热成形后拼焊板具有良好性能,满足汽车激光拼焊板使用要求,拉伸结果表明,试样断裂位置与未热冲压成形前一致,均位于CR340LA母材区,拉伸过程中,焊缝向高强度母材侧偏移,在弱强度母材侧产生应力集中并缩颈断裂。      

激光沉积修复TA15激光沉积件的组织和疲劳性能

采用激光沉积修复技术(LDR)对TA15激光沉积件(LDM)内部损伤进行修复,研究修复后的组织与疲劳性能,并与原沉积试样进行对比。结果表明,修复试样整体组织均为网篮组织,母材区组织尺寸相比修复区较为粗大,两区之间的热影响区由大到小逐渐过渡;修复试样的疲劳极限为540 MPa略低于原沉积试样的555 MPa,但应力水平较高时,修复试样组织细小的优势突出,疲劳性能高于原沉积试样;修复试样具有较强的组织敏感性,疲劳裂纹均起源于气孔,裂纹源区有明显的α,β片层撕裂特征并有与其尺寸相当的解理台阶出现。裂纹扩展初期,组织敏感尺寸较小,易在多个取向相同的α片层处偏转,裂纹扩展后期,组织敏感尺寸增大,裂纹更易在粗大的α晶界处偏转。同时二次裂纹常伴随出现,增加能耗,提高疲劳寿命。     

热处理对40CrNiMoA钢板焊接接头组织及力学性能的影响

本文研究了调质工艺对40CrNiMoA钢板焊接接头显微组织及力学性能的影响。试验结果表明,经 830 - 870 °C +550 - 650 °C 调质处理后,40CrNiMoA钢3 mm板90 A 10 V焊接接头的焊缝区、热影响区、母材区的硬度差异显著减小,形成了回火索氏体组织。调质处理温度越高,焊接接头的焊缝区、热影响区与母材区的组织越 均匀,且组织中的碳化物颗粒尺寸增大。40CrNiMoA钢焊接板经850 Y油淬,600 X.回火后,具有较高的强度(905 MPa)和塑性(13. 5% ),综合力学性能最优。     

X80管线钢闪光对焊热模拟试验

X80管线钢是目前应用最广泛的油气运输材料，因需满足长时间、长距离的服役条件，要求其具有更高的焊接性能，而闪光对焊技术由于焊接质量好、效率高，可满足X80管线钢的焊接需要。利用Gleeble-3800热模拟试验机对X80管线钢进行了闪光对焊模拟试验，采用金相显微镜观察焊缝、热影响区及母材处金相组织，采用显微维氏硬度计测定了各区硬度，确定了最优焊接参数。结果表明：在Gleeble热模拟试验机进行闪光对焊模拟试验，模拟焊接效果良好；不同工艺参数下焊接接头焊缝处金相组织为贝氏体，热影响区组织为贝氏体和铁素体，母材为铁素体和珠光体组织；不同焊接参数下，试样热影响区硬度最高，焊缝区次之，母材硬度最低；为获得优异的焊接接头，最优焊接参数为闪光速度1 mm/s、闪光流量6 mm。