保护气对1000MPa级熔敷金属组织及力学性能的影响

研究了不同保护气(Ar+5%CO2,Ar+10%CO2,Ar+20%CO2和Ar+30%CO2)对1000 MPa级高强熔敷金属组织及强韧性的影响.结果表明,当CO2含量为20%时,熔敷金属力学强韧性最佳,屈服强度为980 MPa,室温冲击功为72.6 J,-40℃冲击功为52 J.组织观察和分析结果表明,随着保护气中CO2含量增加,熔敷金属组织中贝氏体板条含量增多,且贝氏体板条分布形态由平行状向交织状转变,交织状贝氏体板条分割细化原奥氏体晶粒,从而细化马氏体板条.贝氏体含量和马氏体/贝氏体板条的分布形态是决定熔敷金属力学性能的根本原因.贝氏体含量并非越多越好,存在最佳含量比例;随着保护气CO2含量的进一步增加,熔敷金属夹杂物数量增加,尺寸增大,且主要成分含量发生变化.当保护气中CO2含量为30%时,出现较大尺寸的夹杂物,导致熔敷金属韧性降低.     

ULCB熔敷金属组织与碳、氧含量对力学性能的影响

不同保护气氛下焊接得到的超低碳贝氏体（ULCB）熔敷金属的组织由贝氏体板条和少量针状铁素体组成，贝氏体主要在原始奥氏体晶界及先形成的贝氏体条侧面形核，形成相互交叉的分布形态．Ar＋1．5％O2保护熔敷金属性能最好；Ar＋4％CO2保护时由于焊缝增碳，组织中生成了碳化物，熔敷金属强度升高，韧性降低；Ar＋4％O2保护时由于组织中生成大量氧化物夹杂，韧性急剧降低．     

960MPa级熔敷金属组织及冲击韧性分析

研制开发了960 MPa级高强韧性气体保护焊丝,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),并通过低温示波冲击等试验研究了熔敷金属微观组织和冲击韧性. 结果表明,熔敷金属金相组织为粒状贝氏体(GB)+低碳马氏体(M),马氏体的出现可能和合金元素的成分偏析有关. 贝氏体铁素体(BF)板条晶界形核并向晶内生长,BF片条间有呈薄膜状分布的残余奥氏体(γ'),对韧性有利. 该贝氏体-马氏体型混合组织冲击韧性较好,热输入为13.7 kJ/cm时,熔敷金属裂纹扩展功和冲击吸收总功分别为63和75 J.     

Si元素对800 MPa级HSLA钢焊材熔敷金属组织及韧性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到0.66%时,熔敷金属(0.035C-0.45Si-1.47Mn-2.56Ni-0.68Cr-0.62Mo)的屈服强度从850 MPa增大到895 MPa,抗拉强度从917 MPa增大到954 MPa,-50℃冲击吸收能量从115 J降低到73 J;当Si元素含量为0.45%时,熔敷金属显微组织主要由板条贝氏体及部分粒状贝氏体和板条马氏体组成,各组织间呈相互交织状分布;而当Si元素含量增大到0.66%时,组织主要由细长条状的板条马氏体及部分板条贝氏体组成;随着Si元素含量增大,组织长宽比明显增大,且组织之间趋于平行分布.熔敷金属由γ(奥氏体)→贝氏体/马氏体混合组织转变时的相变温度随着Si元素含量增加而降低,随着Si含量增大,熔敷金属板条和板条块亚结构由交织的短条状向平行的细长条状转变,板条束亚结构尺寸明显变大,板条束亚结构...     

1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧化机理分析

自主设计4种不同镍含量(ω_Ni)的Ni-Cr-Mo系焊丝，采用TIG焊制备1 000 MPa级高强钢熔敷金属.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对不同镍含量的熔敷金属微观组织进行表征，通过拉伸、冲击、硬度试验对熔敷金属力学性能进行测试，探求镍含量对1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧性机理的影响规律.结果表明，不同镍含量熔敷金属组织均由板条马氏体、板条贝氏体、联合贝氏体和残余奥氏体组成；镍含量不同，微观组织不同；随着镍含量增加，柱状晶宽度增大，板条马氏体、联合贝氏体和残余奥氏体增多，板条贝氏体减少，熔敷金属强度提高，塑性降低；当ω_Ni为5.44%时，强韧匹配最佳，屈服强度为1 005 MPa，-50℃下冲击吸收能量为95 J.     

C-1.5Mn-2.5Ni-0.5Cr-0.5Mo合金焊缝组织的演化机制

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了C-1.5Mn-2.5Ni-0.5Cr-0.5Mo合金系焊缝金属的微观组织,并通过Thermal-calc软件计算焊缝金属Fe-Ni相图,进而研究了焊缝金属从液相凝固到室温组织整个相变过程。此外还测试了焊缝金属的基本力学性能。研究表明:液态金属初生相为δ-铁素体,并以柱状方式生长,形成δ-铁素体柱状晶。温度下降,δ-铁素体开始向奥氏体转变,奥氏体晶粒也以柱状方式生长,形成柱状奥氏体晶粒。温度继续下降,在奥氏体晶界处最先发生相变形成贝氏体,而奥氏体内部最后发生相变转变成马氏体。原奥氏体晶界形核以及贝氏体侧向形核导致贝氏体呈交织状分布。焊缝金属具有良好的低温韧性,这是因为组织中含有大量交织状贝氏体。     

Cu对690 MPa级HSLA钢熔敷金属组织形成和细化的作用

通过OM,TEM和EBSD等分析手段,并结合热膨胀测试法,研究了Cu对690 MPa级HSLA钢焊丝熔敷金属组织转变及组织细化的作用,并对细化机理进行了探讨.研究结果表明,熔敷金属的组织主要由板条状贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和残余奥氏体(AR)组成,Cu含量从0.24%增加到0.53%时,马氏体/奥氏体(M/A)组元数量由0.62%减少到0.31%,并且形状也由小块状、条状向颗粒状转变;残余奥氏体数量增多;同时,组织的亚结构得到明显细化,贝氏体板条块尺寸和板条平均宽度分别从2.18和0.39μm减少到1.99和0.36μm,可阻碍裂纹扩展的大角度晶界的比例也由68.5%增加到71.0%.通过对晶粒细化原因进行分析发现,Cu能降低奥氏体转变温度,增加奥氏体的稳定性,使相变时铁素体自由能(G_α)和奥氏体自由能(G_γ)差值增大,减小临界晶胚尺寸;同时,相变温度的降低也降低了C的扩散速率,使已形核的晶胚长大速率减慢,最终细化了亚晶粒结构.     

保护气体对高强钢熔敷金属组织与性能的影响

对不同保护气体条件下焊接的高强钢熔敷金属的组织和性能进行了研究。结果表明,当采用Ar+(5~20)%CO2混合气体保护焊接时,熔敷金属的组织以针状铁素体为主,具有较高的强度和优异的韧性;当采用纯Ar气体保护焊接时,熔敷金属变为以低碳板条状马氏体组织为主,熔敷金属的强度进一步提高,而塑性、韧性有所下降。     

两段式冷却对C-Mn钢奥氏体中温转变的影响

采用Formastor全自动相变仪进行了两段式冷却条件下C-Mn钢的热膨胀试验,并结合组织观察和显微硬度测量,研究了冷却速度以及发生部分先共析铁素体转变对奥氏体中温转变的影响。结果表明:随着冷却速度的增大和先共析铁素体含量的增加,贝氏体相变开始温度和结束温度均降低,贝氏体转变量减少;奥氏体随冷却速度的增大,转变产物由铁素体+珠光体逐渐变为魏氏组织铁素体+珠光体、网状铁素体+魏氏组织+贝氏体、马氏体的趋势;而对已发生部分先共析铁素体转变的过冷奥氏体,随先共析铁素体含量的减少,组织由魏氏组织+贝氏体向魏氏组织+马氏体转变。     

Q960高强钢焊丝熔敷金属组织及性能研究

采用真空冶炼技术研制开发了Q960高强钢气体保护焊丝,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)并通过常温拉伸和低温冲击等试验研究了焊丝及熔敷金属化学成分、组织及力学性能之间的关系。结果表明,采用Mn-Ni-Cr-Mo-Ti合金体系,研制的最佳强韧性焊丝焊态熔敷金属抗拉强度为920 MPa,-60℃冲击吸收能量为66.7 J;合金元素含量提高,组织由贝氏体相向贝氏体+马氏体混合相转变,但合金元素含量过高,会导致马氏体相增多,对韧性不利;熔敷金属中存在一定量的残余奥氏体,可提高韧性。     

高强焊丝熔敷金属力学性能及组织分析

利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱仪(EDS)并通过常温拉伸和低温冲击等试验研究了不同保护气体下高强焊丝熔敷金属组织和强韧性变化.结果表明,针对此高强度气体保护焊焊丝,采用Ar+5%CO₂保护气体,熔敷金属强韧性最佳;焊缝金相组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,细小板条束可有效提高焊缝韧性;M-A组元存在明显C元素富集的现象,大量块状M-A组元的出现造成M-A组元基体间位错塞积,引起应力集中,在裂纹形核阶段易萌生微裂纹,对韧性不利;采用Ar+2%O₂和Ar+20%CO₂保护气体,焊缝中较大尺寸夹杂物数量增多,是诱发准解理断裂引起冲击吸收功降低的主要原因.     

奥氏体化条件对高强度贝氏体钢相变动力学的影响

以低碳Si-Mn-Nb贝氏体钢为研究对象,利用相变仪进行贝氏体区等温实验。通过对热膨胀曲线的分析,获得了贝氏体相变动力学曲线;分析了奥氏体化条件对贝氏体相变动力学的影响;分析了奥氏体化条件及贝氏体区等温温度对贝氏体组织形态的影响。结果表明:随着奥氏体晶粒尺寸的细化,贝氏体相变动力学进程减缓,且相同等温温度下对应的贝氏体体积分数降低;随着贝氏体区等温温度的升高,贝氏体板条宽度增加,马氏体/奥氏体混合组织体积分数提高。     

BHG-5焊丝熔敷金属力学性能及其微观组织特征

BHG-5是目前国内市场普遍应用的屈服强度890 MPa级高强钢气体保护焊焊丝,在80%Ar+20%CO_2气体保护焊条件下,该焊丝熔敷金属具有良好的力学性能。对该焊丝熔敷金属的力学性能及其微观组织进行了试验分析,探讨了焊丝熔敷金属组织和力学性能的相关性及其强韧化机制。     

电弧气体中CO_2含量对大功率激光复合焊等离子体及熔深影响的研究

文中采用大功率CO_2激光-熔化极电弧复合焊,以12 min厚船用E级钢板为试样进行堆焊,通过在电弧气体Ar中加入不同体积分数的CO_2,研究CO_2含量对激光电弧复合焊等离子体及焊缝熔深的影响。试验结果表明,电弧气体CO_2体积分数为15%与25%时,焊接过程等离子体比5%CO_2时有所减小;与此同时焊缝熔深有所增加。15%CO_2,25%CO_2时,焊缝熔深与5%CO_2相比分别增加3%,5.1%;25%CO_2时,焊缝熔深与15%CO_2相比增加2%。     

时效温度对15-5PH沉淀硬化不锈钢熔敷金属组织和性能的影响

时效温度是15—5PH沉淀硬化不锈钢熔敷金属时效处理的重要参数,对组织和性能具有重要的影响．采用钨极氩弧焊将研制的焊丝进行熔敷金属焊接试验,并将熔敷金属固溶处理后进行不同温度的时效处理,研究时效温度对熔敷金属组织和性能的影响．结果表明,时效处理后熔敷金属组织主要为马氏体、残余奥氏体和ε—cu析出相．随着时效温度的增高,组织中奥氏体含量增多,尤其在621℃时含量急剧增加;马氏体板条析出ε-cu尺寸逐渐增大,而数量先增多后减少;另外随着时效温度的增高,熔敷金属强度下降,而冲击韧性升高,这主要是由于残余奥氏体含量增多引起的．     

铬含量对耐候钢熔敷金属韧性的影响

通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜和电子背散射衍射技术分析了铬含量对耐候钢熔敷金属组织和韧性的影响.结果表明,两种熔敷金属的组织均为粒状贝氏体、针状铁素体和少量板条贝氏体.两种熔敷金属冲击韧性良好.与含1.0% Cr(质量分数)熔敷金属相比,含1.41% Cr熔敷金属中粒状贝氏体含量升高,针状铁素体含量降低,屈服强度增加6%,抗拉强度增加9%,冲击吸收功降低56%.此外,含1.41%Cr熔敷金属中M-A组元含量升高、大角度晶界比例下降、平均有效晶粒尺寸增加,显微裂纹的形核几率增加,裂纹扩展阻力降低,导致其韧性降低.     

贝氏体相变的过渡性特征

对35CrMo钢等多种材料奥氏体化后进行贝氏体等温淬火,得到少量贝氏体+马氏体+残留奥氏体的整合组织。应用JEM-2100透射电镜和QUANTA-400环扫电镜等设备观察了贝氏体组织的形貌和亚结构。综合分析了贝氏体相变的特征。研究表明,过冷奥氏体随着温度的降低具有转变贯序,贝氏体相变在组织形貌、亚结构方面具有过渡性。贝氏体相变动力学具有交叉性、重叠性、变温性和等温性的过渡性特征。贝氏体相变中铁原子和置换原子以非协同热激活跃迁方式位移,表明贝氏体形核长大具有过渡性。     

20Si2Mn2CrNi钢Ms点下的等温转变组织及其强韧性

采用热膨胀法研究了一种低碳低合金B/M复相高强20Si2Mn2CrNi钢在Ms点(386℃)附近等温淬火的相变动力学,运用K-M模型定性地计算了Ms点以下等温淬火时的马氏体体积分数,研究了试验钢在不同等温淬火工艺下的组织转变对其力学性能的影响规律。结果表明,试验钢在高于386℃等温时过冷奥氏体转变为上贝氏体,而在386℃以下等温时除形成马氏体外,还形成了与386℃以上奥氏体等温转变为贝氏体动力学一致的低温贝氏体。试验钢在300℃等温淬火时,马氏体体积分数为91.74%,硬度为41.7 HRC,冲击吸收能量为91.7 J,具有较好的强塑性综合力学性能,这与贝氏体组织与马氏体组织良好的协调变形有关。     

奥氏体化温度对无碳化物高强贝氏体钢相变组织和性能的影响

对含碳量0.35wt%的无碳化物高强贝氏体钢进行等温贝氏体相变试验,并通过膨胀法、显微组织观察、XRD和拉伸试验等方法研究奥氏体化温度(860～1260℃)对该贝氏体钢相变和组织性能的影响。结果表明,860℃奥氏体化时,贝氏体转变量略高于其它温度,残余奥氏体含量较高,继续升高奥氏体化温度,贝氏体转变量和残奥含量变化不大。此外,随着奥氏体化温度的升高,贝氏体相变动力学加快,这是原始奥氏体晶粒尺寸增加,贝氏体生长空间增大引起的。当奥氏体化温度较低时,虽然贝氏体相变速率较慢,但由于原始奥氏体晶粒细化,残奥含量较多等原因,钢的抗拉强度和伸长率均较高。因此,从提高钢性能角度出发,应降低无碳化物高强贝氏体钢热处理时的奥氏体化温度。     

变形条件对Mn-Cr齿轮钢连续冷却相变的影响

使用Gleeble 1500热模拟实验机研究了Mn—Cr齿轮钢在奥氏体再结晶区不同温度变形后的连续冷却相变行为及相变组织．实验结果表明,变形温度降低,促进了多边形铁索体及珠光体相变,获得多边形铁索体加珠光体混合组织的临界冷速增大．贝氏体与针状铁索体之间存在相互竞争机制,随着变形温度及冷速的降低,大量的晶界仿晶型铁索体占据了奥氏体晶界,中温相变产物由贝氏体向针状铁索体转变．降低变形温度,奥氏体在中温相变区稳定性增加,相变结束温度下降,室温组织中马氏体／奥氏体岛的数量增多．