低碳钢与不锈钢焊接接头弯曲性能的分析

通过对Q235-B和316L异种钢I形和Y形坡口埋弧焊对接接头Q235-B一侧熔合区显微组织和元素分布及显微硬度的观测和分析,指出了在碳素结构钢与不锈钢异种金属的焊接接头中,碳素结构钢一侧出现硬而脆的熔合区;提出了减小熔合区的宽度是提高异种钢焊接接头抗弯曲性能的关键.此外研究了不同焊接工艺对焊接接头抗弯曲性能的影响机制,采用小尺寸的Y形坡口和使用含镍量高的焊丝,既有效地减小了熔合区的宽度,提高了异种钢焊接接头的抗弯曲性能,避免在对接接头双面埋弧焊时发生烧穿焊接缺陷.     

EFFECT OF CARBON MIGRATION ON CREEP PROPERTIES OF Cr5Mo DISSIMILAR WELDED JOINTS WITH Ni-BASED AND AUSTENITIC WELD METAL

In this paper, the effect of carbon migration on creep properties of Cr5Mo dissimilar welded joints with Ni-based (Inconel 182) and Cr23Ni13 (A302) austenitic weld metal was investigated. Carbon migration near the weld metal/ferritic steel interface of Cr5Mo dissimilar welded joints was analyzed by aging method. Local creep deformations of the dissimilar welded joints were measured by a long-term local creep deformation measuring technique. The creep rupture testing was performed for Cr5Mo dissimilar welded joints with Inconel 182 and A302 weld metal. The research results show that the maximum creep strain rate occurs in the decarburized zone located on heat affect zone (HAZ) of Cr5Mo ferritic steel. The creep rupture life of Cr5Mo dissimilar welded joints with A302 weld metal decreases due to carbon migration and is about 50％ of that welded with Inconel 182 weld metal.     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

新型转子钢25Cr2Ni4MoV的焊接性及接头性能

根据新型转子25Cr2Ni4MoV成分和合金特点,分别进行HAZ硬度、斜Y坡口裂纹、冷裂纹插销试验等,由试验结果可知,该钢种的冷裂纹敏感性强,焊接时预热温度应大于300℃。对接头常温力学性能和高温短时拉伸测试,结果表明该钢焊后的接头强度接近母材,塑性较好,焊缝的冲击韧性较高,接头微观组织为回火贝氏体和少量铁素体组织,断口由脆性断裂区和纤维断裂区组成,脆性断裂区为沿晶和准解理,随着预热温度的提高,沿晶成分减少,准解理部分增多。     

复合材料界面裂纹焊接接头塑性发展方向与复合角依存关系的数值分析

针对熔合线含裂纹的不同强度组配焊接接头,应用弹塑性有限元方法对其裂端场塑性区和复合角进行数值计算,讨论了强度组配与裂端场塑性区的发展规律以及裂端场塑性区发展方向与复合角的关系.结果表明,强度匹配对其裂端场塑性区发展规律有很大影响,即裂端场塑性区优先向屈服强度较小的材料发展;在同一载荷作用下,低组配接头裂端场塑性区比高组配大;裂端场塑性区随着复合角的增大而减小,对于不等组配接头,在载荷小于裂纹两边材料中较小的屈服强度值作用下,其塑性区发展方向与复合角呈现线性关系,而在载荷大于裂纹两边材料中较小的屈服强度值作用下则呈现非线性关系.     

裂纹深度和强度组配对焊接接头断裂性能的影响

利用弹塑性有限元计算和三点弯曲试验对不同裂纹深度，不同强度组配焊接接头试样的断裂性能进行了研究，着重讨论了裂纹深度和组配的不同对焊接接头试样加载过程中塑性区形状及大小，深浅裂纹分界点，抗断性能，裂纹尖端张开位移ＣＴＯＤ，Ｊ积分的影响。结果表明，裂纹越浅。加载时塑性区域大，断裂韧性值越高，高组配焊接接头试样加载时由于塑性区扩展到母材而具有较大的塑性区，低组配焊接接头试样加载时塑性区被抑制在焊缝中，尺     

A6N01-T5合金FSW和MIG焊接头疲劳裂纹扩展行为的对比

研究了6N01-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和氩弧焊(MIG)接头不同部位的疲劳裂纹扩展性能, 并对疲劳断口和接头组织进行了分析. 结果表明,对于FSW和MIG焊接头, 其裂纹扩展速率从高到低的部位依次为焊缝(核)区、热影响区和母材. 裂纹在FSW和MIG焊接头相同区域的扩展速率无明显差别, 然而裂纹在FSW接头细晶组织中开始扩展所需的门槛值ΔK要比对应的MIG焊接头高, 总体上其裂纹在FSW焊核区的抗疲劳裂纹扩展性能要优于对应的MIG焊缝区. 裂纹在FSW和MIG焊接头焊核(缝)区扩展的疲劳断口表现为脆性断裂, 而在热影响区则以规则和光滑的疲劳条纹形式扩展.     

异种钢焊接接头失效机制的研究进展

由于异种钢理化特性的差异,在焊接过程中导致焊接接头的界面分布和裂纹失效机理与同种钢有所不同。文中从异种钢焊接接头的失效机制入手,介绍碳迁移导致熔合区出现软化和脆化现象,分析在焊接过程中导致其力学性能降低的本质原因,详细解释Type-II晶界和“白亮层”的形成机理,分析在高应力水平下异种钢焊接裂纹的形成机理和抑制措施。通过对异种钢焊接接头失效的本质原因进行系统性论述,为异种钢焊接失效机制的深入研究和工程应用提供理论指导,并提出针对异种钢焊接接头常见失效问题的解决方案。 创新点： (1)从焊缝过渡区域的特性着手,分析异种钢焊接接头失效机制的研究进展,提出抑制过渡区域中Type-II晶界的形成、缩小“白亮层”的宽度是提高焊接接头性能的关键措施。通过整理前人对异种钢焊接过程中的碳迁移过程的定量研究,明确了由于碳迁移造成的异种钢焊接接头软化和脆化机理。(2)提出基于精确施加冷源从而定量控制焊接热应力和残余应力的分布情况,是可能改善异种钢焊接裂纹失效问题的有效措施。     

超窄间隙焊接Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢接头组织及力学性能

超窄间隙焊接厚壁异种钢具有高效、低成本、接头力学性能优良的独特优势.文中研究了Q235/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头的微观组织及力学性能.结果表明,打底焊的熔池以FA模式凝固,凝固组织为细小的奥氏体等轴晶及少量枝晶状铁素体.填充焊和盖面焊在靠近熔合过渡区的熔池区域以AF模式凝固,凝固组织为奥氏体胞状晶及胞状晶间铁素体,在远离熔合过渡区的熔池区域则以FA模式凝固,凝固组织为奥氏体柱状树枝晶及少量骨架状铁素体.异种钢超窄间隙焊接接头的抗拉强度和弯曲性能优良,Q235一侧HAZ未出现软化,熔合过渡区及其一侧HAZ的韧性优于焊缝区.     

TCS不锈钢焊接接头CTOD断裂韧度试验研究

在TCS不锈钢前期焊接试验中发现其焊接接头热影响区的冲击吸收功值在熔合线附近较低,原因是接头热影响区晶粒粗大所致.为了解TCS不锈钢焊接接头发生脆性裂纹的温度,进行了TCS不锈钢焊接接头CTOD断裂韧度试验研究,试验结果得出了发生脆性裂纹的温度.从试验结果和使用情况得出相应的结论,为今后的进一步研究奠定了基础.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

马氏体/贝氏体耐热钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久实验研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征.研究结果表明,焊前523 K预热、焊后1023 K×1 h回火条件下,接头的力学性能优异.加速模拟运行500,1000和1500 h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤最严重,发生了界面蠕变断裂,早期失效倾向较大;中匹配接头的蠕变损伤最小,仅发现个别孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小,中匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)与低匹配接头比较接近;高匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)最低,蠕变孔洞几乎连成裂纹,蠕变损伤和早期失效较大.因此,对于上述异种钢焊接接头采用中匹配焊缝较为合理.     

T2紫铜-45钢电子束焊双材料界面性能与裂纹偏转

焊接接头性能与缺陷一直是焊接材料相关课题的重要方面,大量的研究描述了焊接材料的接头性能与特征,但异种焊接材料的界面与开裂问题研究并不充分. 文中对T2紫铜-C45钢电子束焊接双材料界面强度和裂纹开裂的问题,首先采用标准拉伸和三点弯曲试验,得到该材料焊缝区抗拉强度、屈服强度、弹性模量参数,并依此计算判断出断裂韧性值;其次对拉伸和三点弯曲试验试样的宏观和微观断口分析,表征其断口形貌特征,得出断口断裂类型为准解理和沿晶脆性复合断裂模式;基于试验分析结果对裂纹开裂偏转路径进行讨论,得出裂纹沿焊缝区扩展并偏向T2紫铜端;最后以实测参数为基准,基于ABAQUS有限元分析得出三点弯曲试验下焊缝区的裂纹扩展和偏转方向结果,为该种异种金属焊接材料接头性能的提升提供了依据.     

热处理对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢板焊接接头耐腐蚀性的影响

通过填丝钨极氩弧焊方法对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢板进行焊接,并对焊接接头进行焊后热处理。采用SEM对焊接接头热处理前后的组织进行观察及分析;采用模拟海水浸泡试验,测量了焊接接头的交流抗阻和极化曲线。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢板焊接接头热处理前焊缝为典型的柱状晶,组织为板条马氏体+奥氏体+第二相;热处理后焊缝组织为回火索氏体+奥氏体+第二相。热处理前后,焊接接头耐腐蚀性由强到弱的顺序都为:奥氏体母材>奥氏体侧热影响区>焊缝区>马氏体侧热影响区>马氏体母材。对比而言,热处理后焊接接头中马氏体母材区的耐蚀性略有升高,其他区域均有下降。     

不同组织超细化预处理下的异种钢超塑焊接

通过对40Cr/T10A钢试样及试样待焊面表层分别实施盐浴加热循环淬火、高频淬火及激光淬火的组织超细化预处理,探讨了钢待焊表面组织对40Cr/T10A异材恒温超塑焊(ISSW) 工艺及接头质量的影响.试验结果表明,钢待焊表面组织对ISSW接头的形成有重要影响.待焊面组织越细,ISSW所需焊接温度向低温区移动,初始应变速率向高应变速率区域移动,ISSW所需时间越短;即使待焊双方一方实施组织超细化,也可实现接头抗拉强度达到40Cr母材的强度,但ISSW所需压接时间稍长.ISSW属小变形焊接,接头变形主要集中在原界面附近的淬火区,且T10A侧的变形均大于40Cr侧.     

Microstructures and mechanical properties of laser-welded TiNi shape memory alloy and stainless steel wires

The Nd:YAG laser welding was used to join the TiNi shape memory alloy and AISI304 stainless steel wires. The microstructural features of the dissimilar material joint were analyzed. The tensile and hardness tests were carried out to examine the mechanical properties and microhardness distribution of the welded joint. The results show that the joint has the non-homogeneous microstructure and element distribution. The brittle phases such as Fe2Ti, FeTi, Cr2Ti, Ti3Ni4, Fe0.2Ni4.8Ti5 and TiN mainly segregate in rich Ti region of fusion zone. The laser-welded joint has the tensile strength of 298 MPa with the elongation of 3.72% and exhibits the brittle fracture features on the fracture surfaces. The reasons for low joint strength were discussed in this investigation.     

预置镍基合金片对异种钢UNGW接头组织及性能的影响

研究了预置镍基合金片对15CrMo/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头组织及性能的影响。结果表明,预置镍基合金片厚度小于0.6 mm时,15CrMo熔合线附近焊缝区部分区域以A模式凝固并形成奥氏体胞状晶,而其它区域仍以FA模式凝固,其组织为等轴晶奥氏体+枝晶状铁素体,并且焊缝中心无凝固裂纹形成。预置0.9~1.2 mm厚的镍基合金片时,焊缝中心因镍偏聚而以A模式凝固,形成粗大的奥氏体柱状枝晶,并有凝固裂纹形成。预置镍基合金片厚度在0.6~0.9 mm时,可使15CrMo熔合线附近焊缝区的Ni质量分数比填充金属(ER347L)的提高约2%,明显比未预置镍基合金片的接头具有更好的抑制碳扩散效果,但当镍基合金片厚度在0.3~1.2 mm范围内变化时接头抑制碳扩散的效果并无明显变化。焊态的异种钢接头不均匀混合区内存在马氏体层,而热时效后在熔合线附近会形成一定宽度的富碳硬化区及贫碳软化区。     

TiAl合金与GH3039高温合金的摩擦焊接

对TiAl合金与GH3039高温合金异种材料进行了摩擦焊接工艺试验. 基于接头的拉伸性能，初步优化了焊接工艺参数. 采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对焊接接头组织、焊合区成分变化及接头连接机理进行了分析. 结果表明，TiAl合金与GH3039高温合金两种异种材料摩擦焊接具有可行性，在摩擦焊接过程中热力耦合的作用下，GH3039侧热力影响区塑性变形较大，TiAl合金侧热力影响区变形较小；TiAl合金与GH3039高温合金摩擦焊接连接界面两侧的合金元素发生了扩散，形成了复杂的层状金属间化合物组织结构；断于TiAl合金母材的焊接接头断口属于典型的脆性断口.     

FATIGUE CRACK GSOWTH AND CRACK CLOSURE OF SIMULATED OVER-MATCHED WELDED JOINTS

1.~onItiswellknownthatthefatigUefailureisoneofthecornmonfailuresinmetalstructuresincludingweldedstmctures.VariousformulaehavebeensuggestedtopredictfatigUecrackgrowthrates,andthosewidelyusedinpracticeareasfollows:da/dN=cI(AK)acda/dN=c2(ACOD)?/dN=c3(AJ)%FortnulaeaboverelatedfatigUecrackgrowthrate(da/dN)eitherwiththerangeofstressintensityfactor(isK),orwiththerangeofcrackopeningdisplacement(ACOD),orwiththerangeofJ--intendvalue(6J)ofafatigUeloadcycle.However,sincethediscoverybyW.Elb..['…     

45钢/304不锈钢连续驱动摩擦焊接工艺

异种材料焊接结构以其在力学性能、耐腐蚀性等多方面的综合优势,而被广泛应用到装备制造中.针对电机行业中的应用需求,采用连续驱动摩擦焊接实现了45钢和304不锈钢异种钢棒材的优质高效连接,通过工艺优化试验获得了成形以及性能良好的焊接接头.结果表明,在焊接界面处有碳化物层的形成,45钢侧有很薄的铁素体层出现,304不锈钢侧奥氏体晶粒发生了细化,但热影响区内晶粒发生粗化.焊态试样抗拉强度达到870 MPa,拉伸断裂在焊缝界面,为脆性断裂,但微观上有韧窝断裂和准解理断裂两种断裂机制.