一种Fe-Cr-Ni-Mo高强高韧合金钢焊接接头的组织和力学性能

采用熔化极活性气体保护焊(MAG焊)对一种Fe-Cr-Ni-Mo高强高韧合金钢板进行多道次焊接,利用SEM、EPMA、TEM以及拉伸、冲击等实验研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属由柱状晶和等轴晶组成,其中上部焊缝以柱状晶为主,而下部焊缝的等轴晶含量增加。焊缝上部因冷速较快形成回火马氏体组织;下部因合金元素含量较高,淬硬倾向较强,形成了粒状贝氏体组织。靠近焊缝的热影响区为较粗大的马氏体组织,其硬度最大(621 HV),明显高于母材(410 HV)。上部焊缝金属的硬度为365 HV,低于母材,而下部焊缝的硬度高于焊缝上部和母材,为450 HV。因此,焊接接头上部拉伸试样在焊缝处发生断裂,断裂强度为1109 MPa,而焊缝的下部拉伸试样在母材处发生断裂,断裂强度为1183 MPa。本实验用Fe-Cr-Ni-Mo合金钢的焊接接头强度较高,焊接强度系数不小于0.93,焊缝金属的冲击功为53 J。     

D406A超高强度钢激光-TIG复合填丝焊接头组织与性能分析

采用激光-TIG填丝复合焊接6.6 mm厚的D406A超高强度钢,分两层进行焊接。优化工艺参数后,对焊接接头的宏观成型、显微组织特征、显微硬度、拉伸性能及冲击性能进行分析。结果表明,在优化的工艺参数范围内,焊缝成型良好,无裂纹等缺陷;接头宏观尺寸及显微组织具有非均匀性,电弧区焊缝熔宽是激光区的3.9倍;接头显微组织为尺寸不均匀的马氏体,回火区存在屈氏体,在板条马氏体内部存在高密度的位错,片状马氏体内部同时存在孪晶和位错;母材硬度最低,热影响区硬度最高,回火区存在软化,其硬度为母材的90%;拉伸试样断裂在回火区,抗拉强度为母材的93%;焊缝的冲击吸收能量为母材的76.2%,冲击韧性较低。     

回火对Fe-Cr-Ni-Mo高强钢电子束焊接接头组织和力学性能的影响

对Fe-Cr-Ni-Mo高强钢进行电子束焊接,并对焊接接头进行不同温度回火处理,利用OM、SEM和TEM等研究了回火对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,焊态下焊缝金属组织为较粗大的板条马氏体,而热影响区则由较细的马氏体和少量的碳化物组成。高温回火后,在焊缝和热影响区均析出了大量的碳化物。硬度测试结果表明,焊态下焊缝金属和热影响区的硬度相当(分别为560 HV0.5和530 HV0.5),回火处理后硬度显著下降,但仍高于母材(415 HV0.5)。力学性能测试结果表明,焊接接头拉伸试样断裂位置均在母材,焊态下的焊缝冲击吸收能较差,为48 J;回火处理后焊缝金属的冲击吸收能显著提高,如600℃处理后焊缝金属的冲击吸收能为94 J。     

厚板铜镍合金电子束焊的接头组织与力学性能

采用真空电子束焊接实现了船用厚板铜镍合金的优质可靠连接,焊后对接头组织、显微硬度、拉伸性能和冲击性能进行了测试研究。研究结果表明,焊缝为粗大的枝晶组织,热影响区为晶粒大小不等的孪晶组织,靠近焊缝处晶粒有异常长大;接头显微硬度最高值为HV0.2122,出现在热影响区;焊接接头最大抗拉强度达到342 MPa,与母材等强,拉伸试样均在母材断裂,拉伸断口分布大小不一的韧窝,呈明显的韧性断裂特性;焊缝最高冲击吸收功达到160 J,高于母材的,热影响区最低冲击吸收功121 J,略低于母材的。     

热处理对汽车覆盖件用模具钢修复接头组织和性能的影响

采用气体保护焊方法对汽车覆盖件用模具表面失效部位的焊接修复过程进行了模拟,并对接头的焊态和回火态金相组织和力学性能进行了检验。结果表明,焊态接头焊缝区主要组织为晶粒细小的马氏体,完全淬火区组织为淬硬马氏体和残余奥氏体,回火区组织为回火索氏体;回火态接头的焊缝区和淬火区中过饱和碳形成碳化物析出,组织转变为回火马氏体。焊态接头抗拉强度为860 MPa左右,回火态试样抗拉强度为785 MPa左右,拉伸试样断口形貌均为准解理断裂,但回火后的接头断口有少量的韧窝;焊态接头硬度分布为淬火区最高,焊缝和母材次之,回火区最低,焊后回火对母材和原回火区硬度几乎没有影响,而焊缝区和淬火区硬度明显降低。     

BTW热轧中锰钢MAG焊接性能研究

研究了BTW热轧中锰钢MAG焊焊接性能,利用金相显微镜、拉伸试验机、冲击试验机、维氏硬度计等分析了焊接接头组织结构、力学性能等。实验结果表明,焊接接头平整、光滑,未发现夹渣、宏观裂纹等焊接缺陷。焊缝室温组织由铁素体和奥氏体组成,热影响区奥氏体晶界和晶粒内部有碳化物析出。焊接接头力学性能高于母材,室温抗拉强度在750 MPa以上,焊缝区冲击功为116 J。焊接接头热影响区显微硬度高于焊缝显微硬度,焊缝清根部显微硬度高于焊缝表面显微硬度。清根处焊缝显微硬度为290 HV,热影响区显微硬度在300 HV以上,焊接接头在(160 mm,180°)的弯曲试验中表现为合格。     

回火对9Cr2WVTa钢电子束焊接接头组织和力学性能的影响

对9Cr2WVTa钢进行电子束焊接,并对焊接接头进行不同温度回火处理,研究了回火对焊接接头组织和力学性能的影响.结果表明,焊态下,焊缝由粗大的板条马氏体和d铁素体组成.高温回火后,基体中析出大量M23C6型碳化物.硬度测试结果表明,焊态下焊缝硬度远高于母材,随回火温度升高,焊缝硬度逐渐下降,但仍高于母材.拉伸测试结果表明,断裂位置均出现在母材,表明焊缝仍保持了较高强度.采用带沟槽的V型冲击试样获得了完全的焊缝断口,室温冲击实验结果表明,焊态下,焊缝冲击韧性差,冲击功远低于母材;经回火后,焊缝冲击韧性显著提高.焊后回火热处理使焊缝获得了较好的综合力学性能.     

M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢TIG焊连接机理

针对M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢的连接问题，使用TIG焊接方法，并对M390/304焊接接头进行拉伸、维氏显微硬度测试、SEM及EDS表征焊接接头力学性能及微观组织，X射线衍射分析各区域中相组成，统计焊缝及M390一侧不同区域的晶粒尺寸，揭示焊接接头的断裂机理。研究结果表明，采用TIG焊可以实现M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢异种金属连接，得到焊缝形貌美观、无孔洞、无夹杂等缺陷的焊接接头。最佳焊接工艺参数为：焊接电流120 A，电弧电压16 V，焊接速度3.3 mm/s；对应的抗拉强度为266 MPa。焊缝由马氏体、M23C6及M7C3组成，焊缝中晶粒尺寸最大，平均晶粒尺寸为17.96μm。由于焊缝基体组织为马氏体且晶粒尺寸最大，焊接接头断裂在焊缝，断裂类型为解理断裂。M390侧和焊缝中碳化物主要为（Cr、V）碳化物，从M390母材到粗晶区，碳化物形貌逐渐由颗粒状向长条状演变，热的作用导致碳化物长大聚集。     

20g与P91异种金属焊接接头组织及其性能分析

通过对20g和P91异种金属进行埋弧自动焊试验,研究了焊接接头各区域包括母材、热影响区和焊缝的显微组织,并对焊接接头进行了硬度测试、拉伸试验和冲击试验等力学性能测试。结果表明,20g侧焊缝组织为珠光体和针状铁素体,P91侧焊缝组织是块状铁素体、珠光体以及马氏体;焊缝区的显微硬度值要明显高于两侧母材以及热影响区的显微硬度值;焊缝金属的抗拉强度要明显高于两侧母材的抗拉强度,断裂位置发生在母材20g侧;接头20g侧母材、焊缝区和P91侧母材的冲击功分别185.2、239.6和13.0 J,表明焊缝的冲击韧性明显高于两侧母材的冲击韧性,但是和焊前相比较,20g侧母材焊后冲击韧性得到大幅提高,而P91侧母材焊后冲击韧性显著降低。     

激光焊接热轧态1000MPa级高强钢焊接接头组织及性能

采用CO2激光焊接抗拉强度为1 000 MPa,厚度6 mm的热轧高强钢板,对焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、抗冲击性能及断口形貌进行了研究。结果表明,焊缝组织以粗大的板条马氏体为主,有少量的下贝氏体组织;热影响区组织以细小的板条马氏体、粒状贝氏体及少量的残余奥氏体为主,其中回火区和不完全正火区,组织分布极不均匀,呈与母材相一致的细长带状分布,晶界处以细小的马氏体和贝氏体为主,割裂了组织的连续性;焊接接头的显微硬度值为母材焊缝热影响区,异于一般钢材的焊接,这与母材热轧态的组织特征密切相关,其中回火区和不完全正火区是焊接接头的软化区,由于组织粗大且生成了大量贝氏体的缘故;接头的拉伸和冲击性能与显微硬度的分布吻合较好,接头强度虽与母材等强,而塑性只有母材的一半,断裂部位位于热影响区回火区和不完全正火区,需通过改变焊接工艺或焊后回火处理来改善焊接接头的力学性能。     

0Cr15Ni5Cu4Nb中厚板锁底结构大功率光纤激光焊接工艺特性

采用大功率光纤激光对7 mm厚度0Cr15Ni5Cu4Nb不锈钢锁底结构实施了焊接试验,通过对不同焊接工艺参数下的接头质量、力学性能、微观组织结构的分析,研究了其焊接工艺特性. 结果表明,焊缝中的主要缺陷是焊接气孔,采用负离焦、高速度的焊接参数能够有效抑制气孔的形成. 焊缝区域硬度有所增加,并且焊缝上部和下部的硬度要高于中部的硬度值,接头的力学性能稳定,焊缝平均抗拉强度为970 MPa,冲击韧性略有降低,为母材的89%. 焊缝组织主要由马氏体、残余奥氏体和δ-Fe组成,焊缝中部δ-Fe要多于上部,马氏体转变不充分,热影响区中主要由晶粒细小的淬火马氏体组成.     

超高强度钢35CrMnSi惯性摩擦焊接头组织与性能

对35CrMnSi超高强度钢进行了惯性摩擦焊试验研究,对热处理前后焊接接头组织、显微硬度进行分析测试,并对热处理后焊接接头进行了拉伸性能、冲击性能及拉伸断口分析。结果表明:焊后接头焊缝组织为板条马氏体与残余奥氏体,热力影响区组织为细小的马氏体、索氏体、珠光体和铁素体混合组织;热处理后焊缝组织为回火马氏体与少量铁素体;摩擦焊接头焊缝区的硬度高于热力影响区和母材,热处理后焊接接头硬度趋于一致,焊接接头抗拉强度大于1 890 MPa,断后伸长率大于7. 5%,焊缝区拉伸断口为混合断口;焊接接头冲击吸收能量大于18. 5J。     

ULCB钢电子束穿透焊组织与性能

为了进一步探索ULCB钢的焊接性能,采用真空电子束穿透焊不同束流强度对14 mm钢板对接接头进行了焊接,通过焊缝形貌比较,束流强度为100 mA时,接头焊缝成形最好,选取该接头做了拉伸、硬度、冲击试验及金相组织分析.结果表明,拉伸试样的断裂区域在母材区,抗拉强度为761 MPa、屈服强度为669 MPa,硬度范围在270~330 HV;冲击试样的断裂区域在热影响区,焊缝区平均冲击功为288 J,热影响区平均冲击功为273 J;接头显微组织中,焊缝区和热影响区产生了α'马氏体相,使焊缝区和热影响区产生相变强化,导致焊接接头的强度和硬度均高于母材.     

GX12CrMoVNbN10-1-1耐热铸钢焊接接头微观组织及力学性能研究

采用窄间隙钨极气体保护焊对GX12CrMoVNbN10-1-1耐热铸钢进行了焊接试验。通过金相试验、硬度测试、拉伸试验研究了焊接接头的显微组织和拉伸性能。结果显示:焊接接头各区域的显微组织差异明显,焊缝由于形成马氏体组织,显微硬度最大,热影响区的组织主要为回火马氏体,硬度降低。接头的屈服强度高于母材,但抗拉强度略低于母材;母材及接头的屈服强度和抗拉强度均随应变速率的增加而增加,但二者的伸长率变化不大,接头的伸长率比母材的小。     

7 mm厚TC4钛合金电子束焊接头组织和性能

采用真空电子束焊对7 mm厚TC4钛合金板进行焊接,利用光学显微镜对焊接接头显微组织进行表征,分析不同区域显微组织,通过显微硬度、拉伸试验、冲击试验、弯曲试验对力学性能进行测试,借助扫描电镜对拉伸、冲击断口形貌进行观察,对焊接接头显微组织演变规律和性能进行研究。结果表明,真空电子束焊焊接接头成形良好,TC4钛合金母材组织由α相和β相组成,焊缝区组织由原始的β相转变而成α′相（针状马氏体）,为粗大的柱状晶组织,热影响区组织由均匀且细小的针状马氏体α′相及原始的α相和β相组成;焊缝区显微硬度高于热影响区和母材区,从焊缝顶部到根部显微硬度逐渐下降;焊接接头抗拉强度高于母材抗拉强度;V形缺口在焊缝区的冲击试样具有较好的韧性。     

中厚板6082铝合金激光-MIG复合焊工艺与力学性能研究

采用激光-MIG复合焊工艺对中厚板6082铝合金进行焊接,焊接完成后,对焊缝进行了显微组织观察、硬度测试以及拉伸性能检测。结果表明,当激光功率为4.5 kW,焊接速度为1.2 m/min,离焦量为5 mm,送丝速度为8 m/min时,焊缝表面成形良好;焊缝熔合区显微组织均为等轴枝晶,晶粒较小,热影响区较窄,并且焊缝上部的组织相较于焊缝下部较为细小密集;焊接接头的热影响区硬度较母材和焊缝中心最高;焊缝的平均抗拉强度为251.9 MPa,接近于母材。     

焊接速度对30CrMnSiNi2A钢电子束焊接头组织和力学性能的影响

30CrMnSiNi2A钢由于其出色的质强比成为制造飞机起落架、襟翼的重要材料。电子束焊的焊接速度对工程应用中30CrMnSiNi2A钢的微观结构和机械性能产生极大影响。接头微观组织从热影响区细小等轴的回火索氏体与马氏体混合组织,转变为焊缝区域的树枝状板条马氏体晶粒。显微硬度由母材向焊缝中心逐渐增高,焊缝区域显微硬度最高可达690HV0.2,约为母材的两倍;拉伸强度最高为842MPa,达到母材强度的96.9%。此外随着焊接速度的提高,晶粒尺寸减小,显微硬度随之提高;但HAGB和渗碳体数量的下降对接头强度不利,使得接头抗拉强度随焊接速度提高而下降,不同焊接速度下接头断裂模式均为脆性断裂。     

Q960E调质钢厚板的MAG焊接性及接头力学性能研究

通过焊接热影响区最高硬度试验和斜Y型坡口焊接裂纹试验,分析了30 mm厚Q960E调质高强钢板的焊接性,在此基础上优化了焊接工艺,采用熔化极混合气体保护焊进行钢板对接多道次焊接。研究表明,预热120℃时,钢板的淬硬倾向较小,表面和断面裂纹率均为零。焊缝区显微组织为细小的马氏体和针状铁素体,粗晶区组织为粗大板条马氏体,细晶区组织为细小的马氏体和贝氏体。焊缝的硬度高于母材,粗晶区的硬度最高;焊缝的冲击吸收功与母材相当,热影响区的冲击吸收功低于母材;焊接接头的抗拉强度与母材相当。     

焊后热处理对海洋平台用高强度管线钢接头组织和性能的影响

采用不同的回火时间对海洋平台用ASTM4130钢管对接接头进行焊后回火处理,对焊接接头显微组织进行了观察,并对接头拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能进行了检测。结果表明,焊缝回火组织主要为针状铁素体+块状铁素体+先共析铁素体,随着回火时间的增加,针状铁素体含量逐渐减少,块状铁素体含量增大,碳化物逐渐析出,晶粒逐渐均匀化;HAZ粗晶区组织逐渐均匀化,马氏体和铁素体含量减少,上贝氏体组织增加,HAZ细晶区和临界区组织无明显变化;随着保温时间的延长,焊缝金属冲击韧性逐渐升高,熔合线冲击韧性则逐渐下降,HAZ冲击韧性先升高后略有降低,母材冲击韧性几乎不受影响;热影响区硬度明显降低,焊缝区硬度则先略有降低后几乎保持不变。     

35CrMnSiA超高强钢的焊接性试验研究

采用MIG焊焊接超高强钢35Cr Mn Si A,对热处理前后焊接接头组织进行分析,并对热处理后焊接接头进行了硬度测试、拉伸试验、冲击试验及断口分析,从而研究分析了35Cr Mn Si A的焊接性。结果表明:焊态下,焊缝区组织为针状马氏体和少量残余奥氏体,热影响区组织为板条状马氏体、贝氏体和残余奥氏体;热处理后,焊缝组织为回火马氏体和残余奥氏体,热影响区组织为回火马氏体、少量贝氏体和残余奥氏体;焊接接头焊缝区的硬度高于热影响区和母材;焊接接头抗拉强度为1640.8 MPa,伸长率为9.2%,焊缝区冲击功为37.6 J,焊缝区的冲击断口为混合断口。