两侧分别单、双道MIG焊接A7N01铝合金T形接头的显微组织与性能

采用熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)工艺对A7N01铝合金T形接头两侧分别进行单、双道焊接,研究了接头的显微组织、显微硬度和疲劳性能,分析了单、双道焊接的影响。结果表明:单道焊侧从熔合区至焊缝中心的显微组织依次由细晶、柱状晶和等轴晶组成,双道焊侧熔合线附近的显微组织与单道焊侧的相似,在两道焊缝交界处形成了柱状晶,且第一道焊缝的柱状晶相对粗大;接头两侧的母材区均存在软化区,且单道焊侧的软化程度更明显;两侧分别为单、双道焊接接头的疲劳寿命比两侧均单道焊的短,疲劳裂纹萌生于焊趾表面并向内部扩展,断口呈现准解理断裂和韧性断裂的混合断裂模式。     

高压蒸汽管线开裂失效分析及预防措施

通过对开裂的高压蒸汽管线断口进行宏观分析、金相显微组织分析、显微硬度测试、力学性能测试和微观断口形貌分析．找出管线在该区发生开裂失效的主要原因是焊接接头过热区珠光体完全球化;焊接接头过热区在焊接冷却过程中出现的部分淬火马氏体（淬火硬化）促进了该区珠光体的球化过程。提出将蒸汽管线三通材料由现有20号钢改为15CrMo钢,降低含碳量,以降低管线珠光体球化速度,提高管线高温持久寿命;同时严格控制高压蒸汽压力和并网温度,避免高压蒸汽压力和温度较大波动;监控高压炉水质和高压蒸汽品质;稳定加热炉运行等措施。     

冷轧DP590双相钢板脉冲激光焊接接头的组织及性能

采用脉冲激光对接焊接1.0 mm厚冷轧DP590双相钢板,研究了焊接接头的显微组织、力学性能及成形性能。结果表明:焊缝区、热影响区、母材区的显微组织分别为板条马氏体,铁素体和板条马氏体、铁素体和马氏体;焊缝区、热影响区、母材的平均硬度分别为344,275,205HV;焊接接头拉伸断裂位置出现在母材区,为韧性断裂;杯突试验过程中裂纹在焊缝中心处形成后垂直于焊缝向热影响区和母材扩展,裂纹在焊缝区切断马氏体板条扩展,而在热影响区和母材区则沿着铁素体和马氏体界面扩展;焊接接头具有良好的成形性能,其杯突值为母材的81.9%,可满足实际生产要求。     

TA2钛合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率

对TA2钛合金焊接接头的母材区、熔合线、焊缝中心和热影响区的疲劳裂纹扩展速率、疲劳断口形貌以及显微组织进行了研究。结果表明:接头各区域的疲劳裂纹扩展速率相差不大,可直接用焊缝区的裂纹扩展速率表示;各区域试样的断口呈典型的疲劳断口形貌;母材区的平均晶粒尺寸约62.8μm,热影响区的约为110μm,晶粒尺寸对疲劳裂纹扩展速率没有明显影响。     

含钪Al-Zn-Mg-Mn-Zr合金焊接接头的组织与性能

首先熔炼了含钪(质量分数为0.26%)的Al-Zn-Mg-Mn-Zr合金,铸态合金依次经热轧、冷轧、固溶、时效热处理后,采用成分相近的焊丝对其进行氩弧焊,研究了焊接接头的组织、拉伸性能和硬度,并讨论了钪在焊接接头中的存在形式及作用机理。结果表明:焊缝区为典型的铸态树枝晶组织,热影响区又可分为半熔合区和软化区,半熔合区靠近焊缝,区内出现了一层较薄的细小等轴晶组织;软化区靠近母材,发生了明显的再结晶现象,其组织特征为加工纤维组织和粗化的再结晶组织;焊接接头的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别约为481 MPa,320 MPa,9.97%,焊接系数为0.8260.828;微量钪、锆元素在接头中形成的初生Al3(Sc,Zr)粒子可作为非均匀形核的核心,显著细化熔池区域的铸态晶粒;接头硬度从焊缝中心向两侧母材呈先增大后减小然后再增大的趋势。     

基于“热导拘束+局部变形强化”的铝合金焊轧复合成形方法

铝合金尤其是热处理强化铝合金焊后不可避免会出现热影响区软化现象,导致焊接接头的力学性能显著下降。基于热导拘束+局部变形强化构想,提出一种铝合金焊轧复合成形方法,系统分析铜垫强制冷却非熔化极惰性气体保护电弧焊(Tungsten inert gas, TIG)填丝对接焊及焊后轧制复合工艺对5083-O和6061-T6异种铝合金焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,采用焊轧复合成形方法,能够得到成形良好且无缺陷的铝合金对接接头,通过轧制使焊接接头同时发生了纵向变形和横向变形;焊后轧制可以压实铝合金焊缝组织,有效降低焊接接头部分熔化区的宽度,同时热影响区(包括固溶区和过时效软化区)晶粒发生位向改变甚至转动现象;与自由冷却焊接工艺相比,采用铜垫冷却的焊接接头6061-T6侧软化区硬度升高且向焊缝中心产生明显偏移,焊后轧制使两种冷却方式的焊接接头的整体硬度均得到大幅度提升,其中软化最严重位置硬度值由59.5HV提高到84.4HV,提升幅度为41.8%;两种冷却方式的焊接接头轧制后接头的抗拉强度均大幅度提升,其中铜垫冷却焊轧复合成形与自由冷却焊接接头相比,试样抗拉强度由197.0MPa提升到288.6MPa,提升幅度为46.5%,与5083-O母材的抗拉强度相当,断后伸长率由5.88%提升到8.85%,断裂位置由6061-T6侧热影响区转移至5083-O侧母材。     

7B05-T5铝合金激光-MIG复合焊接头 组织性能研究

采用维氏硬度、微型剪切、微拉伸和断裂韧度等试验,研究了7B05-T5铝合金复合焊接头焊缝、热影响区及母材的微区力学性能,并结合显微组织、断口扫描等分析了接头各微区力学性能的差异。结果表明:复合焊接头焊缝区组织主要为树枝晶。焊缝区域硬度最低平均为80HV,热影响区平均硬度为110 HV,且存在宽度约为5 mm的软化区,母材硬度值最高平均为123 HV。母材的剪切强度和抗拉强度最高,热影响区次之,焊缝最低。接头热影响区抵抗裂纹扩展的能力最强,母材次之,焊缝最差。     

6061铝合金激光填丝焊接接头的组织与力学性能

通过显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了激光填丝焊接6mm厚6061铝合金接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝中心区域的显微组织为等轴晶,由α-Al固溶体组成,无β(Mg_2Si)强化相析出,近熔合区的焊缝组织为柱状晶;焊接接头焊缝的硬度最低,约为73HV,母材的硬度最高,约为110HV,随着距焊缝中心距离的增大,热影响区的硬度先呈波浪式增大,在距焊缝中心2.2~3.8 mm处有所下降,此外为热影响区软化区,在距焊缝中心3.8~4.4mm处又快速增大;焊接接头的抗拉强度为234 MPa,约为母材的71%,高于熔化极惰性气体保护焊接接头的;焊接接头均在焊缝处断裂,接头与母材均为韧性断裂。     

2219铝合金双轴肩搅拌摩擦焊工艺及接头组织性能研究

通过对8mm厚2219铝合金进行双轴肩搅拌摩擦焊试验,研究了不同焊接速度对接头成形、组织演变及其对力学性能的影响规律。工艺试验结果表明:在固定转速(200r/min)下,不同焊接速度下的接头均成形良好,未出现微裂纹、隧道以及疏松等焊缝表面缺陷。随着焊接速度的增加,接头区域晶粒尺寸减小;接头显微硬度受到晶粒尺寸与沉淀相分布的制约,硬度分布曲线呈“W”形,热影响区硬度最低。并且随着焊接速度的增加,接头最低硬度和抗拉强度逐渐提高,断裂位置发生在热影响区与热影响区交界处。在焊接速度为350mm/min时,接头抗拉强度达到最大值335MPa,约为母材的72.8%。     

热影响区元素晶界偏聚对焊接构件低周疲劳性能的影响

对25Cr2Ni2Mo V低压转子钢焊接模拟件进行低周疲劳性能试验,测得焊接接头应变与疲劳寿命关系式,对比分析接头不同区域低周疲劳性能,确定热影响区是接头低周疲劳性能的薄弱环节。进行焊接接头硬度分布测定、疲劳裂纹扩展路径金相分析以及热影响区原奥氏体晶界元素偏聚行为俄歇分析等一系列试验。结果表明,焊接接头热影响区存在大硬度梯度的软硬界面,在疲劳载荷作用下形成应变集中,导致焊接构件低周疲劳性能弱化;在热影响区扩展过程中,疲劳裂纹遇到原奥氏体晶界往往会沿着晶界发生偏折,并在晶界上形成一定程度的割裂;俄歇分析表明热影响区原奥氏体晶界存在明显的杂质元素S和合金元素Cr的偏聚,其共同作用致使该区抗疲劳裂纹扩展性能弱化,从而降低整个焊接构件的低周疲劳性能。     

Ca-Ni-Ti-Bi多元微合金化铸铁同质气焊丝的焊接性能研究

采用多元微合金化铸铁同质气焊丝对HT250铸铁板材进行了气焊研究，测试和分析了焊接接头的硬度、抗裂性和机械加工性能。研究结果表明：接头颜色和硬度与母材一致，焊缝组织为珠光体加小团状石墨，抗裂性能良好，机械加工性能优良。     

电站锅炉防焦箱鼓包寿命预测新方法

以电站锅炉防焦箱鼓包为研究对象,采用多种检测方法,探讨高温防腐漆对鼓包形成的作用,并研究鼓包的形成机理。基于Matlab软件模拟建立硬度与珠光体球化之间的关系模型,提出通过现场里氏硬度法测试鼓包表面硬度来分析防焦箱的珠光体球化程度,进而推广到对电站锅炉受压元件珠光体球化程度的分析,以此预测受压元件的剩余寿命,并提出可取代现场金相的新的寿命预测方法。     

Study on microstructure and mechanical properties of dissimilar steel joint developed using friction stir welding

In the present study, microstructure and mechanical properties of dissimilar weld of structural steel and ferritic stainless steel (FSS) plates of thickness 3 mm were investigated. The plates were butt welded by friction stir welding and defect-free welds were produced at a traverse speed of 20 mm/min and rotational speed of 508 rpm using a tungsten carbide tool. The weld joint consisted of alternate bands of both steels resembling an onion ring pattern. In the weld joint, six distinct regions were found including both the base metals. The stir zone of structural steel revealed refined grain structure of ferrite, pearlite, and martensite whereas in ferritic stainless side, highly refined ferritic grains with grain boundary martensite was observed and also confirmed by x-ray diffraction (XRD). The hardness of the weld joint varies from 186 to 572 HV. This scatter of hardness in stir zone is due to the presence of metal from both sides. The ultimate tensile and yield strengths of the transverse weld specimens was higher than the structural steel base metal whereas lower than the ferritic stainless steel, having fracture from structural steel side.     

重载铁路钢轨损伤行为分析

利用电感耦合等离子体光谱仪、硬度仪、光学显微镜和扫描电子显微镜等对现场重载铁路损伤钢轨进行各种微观测试分析,分析了重载钢轨的损伤机理。结果表明:重载钢轨中碳、硅、锰含量较高,这有利于提高钢轨强度、硬度和耐磨性;现场服役损伤钢轨的表面硬度明显高于新钢轨的表面硬度,其轨距角处和轨顶区硬度高于非接触区的硬度;现场服役钢轨和新钢轨试样均表现为残余压应力;疲劳裂纹主要在轨顶区表面萌生,扩展较深且扩展角度明显不同,疲劳裂纹扩展方式主要表现为穿晶和沿晶扩展,钢轨侧磨区几乎无疲劳裂纹存在;轨顶区域塑性变形严重,塑性区组织明显被拉长细化呈流线型,塑性层厚度与裂纹扩展深度大致相同。     

热电厂导汽管爆裂原因分析

对在运行条件为514℃、15．6MPa下爆裂的12Cr1MoV高温导汽管进行了失效分析。结果表明：钢中的珠光体球化、爆裂处附近的碳化物析出致使局部区域蠕变空洞连成串，形成了微裂纹造成了导汽管的失效。为防止再次出现爆裂，应严格控制导汽管的工作参数，避免在过高气压条件下运行，同时加强对管材的定期检测.     

不同类型接管安全端焊接接头常温断裂韧性对比研究

对带镍基合金隔离层和无隔离层两种不同类型接管安全端焊接接头的常温断裂韧性进行对比研究,研究结果表明:接头焊缝区的J-R阻力曲线和断裂韧性高于SA508区域,低于316L区域。界面裂纹的J-R阻力曲线和断裂韧性最低,界面区域的延性裂纹起裂和扩展阻力最小。带隔离层接头中熔合区、热影响区和焊缝中心区的J-R阻力曲线和断裂韧性J 1c略高于无隔离层接头的对应区域。无隔离层接管安全端接头的J-R阻力曲线和断裂韧性可以达到带隔离层接头的水平。     

碳化物对冷轧条件下轧辊中裂纹行为的影响

利用扫描电镜、透射电镜研究碳化物对冷轧过程中高铬铸铁及高钒高速钢轧辊中裂纹行为的影响。结果表明,裂纹萌生及扩展与碳化物的精细结构、碳化物与基体界面结构及碳化物形态有关。高铬铸铁中的M7C3具有层错结构,轧制过程中M7C3内部易于造成位错塞积而萌生裂纹,经短距离扩展后形成贯穿的主裂纹,导致轧辊迅速失效。高钒高速钢中的VC内部弥散分布着大量富钼的纳米级MC型碳化物,起到钉扎VC内部位错的作用,促使形成位错环而吸收轧制能量,裂纹不易在VC内部萌生,而主要萌生于VC与基体界面,并沿球形VC的表面扩展,扩展到VC侧面时出现裂纹钝化现象。VC与基体界面的部分共格关系能够延缓界面裂纹萌生,VC良好的形态有助于裂纹钝化,提高轧辊的抗疲劳性能及寿命。     

焊后热处理对ASTM 4130钢焊接接头组织与性能的影响

通过金相观察、硬度和冲击试验,研究了不同保温时间的焊后热处理（PWHT）对ASTM 4130钢焊接接头显微组织、硬度、低温韧性的影响。结果表明,PWHT后,焊缝组织为铁素体、少量珠光体和碳化物,HAZ组织主要为回火索氏体、铁素体和贝氏体;造成熔合线附近硬度较高、韧性较低的原因是组织的粗化和上贝氏体的形成;随PWHT保温时间的延长,接头硬度降低,韧性改善。这主要是由于保温时间延长,使碳化物逐渐析出,其弥散强化效应和回火索氏体中合金元素固溶强化效应降低,同时,碳化物弥散度的降低也使得接头应力集中程度降低。     

焊后涂装工艺对6063-T6铝合金MIG焊T型接头组织和性能的影响

采用金属熔化极惰性气体保护(MIG)焊制备6063-T6铝合金T型接头,之后对T型接头进行涂装,研究了焊后涂装工艺对接头组织与性能的影响。结果表明:涂装工艺对接头各区域晶粒形态和尺寸没有影响,涂装后热影响区中针状β″相析出量明显增加;焊后涂装可以显著提高接头的力学性能,抗拉强度较涂装前的提高了13%,热影响区的显微硬度较涂装前的提高了18.8%;涂装完成前,接头最薄弱区域为热影响区,而涂装完成后,最薄弱区域为焊缝处;涂装后镁、硅原子在热影响区富集形成溶质原子富集区(GP区),同时针状β″相析出量的增加干扰位错运动,导致热影响区的硬度大幅提高,而使焊缝处成为接头的最薄弱区域。