热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

热输入对1 000 MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1 000 MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process, TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15 kJ/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。     

超低碳微合金管线钢焊接接头的组织与冲击性能

利用光学显微镜、冲击试验机及扫描电镜等对超低碳微合金管线钢焊接接头的组织及冲击性能的进行了研究。结果表明:超低碳微合金管线钢母材组织主要由粒状贝氏体和贝氏体铁素体组成,接头的粗晶热影响区组织为贝氏体铁素体、粒状贝氏体和少量的多边形铁素体及细小的M-A岛,且晶粒粗大,焊缝中的针状铁素体以钛、铝、硅、锰的复合氧化物诱发形核,并以筐篮的编织结构相互交错分布;在-10℃时此接头的冲击功可达178 J,表现为韧性断裂。     

X80管线钢用自保护药芯焊丝的研制及焊接接头性能

为满足X80管线钢的焊接需要,开发了以BaF2为主的低碱性渣系Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系自保护药芯焊丝,并对采用该焊丝焊接后此钢接头的显微组织及力学性能进行了分析。结果表明:X80管线钢接头焊缝显微组织为针状铁素体、粒状贝氏体以及少量的M-A岛,热影响区的组织主要为粒状贝氏体、贝氏体铁素体;焊接接头的抗拉强度为711 MPa,屈服强度为565.7 MPa,室温冲击功为155J,-20℃冲击功为144.7J,完全能满足石油管道建设的标准要求。     

焊接热输入对自保护药芯焊丝焊接X80管线钢接头组织和性能的影响

以自制自保护药芯焊丝为焊接材料,采用单面焊双面成形技术在三种热输入下焊接了X80管线钢板,研究了焊接热输入对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接热输入的增大,焊缝区针状铁素体量减少,热影响区的显微组织由贝氏体铁素体和粒状贝氏体转变为准多边形铁素体和多边形铁素体;随着焊接热输入的减小,焊缝区和热影响区试样的冲击吸收功均增大,冲击断裂方式由准解理或解理型的脆性断裂向韧窝型的韧性断裂转变;焊缝区和热影响区的硬度低于母材的,且热影响区的硬度略低于焊缝区的,随着热输入的增大,焊接接头的硬度整体有所下降。     

热输入对12MnNiCrMoV钢薄板焊接接头粗晶热影响区组织和性能的影响

分别在9.2,10.4,12.2,21.0kJ·cm-1焊接热输入下对12MnNiCrMoV钢薄板进行对接焊,研究了焊接热输入对焊接接头粗晶热影响区显微组织、晶粒尺寸、硬度和冲击性能的影响;为了确定不同热输入下接头粗晶热影响区的焊接热循环曲线,对焊接过程的温度场进行了有限元模拟。结果表明:随着焊接热输入增大,粗晶热影响区的组织变化并不明显,均为粒状贝氏体和块状铁素体,但晶粒尺寸逐渐变大,-20℃冲击韧性和维氏硬度均逐渐降低;晶粒粗化是粗晶热影响区产生脆化与软化的最主要原因;通过有限元模拟可知,随着热输入增大,粗晶热影响区相同位置处的峰值温度逐渐升高,并且在高温停留的时间延长。     

X100管线钢焊接接头的显微组织和性能

利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机及维氏硬度计等对X100管线钢埋弧焊焊接接头的组织及性能进行了研究。结果表明:X100管线钢焊接接头粗晶区组织为粗大的先共析铁素体和粒状贝氏体,细晶区主要为细小的铁素体,不完全重结晶区为细晶铁素体、粗晶针状铁素体和粒状贝氏体混合组织;接头的抗拉强度平均值为576MPa,达到母材的80%,拉伸试样断裂于焊缝处;接头焊缝、热影响区的冲击功分别为198J和259J;焊缝区最高硬度为316HV,在临界温度热影响区(ICHAZ)和亚临界温度热影响区(SCHAZ)之间存在软化现象。     

不同t_(8/5)条件下NM400耐磨钢焊接热影响区的组织及性能

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对NM400耐磨钢在不同热循环条件下进行焊接热模拟试验,研究了从800℃至500℃的冷却时间t8/5对焊接热影响区粗晶区和临界粗晶区组织及性能的影响。结果表明:单次热循环时,随着t8/5的增大,粗晶区硬度逐渐下降,而-20℃冲击吸收功先增加后下降;t8/5为10 s时,粗晶区冲击吸收功最高(64 J),这是因为形成了板条马氏体和下贝氏体的混合组织,且马氏体发生了自回火;二次热循环时,随着t8/5的增大,临界粗晶区硬度和冲击吸收功下降,且均低于单次热循环粗晶区的,这是由于不完全重结晶形成了粒状贝氏体和粗大上贝氏体组织;此钢焊接时,t8/5应控制在10 s左右。     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

厚板SA508-3钢NG-SAW焊接接头的组织和性能

针对SA508-3钢,采用窄间隙埋弧焊方法对厚度100 mm钢板进行了焊接,分析不同焊接热输入下焊接接头的低温冲击、硬度分布、抗拉强度、弯曲性能,并对接头的显微组织和断口形貌进行了观察。试验结果表明,随着焊接热输入的增加,焊接接头中焊缝的冲击韧性逐渐增加,热影响区冲击韧性不断下降。不同焊接热输入下,焊接接头均有较好的韧性储备,弯曲性能均合格,焊接热输入的变化对接头的抗拉强度没有明显影响,焊接接头硬度最低的位置出现在母材处,焊接热输入越小,焊接热影响区的硬度越高。焊接接头中焊缝显微组织为先共析铁素体+回火贝氏体,随着焊接热输入的增加,先共析铁素体减少,回火贝氏体增多;焊接热影响显微组织为粒状回火贝氏体组织,随着焊接热输入的增加,热影响区的晶粒发生粗化。     

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。     

690MPa级低合金高强钢熔敷金属冲击断裂行为研究

冲击试验是衡量金属材料韧性的最有效手段之一。对690 MPa级低合金高强钢熔敷金属进行–50℃示波冲击,分析焊接层间温度在80℃和200℃时试样的冲击性能。应用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射等分析手段并采用Lepera腐蚀法,对近断口区的组织、M-A组元及夹杂物进行观察,研究冲击过程中裂纹的形核和扩展规律。结果表明:层温对熔敷金属冲击吸收功影响显著,层温80℃和200℃时,所选冲击试样裂纹形成功和扩展功分别相差6.7 J和34.0 J。进一步研究表明,两种层温下,近断口区组织主要由板条状贝氏体和粒状贝氏体组成。层温80℃时,组织主要以板条状贝氏体为主,粒状贝氏体少量分布,M-A组元以少量的颗粒状存在;层温200℃时,粒状贝氏体数量增多,M-A组元的形态以条状和块状居多,数量增加;M-A组元这种形态和数量上的变化是导致两种层温下启裂功不同的主要原因。而熔敷金属中大角度晶界数量的不同,是造成两种层温下裂纹扩展功不同的主要因素。     

Q690C粒状贝氏体钢MAG焊接头中M-A组元的演变及其对热影响区冲击韧度的影响

为了研究Q690C低碳粒状贝氏体钢热影响区M-A组元演变及其对各亚区韧性的影响,采用全自动熔化极活性气体保护焊(Metal active-gas welding, MAG)施焊并在接头各个区域开V型缺口进行冲击试验,分析各亚区韧性与各亚区组织、断口、M-A组元统计结果之间的对应关系。结果表明,焊缝为针状铁素体,断口上韧窝细小密集,呈韧性断裂,虽然M-A组元数量很多,且存在于晶界,但是由于尺寸小,大都为块状,所以对冲击韧度影响不大;熔合区与粗晶区均为上贝氏体,且M-A组元大多以长条状分布于上贝氏体板条束间;其中熔合区的冲击韧度最差,系粗大基体引发的解理断裂;其余各亚区韧性接近母材,无明显恶化,M-A组元多呈较小块状,存在于晶界。由上述结果可知,M-A的分布、尺寸与形态的演变受控于为领先相的基体组织;细小的贝氏体基体及针状铁素体基体可弥补M-A组元对韧性的危害;组织控制仍应以基体组织控制为重点。     

预热及保温对严寒环境X80钢管道全自动外焊焊缝组织与性能的影响

研究了-30 ℃严寒环境下采用不同预热及保温措施进行电弧焊接的X80钢,观察了不同焊接条件下接头各区域的显微组织特点,通过硬度测试、拉伸试验、低温冲击试验对接头的力学性能进行了表征。研究结果表明：严寒环境下焊接得到的X80钢焊缝以柱状晶为主,填充区主要由针状铁素体、先共析铁素体及少量魏氏组织组成,随着预热及保温温度升高,魏氏组织的尺寸和数量都有所减小;接头硬度的极大值与极小值分别出现在热影响区的粗晶区与不完全重结晶区,随着预热及保温温度的升高,接头的整体硬度降低,焊缝区域的低温冲击韧性增强,而抗拉强度先提高后降低;预热及保温是接头在严寒环境下获得具有良好综合性能的有效措施,预热及保温温度为100 ℃时接头性能最优。     

焊后冷却时间对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区组织的影响

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机研究了焊后冷却时间(t8/5)对X80级抗大变形管线钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织的影响。结果表明:当t8/5大于1 000s时,CGHAZ组织主要由铁素体和少量珠光体组成;当t8/5在300～60s时,CGHAZ组织以粒状贝氏体为主;当t8/5为15s时,CGHAZ组织主要是板条贝氏体;当t8/5≤3s时,CGHAZ组织则以马氏体为主。     

20Cr1Mo1VTiB钢的连续冷却转变行为

采用热膨胀仪测定20Cr1MolVTiB钢在不同淬火温度(9501100℃)下的贝氏体转变点和较佳淬火温度下的连续冷却相变点,结合组织观察和硬度测试绘制连续冷却转变曲线;利用经验公式建立相变点和相转变量与冷却速率的关系,并计算相变激活能。结果表明:随着淬火温度升高,试验钢中贝氏体转变温度降低,较佳淬火温度为1050℃;冷却速率不高于0.5℃·s-1时,过冷奥氏体转变产物为先共析铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速率超过0.5℃·s^-1时则为单一贝氏体;相变点-冷却速率和相转变量-冷却速率拟合曲线与试验结果吻合较好,先共析铁素体和贝氏体相变激活能分别为744.8,274.9 kJ·mol^-1。     

厚壁复合钢板锥体热成形后冷却速度对组织和性能的影响

Q345R＋022Cr19Ni10（94＋4）复合钢板锥体在1030℃加热成形,950℃终止成形后覆层喷水,基层空冷,其基层力学性能试验-20℃冲击韧性不合格,金相检查为网状分布的多边形铁素体＋岛状组织和少量珠光体,晶粒度为9级。重新加热至成形温度浸水冷却,并在700℃回火,获得回火贝氏体组织,结果冲击韧性大幅提高,满足标准和设计要求。     

超快冷工艺下工程机械用550MPa级钢的组织与性能

制备了低成本工程机械用550MPa级钢,研究了轧后超快冷工艺对该钢组织与性能的影响。结果表明:超快冷工艺有效提高了该钢的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别可达600MPa,755MPa,19%,-20℃的冲击功为253J;超快冷后钢的组织为贝氏体,其强化相为细小的贝氏体及基体中分布着的细小析出相。