电弧增材制造GH3039组织和性能研究

镍基高温合金GH3039广泛地应用于航空发动机燃烧室等零部件。采用增材制造技术制备GH3039部件可以克服其加工性能差、材料利用率低等问题。本研究首次采用基于熔化极气体保护焊的电弧增材制造（GMAW-WAAM）技术制备了GH3039薄壁件。利用光学显微镜（OM）、显微硬度仪和拉伸试验分析了薄壁构件的组织和性能。结果表明，采用GMAW-WAAM制备的GH3039构件组织致密，无气孔或裂纹等缺陷。合金的显微组织主要由高度方向生长的粗大柱状晶和层间细小晶粒构成。沉积态合金具有较好的室温和高温性能：室温抗拉强度520~540MPa，断后延伸率36~40%； 800°C抗拉强度189MPa，断后延伸率35.4%。本研究验证了采用GMAW-WAAM技术制备GH3039部件的可行性。     

保护气成分对1000MPa级高强熔敷金属组织特征的影响

通过附带EDS的FEGSEM、EBSD、TEM等实验方法,研究了保护气成分(Ar+5%CO_2、Ar+10%CO_2、Ar+20%CO_2、Ar+30%CO_2,体积分数)对1000 MPa级高强熔敷金属组织特征的影响,阐明了保护气成分对组织转变的影响机制。结果表明,随着保护气中CO_2含量增加,1000 MPa级熔敷金属强度略有下降,而冲击韧性先升高后降低。不同保护气熔敷金属均由马氏体/贝氏体混合组织及板条间残余奥氏体组成。随着保护气中CO_2含量增加,熔敷金属中贝氏体相变体积分数为50%时的温度(B_(50))与马氏体相变开始温度(M_s)相变温度区间增大,适宜贝氏体形核的夹杂物数量增多,随贝氏体含量(体积分数)由8%增加到29.6%,其形核位置从原始奥氏体晶界向原始奥氏体晶界及晶内夹杂物处共同形核转变,熔敷金属组织形貌由"平行状"向"交织状"转变,分割细化组织,有利于高强熔敷金属强韧性的改善。     

1Cr22Mn16N高氮钢的激光焊接Ⅲ.焊接热影响区组织和性能

利用热模拟技术，对高氮钢激光焊接热影响区（HAZ）的组织和性能进行了研究。结果表明，高氮钢焊接热影响区组织为奥氏体和δ-铁素体。随着焊接冷却速度的增大，高氮钢粗晶区的显微硬度增大；随着焊接峰值温度降低，热影响区显微硬度逐渐减小。焊接热影响区显微硬度均高于母材，没有出现软化区。随着冷却速度的增大，热影响区粗晶区的冲击吸收功先上升然后降低，而整个热影响区出现了两处脆化区。     

X80管线钢气体保护焊用焊丝的研制

对所研制的焊丝进行了气体保护焊试验,测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧度、强度、硬度和接头的抗拉强度.金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体,用扫描电镜分析了冲击断口的形貌和夹杂物的组成,用透射电镜分析了焊缝金属的微观结构.结果表明,在焊丝中加入微量的Ti-B,可以有效地抑制先共析铁素体的形成,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织.焊缝中合金元素形成了弥散分布的细小夹杂物,成为了针状铁素体(AF)的形核质点.针状铁素体内有许多位错团,可以有效地阻止裂纹的扩展,提高冲击韧度.     

800MPa级高强钢焊缝金属热处理组织与性能

在10Ni5CrMoV高强结构钢焊接中,为了获得良好的强韧性匹配,焊后需要进行热处理来改善焊缝金属的组织和性能.试验采用富氩气体保护焊焊接10Ni5CrMoV钢,分析了不同调质热处理工艺下焊缝组织、性能的变化规律.结果表明,焊缝金属焊态的组织主要是贝氏体、少量马氏体和残余奥氏体组织,调质热处理后焊缝组织主要为回火马氏体,随着回火温度的升高,焊缝中残余奥氏体减少,马氏体中碳化物析出长大并有球化趋势.调质态焊缝金属的强度随着回火温度的升高而逐渐降低,而韧性随着回火温度的升高而显著提高.     

400MPa级超细晶粒钢筋闪光对焊的组织及性能

400MPa级超细晶粒钢筋是通过形变诱导形核及控轧控冷技术，生成微米级铁素体，从而提高钢的强度和韧性。本文结合焊接接头的微观金相观察和宏观性能试验，对400MPa级超细晶粒钢闪光焊的适应性进行了研究。钢筋闪光焊接头具有良好的力学性能，接头HAZ不存在明显软化。只在焊缝心部区域出现局部软化，但少许的局部软化并不影响整个接头的性能。闪光对焊对于400MPa级超细晶粒钢筋的焊接具有良好的适应性，可得到具有优良性能的焊接接头。     

面向21世纪的新一代钢铁材料超低碳贝氏体钢及其焊接材料

ULCB钢是继国家“863”计划之后的国家重点基础研究规划“973”项目。ULCB由于采用了超低碳的先进合金设计思想,配合以先进的控轧、控冷工艺,获得了理想的强韧性及焊接性能,因此,被国际上公认为是面向21世纪的新一代钢铁材料。近年来,世界各国已经将研究的重点转移到ULCB钢的研究上来。本文在查阅大量文献的基础上,系统概述了ULCB钢的产生及发展,并指出焊接材料的研究与开发在高强钢的发展中占有举足轻重的地位,新型无预热ULCB焊接材料的开发为焊接学科的发展提供了一个令人鼓舞的新方向。     

超细晶粒钢闪光焊热影响区显微特性分析及其组织有限元模拟

结合焊接接头的微观组织观察和宏观性能试验，分析了超细晶粒钢筋直流闪光对焊接头热影响区的显微组织、焊接热影响区各区段的显微硬度分布；利用蒙特卡罗模拟方法，模拟了400MPa超细晶粒钢在一定焊接规范下热影响区奥氏体晶粒的演变情况。结果表明：从熔合区到母材，随着距熔合区距离的增大，显微特性发生明显变化；显微硬度只在焊缝心部区域出现局部降低，但这并不影响整个接头的宏观性能。数值模拟可以预测HAZ中晶粒的分布及温度梯度对晶粒长大的阻碍作用．与实际晶粒大小较为吻会．     

EH40船板钢大热输入埋弧焊接头韧化机理研究

对EH40船板钢进行大热输入(103 kJ/cm)埋弧焊接,通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术分析焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属组织为大量针状铁素体、少量先共析铁素体和少量M-A组元。大量晶内针状铁素体的生成分割了原奥氏体晶粒,焊缝有效晶粒尺寸为3.2μm。焊缝分析区域内大角度晶界比例为78.6%,大角度晶界主要分布在50°～60°,对焊缝冲击韧度非常有利。M-A组元尺寸较小,数量较少且均匀分布,不会对焊缝金属的韧性产生不利影响。焊接热影响区粗晶区的组织为贝氏体、针状铁素体和先共析铁素体。高熔点颗粒状析出相(TiO、Al2O3、MgO、TiN)的存在抑制粗晶区晶粒的长大,促进针状铁素体的形成,改善了该区域的冲击性能。力学性能试验结果表明焊接接头的强度高于母材,强韧性匹配良好,与组织分析结果一致。     

超级奥氏体不锈钢的发展

日益增长的工业需求推动着超级奥氏体不锈钢的研发,以研发时间为序阐述超级奥氏体不锈钢3个发展阶段。第1个阶段主要是为解决硫酸介质环境的耐腐蚀性而开发的不锈钢;第2个阶段是在第1阶段研发钢的基础上添加质量分数约为0.2%的N元素、并将Mo元素质量分数增加到约6%而研发的几种耐腐蚀性能良好的超级奥氏体不锈钢;第3个阶段是在6%Mo钢的基础上将Cr、Mo、N含量都进行较大幅度的提高,其中Mo元素质量分数增加到约7%,N元素质量分数控制在0.5%左右,并加入适量Mn元素而研发出耐腐蚀性优异的超级奥氏体不锈钢。阐述了超级奥氏体不锈钢研发过程中的2个重要技术,即炉外精炼与氮合金化技术,并展望了超级奥氏体不锈钢的未来发展及推广应用。