铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响. 结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面. 在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%. 因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.     

HSA 340高强度钢激光拼焊板焊缝组织与拉伸性能分析

选取1.5mm和2.0mm厚度的HSA340高强度钢进行激光拼焊,焊后对焊接接头进行金相检验及微观硬度测试,分析了焊缝、母材及热影响区的组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,分析了高强度钢激光拼焊板的单拉特性,并结合拼焊板的微观组织,详细阐述了拉伸性能和焊接组织的关系。结果表明,拼焊板焊接热影响区的微观特性,决定了该区域具有良好的力学性能;提高焊缝中的针状铁素体含量,可提高试件拉伸性能;焊缝中马氏体的存在,提高了焊缝抗拉强度与硬度。     

ST14钢激光拼焊板焊缝组织及成形性能分析

对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对由这两种规格组合拼焊的不等厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拼焊板经拉伸后的断裂部位;分析焊缝区组织及其硬度变化,研究激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响.结果表明,焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响,随焊接速度增加而增加;激光焊缝抗拉强度高于母材;对于1.5 mm拼焊板,提高焊接速度,加快焊缝冷却,有利于生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能;而0.8 mm板焊缝生成晶粒细小的粒状贝氏体组织,可使焊缝区材料成形性能接近母材;焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度.     

X100管线钢双丝埋弧焊接头微观组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸及冲击材料试验机等对X100钢级管线钢组织与力学性能进行了研究.结果表明,X100钢级管线钢焊缝区组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体,热影响区组织有多边形铁素体存在,且晶粒粗大,发生了软化和脆化.焊接接头最高抗拉强度和断后伸长率分别达805 MPa,10.7%.接头的冲击吸收功(-10℃)大于110 J;剪切面积百分比(-10℃)平均值达到85%,呈现为韧性断裂.硬度测试结果显示,热影响区硬度外焊高于内焊.     

不等厚DC56D+Z/HC180BD+Z钢激光拼焊焊接接头性能分析

对1.5 mm厚的DC56D+Z与0.7 mm厚的HC180BD+Z两种常用汽车板材进行激光拼焊,测试了不等厚激光拼焊板的金相组织、显微硬度和力学性能。结果表明:焊缝处与基体的金相组织均为铁素体,在焊接热循环的作用下,焊缝与基体的组织形貌差异较大。焊缝两侧硬度呈非对称分布,焊缝处最高硬度达到200 HV,高于母材。接头的单向拉伸断裂发生在HC180BD+Z钢侧,强度略低于HC180BD+Z钢母材,但断后伸长率仅为HC180BD+Z钢母材的56.8%。杯突试验后,断裂位置均发生在薄板侧,随着薄板侧占比增大,其焊缝由直线型转变为抛物线型。     

回火时间对1800 MPa级热成形钢组织和性能的影响

采用扫描电镜、电子背散射衍射技术、室温拉伸试验等研究了1800 MPa级热成形钢经930 ℃保温4 min保压淬火后在200 ℃回火不同时间(10~30 min)对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火时间的延长,试验钢的抗拉强度变化较小,其屈服强度和断后伸长率均呈先增后减的趋势。经20 min回火后,马氏体亚晶粒尺寸最小;回火10 min后,组织中的小角度晶界最多。200 ℃回火10 min后由于试验钢的残余应力释放、马氏体亚晶粒尺寸减小和小角度晶界增多,综合影响下热成形钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度为1844 MPa,断后伸长率从淬火态的8.27%提升到11.78%,强塑积达21 GPa·%以上,说明短时回火有利于该超高强度钢的综合性能提高及其热成形件的可靠应用。     

高强钢B340LA与B1500HS钢激光拼焊板热冲压淬火性能

用质子光谱仪、光学显微镜、维氏硬度计等手段研究低合金高强钢B340LA与超高强硼钢B1500HS激光拼焊板焊接后的热冲压淬火特性。结果表明,拼焊板母材B340LA钢随着冷却速度的增加其相变点发生偏移,维氏硬度略有增加。拼焊板母材B1500HS钢随着冷速的增加硬度迅速提高。光学显微镜观察,当冷速超过30 K/s时母材B1500HS钢基本转化为马氏体组织。通过维氏硬度计测量,发现焊缝至母材过渡区硬度值平滑过渡,保证母材及焊缝力学性能良好的连续性。由于热冲压淬火后母材及焊缝区域显微硬度平滑过渡,应力应变分别更趋均匀,可显著提高低合金高强钢与超高强硼钢激光拼焊板拉深成形性。     

Mg-Gd-Y-Zr激光焊接工艺优化及高温力学性能

利用光纤激光焊对T6态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr板材进行焊接. 以高温抗拉强度为评价指标,采用正交试验对工艺参数进行优化,分析了激光功率对接头高温力学性能的影响. 利用SEM,XRD及HRTEM对最优工艺参数下接头焊缝中心组织、热影响区组织、高温拉伸断口进行观察与分析. 结果表明,激光功率对焊接接头高温力学性能影响最显著. 最优工艺参数下焊接接头200 ℃平均高温抗拉强度为292.1 MPa,为母材的84.5%,断后伸长率为8.6%,达母材的71.1%. 激光功率的变化会导致焊缝中心晶粒尺寸、热影响宽度及其晶粒尺寸和相组成发生变化,从而影响接头高温力学性能. 200 ℃下焊接试件与母材断裂模式均为韧性断裂且热影响区为接头薄弱部分.     

激光电弧热源复合模式对301L不锈钢焊接接头性能的弱化机制

激光电弧复合焊在传统的激光填丝焊基础上加入了电弧形成复合热源,导致电弧区产生热量积累,造成焊缝晶粒粗大,并弱化了焊接接头的强度和断后伸长率,促使焊接结构的服役安全性能大幅降低. 通过建立三维熔池温度模型及力学性能分析阐明了激光与电弧协同热作用对焊接接头强度和断后伸长率的影响规律. 结合焊缝的晶粒尺寸、晶界取向差分布、织构强度从微观晶体学角度揭示了焊接接头强度和断后伸长率的弱化机制. 结果表明,电弧介入促使复合热源产生热积累,降低熔池温度梯度,强化了晶粒的择优取向生长及织构强度,导致接头各向异性,从而使焊接接头的断后伸长率降低2%. 较低的温度梯度会延长熔池冷却时间,促使晶粒长大和大角度晶界减少,不利于阻碍位错滑移,导致焊接接头平均屈服强度降低35 MPa,极限抗拉强度降低66 MPa. 并且随着焊接电流的升高,熔池高温停留时间延长,接头晶粒及织构强度增大,接头强度和断后伸长率继续降低.     

激光重熔对选区激光熔化成形4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响

目的 优化选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形4Cr5MoSiV1钢的激光重熔工艺,综合提升SLM成形4Cr5MoSiV1钢的力学性能。方法 通过调整SLM成形过程中的激光重熔工艺参数成形4Cr5MoSiV1钢试样,采用扫描电镜、显微硬度计、万能材料试验机和摩擦磨损试验机测试分析试样的表面形貌、显微组织、显微硬度、抗拉强度、断后伸长率和耐磨性。结果 SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样表面的飞溅颗粒、杂质颗粒和弧形波纹数量较多,其显微硬度为599HV,抗拉强度为1050.2 MPa,断后伸长率为9.5%,磨损率为1.309´10^?10 kg/(N.m)。4Cr5MoSiV1钢试样经激光重熔后,其冶金质量明显改善,显微硬度、抗拉强度、断后伸长率和耐磨性均提高,且各项力学性能间呈正相关关系。冶金质量和细晶强化作用共同决定4Cr5MoSiV1钢试样的力学性能水平,且随激光重熔线能量密度增加,试样的力学性能均表现为先升高后降低的趋势。当激光重熔线能量密度为238 J/m时,试样的力学性能最高,其显微硬度为645HV,抗拉强度为1430.7 MPa,断后伸长率为16.9%,磨损率为0.354×10^?10 kg/(N.m)。SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样的断裂机理为脆性解理断裂,激光重熔试样的断裂机理为准解理断裂。SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样及激光重熔试样的磨损机制均以粘着磨损和氧化磨损为主。结论 SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样的最优激光重熔线能量密度为238 J/m,经激光重熔后,试样的冶金质量和力学性能明显提高。     

Static strength of hot-stamped spot welded joints: study on spot welding tailored blank technology

Hot stamping spot welding tailored blank technology is a process to produce spot welded automotive body parts by the following process: spot welding steel sheets in lap configuration → hot stamping (heating to about 900°C) → quenching and forming in water-cooled die → shot blasting to remove scale. This process has the advantage of producing high strength lap welded automotive body parts without increasing the number of forming dies. In this study, the mechanical properties of the hot stamped spot weld (spot welding → hot stamping) and conventional spot weld (hot stamping → spot welding) of the 1500 MPa class uncoated boron steel sheets were compared. The obtained results are as follows. The tensile shear strength (TSS) of the hot-stamped spot weld and conventional spot weld were comparable and the fracture modes were the same. On the other hand, the cross tension strength (CTS) of hot-stamped spot weld was significantly higher than that of the conventional spot weld. The fracture position of the hot-stamped spot weld was outside the nugget and conventional spot weld was inside the nugget. The high CTS of the hot-stamped spot welds might be caused by the improvement of the fracture toughness of the nugget, which was caused by reduction of the solidification segregation of the phosphorus. It is assumed that the heating process after spot welding leads to the reduction of the solidification segregation. For the tension test because there was no HAZ softening in the hot-stamped spot weld, no fracture was observed in HAZ and a higher elongation was obtained.     

热轧卷取温度对HC340LAD+Z带钢力学性能的影响

为了研究热轧卷取温度对热镀锌HC340LAD+Z带钢力学性能的影响规律,对同一炉次、相同规格的3批次钢坯,分别采用580、620、660 ℃3个卷取温度,以及相同的冷轧、热镀锌、退火工艺进行了试验研究。结果表明,随着卷取温度的升高,成品带钢的屈服强度、抗拉强度降低,伸长率稍有增加,均满足EN10346标准对HC340LAD+Z带钢力学性能的要求。热轧卷取温度为620 ℃时,HC340LAD+Z带钢的屈服强度为389.2 MPa,抗拉强度为474.3 MPa,伸长率A80为26.5%,其综合力学性能对比标准指标,富裕量最佳。     

镀锌钢/铝添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊研究

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63%、2.37%,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因。     

光纤激光焊接950 MPa级车用TWIP钢接头组织和性能

对950 MPa级车用孪生诱发塑性钢(TWIP950)板材进行光纤激光对接焊,分析接头微观组织和微区成分,进行显微硬度测试和室温拉伸试验,研究其不同应变速率下的拉伸性能及断裂行为． 结果表明,焊缝区奥氏体组织粗化和锰元素烧损导致其出现硬度低于母材的软化现象,而热影响区发生硬化现象． 随应变速率增加,母材与焊接接头的抗拉强度由负应变速率敏感性改变为正应变速率敏感性;母材与焊接接头的塑性随应变速率增加呈先下降再升高又下降的变化趋势． 不同应变速率拉伸后接头均断裂在焊缝区,随应变速率增加,接头韧性断裂特征未见明显变化．     

基于激光熔覆的金属零件快速成形组织与性能

采用同步送粉法进行了镍基合金Ni25、Ni60和316L不锈钢多层激光熔覆成形试验,对不同材料的成形组织与性能进行了表征。结果表明,成形零件组织细小、致密,无缺陷,层与层之间为冶金结合;快速凝固枝晶沿最大温度梯度方向呈外延方式择优生长。力学性能测试表明,316L不锈钢零件抗拉强度达680MPa,伸长率超过40％,达到或超过铸造和冷、热轧退火零件的性能,能够满足实际使用要求。     

高强汽车钢温冲压成形工艺探讨

热冲压成形汽车零部件的室温组织为全马氏体组织,虽然强度高,但延展性差。为此,提出了一种采用热轧后直接淬火获得马氏体组织,随后在冲压工序进行回火以提高冲压件延展性的温冲压成形工艺。采用热轧实验机和MMS-200热力模拟实验机模拟温冲压成形过程,并对实验钢力学性能和组织结构进行了分析。结果表明：随温冲压成形温度的升高及保温时间的延长,实验钢成形后抗拉强度和维氏硬度值不断下降,伸长率呈先上升后下降再上升的趋势。随成形温度的增加,实验钢组织由马氏体不断转变为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体。在350℃保温120～180 s,实验钢成形后力学性能最佳,抗拉强度超过1 500 MPa,伸长率大于8%,硬度值在425HV～440HV之间。冲压成形温度越高,对冲压设备所需求的力能参数越低。     

基于Incoloy800H钨极氩弧焊接头组织及其性能分析

在2 mm厚800H合金钨极氩弧焊试验的基础上,研究焊接接头的微观组织和析出相成分,并分析焊接接头的力学性能和抗晶间腐蚀性能,观察拉伸断口和晶间腐蚀试样的形貌。结果表明:焊缝组织为柱状晶和等轴晶,热影响区晶粒明显长大,焊接接头中有少量的TiN和富Cr相(Fe,Cr)_(23)C_6析出相存在;母材、热影响区和焊缝的HV硬度分别为1730、1526和1590 MPa;室温抗拉强度和延伸率分别为565.0 MPa、31.8%,均超过ASME标准关于800H合金规定值(450.0 MPa和30.0%),拉伸断裂为韧性断裂;焊接接头高温(650℃)抗拉强度和延伸率分别为394.5 MPa、15.5%,其断口是混合型断口;较接头组织,母材腐蚀更为严重,表面晶界开裂并伴有少量且尺寸较小的腐蚀坑,基体中TiN缺陷处易引起点蚀。     

HC340/590DP钢板激光焊可行性分析

HC340/590DP双相钢在氧化性介质中具有优良的耐蚀性能和高温力学性能,其塑性和韧性较高,且不可淬硬,焊接性能较好。通过分析其化学成分、力学性能和焊接性,利用激光焊技术的1k W激光发生器、激光头、光学系统、机器人、控制系统、夹具系统和外围周边集成等组成的系统进行大量试验、检测及焊接过程控制,确定焊接参数为:焊接速度40 mm/s、功率1 k W、光斑直径0.6~0.8 mm,获得的焊接接头既能焊透又不塌陷,表面成形较好,熔宽合适,确保试件的焊接接头性能满足实际需要,达到生产化的目的。     

退火工艺对980 MPa级热镀锌双相钢组织及性能的影响

利用奥钢联热模拟试验机模拟980 MPa级双相钢连续退火镀锌过程,利用拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜研究连续镀锌工艺中均热温度和快冷出口温度对双相钢组织及力学性能的影响。结果表明,经热镀锌退火后,980 MPa级双相钢的微观组织为铁素体+马氏体,组织中有Nb,Ti碳氮化物析出。随着均热温度的升高,马氏体体积分数呈逐渐增加的趋势,屈服强度和屈强比不断升高。快冷出口温度从340 ℃升高到430 ℃,马氏体发生回火分解,降低了试验钢的屈服强度,同时改善了伸长率。快冷出口温度为400 ℃时,强塑积达到最大值13.9 GPa·%。当均热温度为840 ℃,快冷出口温度为460~480 ℃时,可以获得抗拉强度在980 MPa级以上的双相钢。