热处理工艺对爆炸焊接C276/Q345R金属复合板性能的影响

爆炸焊接C276/Q345R金属复合板兼具哈氏合金C276的高耐蚀性和碳钢Q345R的强度而被广泛应用于航空航天、核电工程和军事装备等重点工程领域。爆炸焊接后的C276/Q345R复合板热处理一直是行业研究热点。本文采用对比分析的方法,对爆炸复合后的C276/Q345R金属复合板进行了一系列热处理实验研究,分析了热处理工艺对复合板力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,采用1120 ℃、30 min水冷的热处理工艺,可以在保证复层具有优异耐蚀性的条件下界面显微硬度得到大幅改善,为后续的机加工艺创造有利条件,对实际生产具有指导作用。     

550℃热处理对Q345R/316L复合板焊接接头残余应力及腐蚀性能的影响

为了研究550℃时的热处理工艺对复合板焊接接头残余应力及腐蚀性能的影响,本研究对首钢公司生产的13 mm+3 mm厚的Q345R/316L复合板进行了焊接。复合板焊接后对接头进行了550℃保温2 h的热处理,分别对热处理前后的残余应力及耐晶间腐蚀性能进行了测试。研究发现,该热处理工艺处理后的复合板焊接头碳钢侧的最大残余应力降低了58%,不锈钢侧降低了27%。复合板不锈钢焊缝区经热处理后,组织出现碳化铬析出,导致了晶间腐蚀性能不合。     

退火温度对TA2/Q235爆炸复合板组织性能的影响

对TA2/Q235爆炸焊接复合板在500～600℃进行了退火处理,分析了退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸及复合板显微硬度的影响规律。结果表明:TA2/Q235爆炸焊接复合板在500～600℃退火时,TA2纯钛晶粒尺寸先增大后减小再增大,575℃退火可获得细小均匀的组织; TA2纯钛显微硬度先减小再增大再减小,575℃退火时TA2纯钛显微硬度最高;综合考虑退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸和力学性能的影响规律,TA2/Q235爆炸焊接复合板在575℃下退火较合理。     

爆炸焊304/Q345R复合板热处理工艺及分析

研究了不同热处理工艺对爆炸焊304/Q345R复合板显微组织、力学性能和耐蚀性的影响。结果表明304/Q345R复合板最佳的热处理方案为(880±15)℃,1 h,风冷。     

服役温度对TA2/Q235爆炸复合板剪切强度的影响

通过热处理模拟TA2/Q235爆炸复合板服役过程,揭示服役条件对复合板组织及剪切性能的影响规律,探讨剪切损伤机理,明确TA2/Q235服役温度范围。结果表明:服役温度大于200 ℃时,服役温度越高或服役时间越长,TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度越低;TA2/Q235爆炸焊接复合板高温服役时结合强度降低的主要原因是界面结合区组织的二次再结晶及金属间化合物的进一步长大;TA2/Q235爆炸焊接复合板适合在500 ℃以下长时间服役,500~600 ℃服役时间不能超过7天,若提高该材料服役温度到500 ℃以上,必须严格限制复合板结合界面金属间化合物的形成。     

基于自约束结构炸药的T2/Q345爆炸焊接及数值模拟

为提高炸药能量利用效率、降低能量耗散,利用自约束结构炸药进行爆炸焊接研究.以T2铜和Q345钢分别作为复层与基层,自约束结构炸药作为焊接炸药,借助ANSYS/AUTODYN软件模拟爆炸焊接过程,并进行T2/Q345爆炸焊接试验,对复合板试件进行拉剪性能检测和微观形貌观察分析其焊接质量.结果表明,T2/Q345爆炸焊接的碰撞速度距起爆端100 mm后均大于临界碰撞速度345 m/s,距起爆端150 mm处碰撞速度达到最大值567 m/s.T2/Q345复合板起爆端呈直线结合,并随着传爆距离增加变为波形结合.T2/Q345复合板远离起爆端的平均剪切强度为237.0 MPa,断裂位置位于铜一侧.试件被拉剪破坏后的铜层出现加工硬化现象,远离结合界面的显微硬度和塑性变形程度呈增强趋势.自约束结构炸药可降低自身爆炸产物飞散,使炸药能量更多地转化为复层动能,提高能量利用率.     

焊后热处理对S30408/Q345R复合板焊接接头残余应力的影响

采用计算机模拟、X射线衍射法和盲孔法对焊后热处理前后的S30408/Q345R复合板焊接接头的残余应力分布进行了研究。数值模拟结果表明：随着焊接道次的增加，焊缝区的残余应力逐渐减小并趋于稳定，熔合线附近的残余应力逐渐增大，且高于其他位置的残余应力。结果表明：采用580℃保温2 h的热处理工艺，消除残余应力的作用有限。X射线衍射法及盲孔法所获得的焊缝残余应力值最大误差为23%;焊接接头残余应力实测值明显高于模拟值，焊缝及熔合线附近位置误差均较大，最大误差可达33%。     

某核电站焊缝手动与自动超声波冲击消应力效果分析

制作2块核电钢结构20 mm厚Q345B钢焊接试板进行3组超声波冲击试验,分析比较手动与自动超声波冲击对焊接残余应力的消除效果。研究结果表明:无论是手动还是自动超声波冲击处理都能够使得冲击区域内残余的拉应力转变为有益的压应力,且经自动超声波冲击处理后造成的残余压应力值比手动超声冲击处理大。     

采用自约束结构炸药的铜/钢爆炸焊接

为了提高爆炸能量的利用率,减少焊接药量,提出采用自约束结构炸药进行爆炸焊接。采用T2铜板和Q345钢板分别作为复板和基板,通过理论计算得到T2/Q345爆炸焊接窗口。采用双层蜂窝结构炸药作为自约束结构焊接炸药,对T2铜与Q345钢的爆炸焊接进行了试验研究。通过力学性能测试和显微组织观察,研究了T2/Q345复合板的结合性能。结果表明：与爆速为2505和3512 m·s^-1的单层炸药相比,T2/Q345复合板爆炸焊接采用的双层蜂窝结构炸药量分别减少了54.4%和31.4%;随着传播距离的增加,复合板的结合界面由直线结合向波状结合转变。复合板的抗拉剪切强度为237.0 MPa,满足T2/Q345复合板的结合强度要求。爆炸产生的硬化发生在结合界面附近,采用双层蜂窝结构炸药爆炸焊接得到的T2/Q345复合板具有良好的结合性能。     

304/Q235B爆炸焊接不锈钢复合板的热处理工艺研究

以爆炸焊接的304/Q235B不锈钢复合板为研究对象,进行了不同的热处理工艺试验,分析了不同热处理工艺条件下不锈钢复合板的组织和性能,以探索适合爆炸焊接不锈钢复合板的热处理工艺。结果证明,304/Q235B不锈钢复合板不宜进行去应力退火,应进行固溶热处理。去应力退火后304/Q235B不锈钢复合板的塑性、韧性偏低,抗晶间腐蚀性能下降。304/Q235B不锈钢复合板固溶热处理温度不宜超过950℃。     

焊后热处理对TA2钛板氩弧焊接头显微组织和性能的影响

采用氩弧焊焊接TA2钛板，然后对焊态和焊后热处理后的组织与力学性能进行对比分析。结果表明，TA2钛板氩弧焊接头的焊缝宽度约为6 mm,热影响区宽度约为4 mm;焊缝组织主要由β等轴晶+内部针状α马氏体+少量α′马氏体构成，热影响区组织主要由α板条晶粒构成；焊缝硬度最高为195 HV0.5左右，电阻率比母材高且残余应力最大，横向和纵向残余应力分别达到500 MPa和225 MPa;经550℃焊后热处理后，焊缝晶粒尺寸与焊态基本一致，热影响区晶粒显著变小，焊接接头硬度显著增加，电阻率和残余应力都有所降低；经600℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸、显微硬度、电阻率与焊态基本一致，残余应力显著减小；经650℃焊后热处理后，焊接接头晶粒尺寸显著长大，显微硬度和电阻率降低，残余应力显著减小。     

304/Q345R复合板焊接接头微观组织及残余应力

为研究复合板在焊接过程中复杂的热力学行为,利用ABAQUS有限元软件对304/Q345R复合板的焊接过程进行了数值模拟,通过热电偶和盲孔法获得了焊接接头的热循环曲线和残余应力分布规律,验证了有限元模型的正确性. 同时采用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头的微观组织、晶粒形貌和元素分布进行了分析,研究焊接接头部位的微观组织演化规律. 结果表明,焊接残余应力最大值为312 MPa,位于焊趾附近,残余应力沿焊缝至母材方向逐渐降低并趋于稳定. 在两种材料的交界面处发现残余应力不连续现象. 焊接接头微观组织主要由奥氏体和铁素体组成,复层熔合线附近的铁素体以板条状和针状形成带状过渡区,而熔合线附近的奥氏体晶粒成柱状形貌且尺寸更为微小.     

超声波冲击处理和焊后热处理对大厚度核电结构用钢焊接残余应力的影响

制造了核电结构用钢Q390B和Q345D大厚度焊接试板,采用小孔法和X射线衍射法(XRD)测试试板经超声波冲击处理前后及焊后热处理的表面残余应力,比较超声波冲击处理和焊后热处理对大厚板焊接残余应力的影响。研究结果表明:大厚度试板经覆盖焊缝和母材的超声波冲击处理后,焊缝表面横纵应力由高达400~550 MPa的拉应力降低至-200~-400 MPa的压应力,应力下降幅值达到700~800 MPa,未冲击区域的焊接应力不受影响;热处理后母材和焊缝的表面横纵应力分布均匀,最大拉应力幅值小于100 MPa,应力下降幅度为400 MPa左右。     

基于超声波冲击的TC4钛合金焊接残余应力消除分析

为探究超声波冲击对中厚板TC4钛合金焊接残余应力控制效果，采用TIG多层多道焊方法制备12 mm厚对接试板，分别对焊接试板进行4,6,8次超声波冲击处理，采用盲孔法进行应力测试，得到冲击次数对残余应力的影响规律，并将最优冲击次数的残余应力与焊态和热处理态结果进行对比。结果表明：采用超声波冲击方法对焊缝附近残余拉应力具有显著的消除效果，随冲击次数增加，残余压应力区及压应力值逐渐增大，当达到峰值后继续增加冲击次数，压应力区及压应力值呈下降趋势；对比热处理方法不仅将消除原有残余拉应力，而且在焊缝区产生有益的压应力。     

R60702/TA2爆炸焊接复合板微观组织及力学性能研究

通过爆炸焊接的方法实现了R60702板与TA2板的结合。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计对热处理前后锆-钛结合界面的微观组织、元素扩散、显微硬度进行了分析;并研究了热处理前后复合板的力学性能和断口形貌。结果表明：爆炸焊接后,锆-钛结合界面呈波状,界面附近产生塑性变形和轻微的元素扩散,随着塑性变形的减弱界面两侧显微硬度也逐渐减小。热处理后,界面元素扩散明显,组织发生再结晶,显微硬度、抗拉强度、剪切强度较热处理前降低,而复合板的塑韧性得到提高。热处理后的复合板弯曲性能良好。     

预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板低周疲劳行为的影响

研究了预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板低周疲劳行为的影响。研究表明,预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板微观组织的影响与各层材料的晶体结构有关。在Zr702纯锆和TA2纯钛层中,随着预应变水平提高,滑移带和孪晶明显增多。预应变促进了Zr702/TA2/Q345R复合板的循环软化变形,使应变范围、循环塑性变形程度提高而疲劳寿命降低。预应变后,材料的反向屈服极限降低,棘轮损伤程度因此降低。尽管预应变提高了复合板组成材料的抗裂纹扩展阻力,但复合板在预应变后应变幅提高,加剧了塑性损伤累积,因此疲劳寿命降低。     

热处理对（N10276＋Q345R）复合板理化性能的影响

（N10276＋Q345R）复合板兼具了复层金属耐腐蚀和基层金属具有结构强度的特性,因此被广泛应用于工业领域,但N10276在热处理过程中存在敏化区域,如果处理不当从而影响其耐蚀性能,大大降低材料使用寿命。本文通过不同的热处理过程,来分析研究（N10276＋Q345R）复合板的力学及耐蚀性能。结果表明最佳热处理制度为：540℃保温3h以上的退火。     

焊接后后热处理对腐蚀性能的影响

采用焊接后后热处理的方法对Q235试板在室温下进行焊接焊后自然冷却、预热到300℃和500℃进行焊接焊后保温,然后用小盲孔法测量焊接残余应力及试板在腐蚀溶液中的腐蚀速率.实验结果表明,焊接后后热处理能有效降低焊接残余应力并显著提高焊件的抗腐蚀性能.     

坡口形式对304/Q345复合管焊接接头残余应力影响的数值模拟研究

文中基于热弹塑性力学理论建立13 mm厚304/Q345复合管对接残余应力的三维有限元模型。采用ANSYS有限元分析软件对X形、 V形坡口复合板焊接接头的温度场和应力场进行了数值模拟;研究了X形、 V形坡口复合板焊接接头温度场和应力分布规律;分析了坡口形式对复合板焊接接头温度场和应力场的影响。研究结果表明:不同的坡口形式对复合板焊接接头温度场无明显影响;复合板焊接接头的横向应力、纵向残余应力均沿着初始焊道两侧呈对称分布,且不同坡口接头的纵向残余应力明显大于横向残余应力。研究成果为复合板焊接工艺的制订提供了理论依据,具有工程实际意义。     

不同热轧压下率对06Cr13/Q345R爆炸复合板微观组织和拉伸断口的影响

采用不同热轧压下率,对06Cr13/Q345R爆炸复合板进行了轧制实验。采用超景深显微镜和扫描电镜(SEM)分别对不同热轧压下率的06Cr13/Q345R爆炸+轧制复合板微观组织和拉伸断口进行了研究。结果表明:轧制后的06Cr13/Q345R爆炸复合板消除了爆炸产生的熔化区、空洞等缺陷;随着轧制压下率的增大,复合板的微观组织细化程度增加;热轧后,拉伸断口都是延性断裂,有非常明显的大量韧窝。