VM12耐热钢焊接接头力学性能和微观组织的研究

采用热丝TIG的方法制备VM12材料焊接接头,对焊态、焊后退火态以及时效热处理态接头的力学性能和金相组织展开研究。焊后观察到焊缝为马氏体+残余奥氏体组织,且焊缝硬度很高,经退火热处理后焊缝转变为回火马氏体,硬度降至300HV_(10)左右;接头经600℃和650℃时效热处理后,微观组织变化很小,材料高温稳定性较好。     

异种钢焊接接头脉冲放电强化与力学性能分析

采用电磁热止裂强化方法对异种材料焊接接头进行强化研究,对含椭圆形埋藏裂纹缺陷的焊接接头进行了脉冲放电数值分析,得到放电瞬间的热应力场和冷却到常温时的残余应力场,结果表明,脉冲放电瞬间焊接接头中的裂纹尖端温升超过材料熔点,裂尖钝化并产生了有利的残余压应力;对Q235和1Cr18Ni9焊接接头进行了电磁热强化试验研究,结果表明,试件通过放电强化,焊接接头的力学性能得到改善,抗拉强度提高19.4%,冲击韧性提高12.07%。     

高氮钢复合焊接接头组织与力学性能研究

热输入对焊接接头组织与力学性能有重要影响。采用激光-电弧复合焊接方法,研究了不同电弧能量和激光能量下的接头组织、焊缝氮含量、拉伸与冲击性能及接头显微硬度。研究表明：焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多;当电流达到200A后,熔池液态金属中氮的溶解近于饱和,即使焊接电流增大,焊缝氮含量依然趋于恒定;而当激光功率增至2.0kW后,焊接过程中的匙孔维持在稳定状态,焊缝氮含量也近于恒定;拉伸断裂位置均在焊缝区,当焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa,当激光功率为1.6kW时,平均拉伸强度可达962.88MPa;焊缝冲击功随激光功率的增大呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;熔合线的冲击功随着焊接参数的变化呈现出相同的变化趋势,焊缝和熔合线的最大平均冲击功分别为47.60J和62.85J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂;焊缝区显微硬度最低,导致拉伸测试时均断裂于焊缝区。     

T92/TP347H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,GTAW法实现T92/TP347H异种钢管焊接。研究了接头的显微组织结构、熔合区(线)两侧的成分分布和接头的力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等。结果表明:T92/TP347H异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;TP347H侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92/TP347H异种钢接头拉伸断裂面位于TP347H侧母材,焊缝强度较高;ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃,30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。     

FV520(B)钢异种钢焊接接头的组织和性能研究

通过拉伸试验、示波冲击试验和硬度试验,对两种焊后热处理（850℃油淬＋560℃时效、850℃油淬＋600℃时效）下的沉淀硬化不锈钢FV520（B）/低碳调质钢18CrMnMoV异种钢焊接接头的组织和力学性能进行了研究,结果表明：两种焊接接头中,焊缝组织粗大,硬度最高,韧性最低;600℃时效处理后的焊缝和两种母材的硬度均低于560℃时效处理后的焊接接头的相应位置的硬度,但前者的韧性高于后者;在两种焊接接头中的FV520（B）母材侧热影响区均存在软化区,这是导致两种焊接接头在拉伸试验中均断裂于该位置的主要原因;600℃时效的焊接接头具有比较合理的综合力学性能。     

高温运行后12Cr1MoV钢焊接接头的显微组织和力学性能

利用光学显微镜、拉伸和冲击试验机、显微硬度计等对高温运行前后12Cr1MoV钢焊接接头的组织及力学性能进行了研究。结果表明:高温运行后,焊接接头组织中除了原始组织中的铁素体和珠光体外,还出现颗粒状析出物,热影响区和焊缝处组织中出现了贝氏体;焊接接头的屈服强度和抗拉强度分别由高温运行前的455,625MPa下降为430和583MPa,平均冲击功从160J下降为124J;冲击断口上有许多裂纹,裂纹上有明显的台阶,断裂方式为塑性断裂;高温运行后母材和焊缝区的硬度分别为190,265HV,焊缝的硬度符合供货方技术要求,而母材硬度超标。     

核电站中奥氏体不锈钢与碳钢异种钢焊接

核电站安装中经常出现碳钢或低合金钢与奥氏体不锈钢焊接,两种母材化学成分、冶金性能、物理性能等方面的差异,导致接头金属的化学成分、金相组织不均匀,出现因合金元素稀释引发的脆性组织。通过选择合适的焊接方法和焊接材料,控制焊接工艺,从而获得综合力学性能良好的异种钢接头。     

马氏体/奥氏体异种钢焊接接头Ⅳ型蠕变失效数值模拟

采用有限元法建立马氏体与奥氏体(T91/HR3C)异种钢焊接接头蠕变数值模型,模拟温度为600℃、内压为42.26 MPa条件下T91/HR3C接头的蠕变最大主应力、von Mises等效应力和应力三轴度。结果表明,最大主应力峰值位于接头内表面HR3C/焊缝和焊缝/T91界面以及离外表面2.96 mm处焊缝/T91界面附近区域;von Mises等效应力峰值均位于焊缝/T91界面区域;内表面应力三轴度峰值位于焊缝/T91界面附近,而离内表面1.29 mm处和离外表面2.96 mm处的应力三轴度峰值位于T91钢侧细晶热影响区内,两部位的孔洞容易连接形成Ⅳ型蠕变裂纹。采用应力三轴度分析T91/HR3C接头T91侧细晶热影响区内蠕变孔洞扩张及裂纹扩展特性更为准确,与加速试验结果比较一致。     

珠光体-奥氏体异种钢焊接接头中碳迁移的跟踪观测

利用场发射枪超高分辨扫描电镜（FESEM）和能谱仪（EDS）,跟踪研究了珠光体-奥氏体异种钢焊接接头中熔合区的碳迁移现象。结果表明：接头在焊后热处理过程中,熔合区附近发生明显的碳迁移现象。随着热处理时间的延长,类马氏体层的宽度并无明显的变化;但在不同宽度的类马氏体层中,碳迁移呈现不同的行为,相比窄类马氏体层,碳在宽类马氏体层中的迁移速度更快。     

提高异种钢焊接接头的质量

本文介绍奥氏体不锈钢和低碳钢焊接接头选择焊条的重要性、工艺要点及工艺的推广应用。     

Cr12钢与YG8硬质合金焊接接头组织及性能研究

硬质合金主要用于制造刀具、采掘工具以及整体刀具等双金属结构,切削部分为硬质合金,基体为钢。大部分硬质合金工具是用焊接的办法镶嵌在基体上使用,焊接工艺参数将直接影响焊接接头的组织性能。采用真空钎焊焊接Cr12钢与YG8硬质合金,研究不同钎缝宽度对焊接接头组织及性能的影响。通过试验表明,采用Cu MnCo钎料,在1 070℃温度下真空钎焊,钎缝宽度控制在0.1 mm,所得到的焊接接头抗弯强度最高,组织性能最好。     

异种钢接头焊接残余应力分析及实验研究

异种钢接头是电站锅炉中的一个重要部件。本文应用热弹塑性有限元对１０２钢和３０４Ｈ钢管通过镍基合金充材料焊接的异种钢接头的焊接残余应力场及经过退火后的残余应力场进行了数值计算，并应用全释放法对该焊接头进行了实测，计算结果与实测结果基本吻合。这些结果可供异种钢接头失效研究和其焊接工艺的制订时参考。     

用性能梯度曲线研究异种钢焊接接头性能

介绍了微型剪切试验的性能参数，阐述了微型剪切试验与拉伸试验、断裂力学试验之间的关系，重点研究了用性能梯度曲线评定异种钢焊接接头的性能。结果表明，性能梯度曲线能定量、连续地描述焊接接头各区力学性能值及其变化规律，特别是焊缝区金属性能值的变化。微型剪切试验为异种钢焊接工艺的评定提供了一个有效的新方法。     

焊接参数对T92/S30432异种钢焊接接头室温力学性能的影响

研究了焊接工艺参数对T92/S30432异种钢焊接接头室温力学性能的影响,并获得了最佳的焊接工艺。结果表明:层间温度、焊接层数、焊丝类型和焊接接头坡口角度对接头强度的影响不大;但低层间温度和多层多道焊可以提高T92钢侧热影响区的韧性;与ERNiCr-3焊丝相比,ERNiCrMo-3焊丝填充的接头T92钢侧热影响区具有较高含量的铁素体,从而使其冲击功下降;焊接接头冲击韧性随坡口角度增大而先增大后减小,并在35°时达到最高;焊后热处理温度为760℃时接头具有最高的强度和韧性;T92/S30432异种钢较佳的焊接工艺是采用ERNiCr-3焊丝和较低层间温度,并严格控制焊层厚度且采用温度为760℃的焊后热处理。     

焊丝对2A12铝合金焊接接头组织和力学性能的影响

对2A12铝合金进行交流钨极氩弧焊接,探讨了ER4043焊丝和BJ-380A焊丝对焊接接头组织、抗拉强度和硬度的影响。结果表明:两种焊丝接头焊缝区均为典型的铸态枝晶组织,晶粒生长方向以弯曲形状垂直于焊接方向;与ER4043焊丝相比,BJ-380A焊丝接头的热影响区晶界中有更多的强化相析出;两种焊丝接头的抗拉强度均可达到母材的50%以上,拉伸断裂部位均位于热影响区;与BJ-380A焊丝相比,ER4043焊丝接头的强度和硬度更高,抗拉强度达到了母材的67.9%。     

镁和钛异种金属冷金属过渡焊接接头微观组织及力学性能的分析

采用冷金属过渡焊接技术,对AZ31B镁合金、工业纯钛TA2异种金属熔钎焊焊接性进行探索研究,从焊接接头的微观组织、元素分布状况研究其连接机理。结果表明:冷金属过渡焊接技术是一种适用于镁、钛异种金属连接的有效方法。通过在过渡区和结合面形成新相可以实现镁、钛的有效连接。焊接接头的焊缝区主要由镁的固溶体?-Mg,骨架状的镁铝金属间化合物Mg17Al12,以及颗粒状分布的Mg17Al(Zn)12组成。镁钛结合面主要靠钛和铝的金属间化合物Ti3Al,以及镁铝金属间化合物Mg17Al12和Mg17Zn12连接。同时,焊接过程中Ti原子以及Al原子的扩散对其结合也有一定的影响。因此,焊接过程中必须保证足够的热输入量,以确保钛母材的熔化及钛、铝原子的扩散,从而提高其结合强度。     

铁素体不锈钢/16Mn钢厚板异种钢电子束焊接接头的组织与冲击韧性

采用电子束偏向16Mn钢侧的方法对40 mm厚铁素体不锈钢板与16Mn钢板进行电子束焊接,研究了焊接接头不同区域的显微组织和冲击韧性.结果表明:焊缝的显微组织主要为板条马氏体,随着距焊缝上表面距离的增大,焊缝的冲击韧性降低,断口呈现准解理和解理断裂特征.16Mn钢侧热影响区的的组织主要由针状铁素体和羽毛状上贝氏体组成,...     

异种钢焊接接头蠕变过程的有限元模拟

异种钢焊接接头常应用于高温下工作的大型构件,其蠕变特性和持久性能对结构的安全性具有重要意义。常规的蠕变试验和高温持久试验仅适用于均匀材料,对非均匀的异种钢接头存在局限性。为了解决该问题,针对某种构件上采用的含有过渡层的马氏体钢与珠光体钢异种金属接头进行了有限元建模。分别利用K-R蠕变损伤模型和改进的θ Projection模型进行模拟计算,并且对比了非均匀结构与均匀的焊缝、过渡层和母材的蠕变特性。对比发现,非均匀结构中抗蠕变性能较弱的过渡层部分的蠕变速率要大于均匀的过渡层材料的蠕变速率,这说明材料的不均匀性会带来附加的蠕变损伤。因此,仅通过均匀材料的蠕变试验来预测非均匀结构的寿命是不可靠的,应采用蠕变试验与有限元计算相结合的方法进行非均匀结构的寿命预测。     

10Ni5CrMoV钢MAG焊接接头的显微组织与力学性能

采用MAG(熔化极活性气体保护焊)对25mm厚10Ni5CrMoV钢进行了焊接,观察了接头显微组织与冲击断口形貌,并对其硬度、冲击性能和拉伸性能进行了研究。结果表明:接头焊缝区组织主要为板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体,且存在较多的沿奥氏体晶界分布的M-A组元,硬度接近于母材,冲击韧性较低,-50℃时的平均冲击功为42J;随着距焊缝中心距离的增大,热影响区组织依次为淬火马氏体、板条马氏体/贝氏体+铁素体+粒状贝氏体,且临界区碳化物积聚并长大,硬度先升高后降低,最低硬度为286.4HV,冲击韧性较高,-50℃时的平均冲击功为188J;焊接接头的平均抗拉强度达到920 MPa,拉伸试样的断裂位置均在母材;M-A组元及碳化物是影响接头性能的主要因素。     

奥氏体钢和珠光体钢焊接的裂纹研究

研究了珠光钢和奥氏体钢焊接的焊接裂纹问题,根据产生裂纹的特性,分析了产生裂纹的原因以及在工艺上消除裂纹的方法。