大线能量焊接用钢模拟热影响区的组织与性能

研究了一种低碳低合金600MPa级耐大线能量焊接用钢模拟大线能量输入焊接粗晶热影响区（简称CGHAZ）的微观组织及力学性能。结果表明，大线能量模拟CGHAZ具有优良的强韧性配合（σs≥490MPa，σb≥610MPa，-20℃时AKV≥47J）。模拟热循环过程中CGHAZ中的高温稳定的复合夹杂物促使针状铁素体的形成，针状铁素体的数量与输入线能量有关。奥氏体和铁素体晶粒大小及针状铁素体数量显著影响焊接粗晶热影响区的力学性能。     

脱氧方式对焊接热影响区组织与性能的影响

通过对Al,Ti两种脱氧钢母材和焊接热影响区组织和性能的对比分析,研究了两种脱氧方式下焊接热影响区组织转变和性能特点.试验结果表明,两种钢具有相近的常规力学性能和组织结构,但在160 kJ/cm大热输入条件下,Ti脱氧钢焊接热影响区的韧性高于Al脱氧钢.在光学显微镜下,Al脱氧钢热影响区呈现上贝氏体形貌,Ti脱氧钢出现针状铁素体.通过扫描电镜观察,Ti脱氧钢热影响区的针状铁素体以夹杂物为核心形核并向四周扩展.夹杂物为含Ti氧化物及其与MnS的复合物.热影响区中可能存在多种夹杂物诱导铁素体机制.     

Ni9钢焊接热影响区低温韧性的研究

采用焊接热模拟技术、-196℃示波冲击试验、金相显微分析、透射电镜分析技术考察了Ni9钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的低温韧性及其与焊接热循环的关系。结果表明,焊接热循环次数以及二次焊接热循环的峰值温度是影响其CGHAZ低温韧性的主要工艺因素;二次热循环在适当的峰值温度作用下促使钢原焊接粗晶区组织分解,并在晶界位置获得部分富Ni回转奥氏体,是原焊接粗晶区低温韧性得以改善和提高的组织成因。     

610MPa级大热输入高强钢焊接性能热模拟研究

利用Gleeble1500热模拟试验机研究了610 MPa级高强度钢板在60～120 kJ/cm热输入下的焊接热影响区性能,分析了影响焊接性能的显微结构因素。试验结果表明:试验钢在60～100 kJ/cm的大热输入焊接热模拟后拉伸强度和低温韧性良好,而在120 kJ/cm大热输入下机械性能下降较大但仍满足要求;试验钢中大量弥散分布的细小TiN粒子在热循环过程中能够钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核,能有效抑制热影响区组织长大,保证了试验钢的大热输入焊接性能。     

氧化物冶金钢CGHAZ中有益夹杂物的作用

运用物理模拟技术研究了氧化物冶金钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)中有益夹杂物对显微组织的影响;用透射电镜观察了诱导针状铁素体形核的夹杂物,并用能谱仪分析了有益夹杂物的化学成分.结果表明,氧化物冶金钢CGHAZ的有益夹杂物为MnO,TiOx,SiO2和Al2O3的氧化物复合物,或氧化物与MnS,CuS或(Mn, Cu)S构成的氧硫复合物,有益夹杂物的直径为0.2～0.6 μm.焊接过程中,氧化物冶金钢CGHAZ的有益夹杂物诱导针状铁素体多维形核并促进感生形核,CGHAZ针状铁素体互相连锁交织,晶粒明显细小,氧化物冶金钢CGHAZ的显微组织具有自身细化的能力.     

X80管线钢焊接热影响区的韧性分析

X80管线钢在焊接过程中,热影响区由于受到焊接过程热的作用,其组织和性能会发生较大的变化.韧性是天然气长输管线的重要性能,采用热模拟技术、现代工程测试手段和显微分析方法,分析了不同热输入参数下X80管线钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)韧性(夏比冲击功和CTOD)的差异及其原因.在一定范围内,较高焊接热输入下CGHAZ的韧性比较低热输入下CGHAZ的韧性明显高,超过一定范围,随着热输入的增加韧性激剧下降.造成不同热输入下韧性差异的根本原因是由CGHAZ显微组织的差异引起的.较低的热输入下CGHAZ中产生了一定量的低碳马氏体,从而导致韧性较差.     

大线能量焊接船体钢的研究

大线能量焊接时由于高温停留时间长、相变冷却速度慢,焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大,得到侧板条铁素体为主的组织,韧性恶化。降低钢中的C含量及碳当量(Ceq)、细化焊接热影响区奥氏体晶粒尺寸以及改善焊接热影响区的组织是发展大线能量焊接用钢的主要技术措施。"氧化物冶金"技术利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢最有效的技术途径。实验结果表明:Ti-Mg复合处理明显细化钢中氧化物颗粒尺寸,促进了晶内针状铁素体形核,在100～200kJ/cm的大线能量焊接条件下粗晶热影响区得到针状铁素体为主的组织,-20℃冲击功达到350J。     

S690QL热模拟焊接热影响区组织及韧性研究

利用热模拟技术研究了焊接热循环对高强钢S690QL焊接热影响区的组织和韧性的影响,重点分析了一次及二次热循环下淬火粗晶区(CGHAZ)组织转变与韧性的关系.结果表明,一次热循环下CGHAZ韧性严重恶化,其值接近S690QL韧性指标下限值,该区随t8/5不同所形成的粗大板条马氏体、富碳淬硬相及上贝氏体组织是致使低温韧性恶化的主导因素,而CGHAZ区段内原奥氏体晶粒大小随峰值温度的梯度变化对该区韧性影响程度较小,不同峰值温度下的二次热循环对原一次CGHAZ的组织及碳化物析出形态有所改变,进而对韧性影响不一.     

Ni9钢焊接热影响区低温韧性的研究

采用焊接热模拟技术、-196℃示波冲击试验、金相显微分析、透射电镜分析技术考察了Ni9钢焊接热影响区粗晶区（CGHAZ）的低温韧性及其与焊接热循环的关系。结果表明，焊接热循环次数以及二次焊接热循环的峰值温度是影响其CGHAZ低温韧性的主要工艺因素；二次热循环在适当的峰值温度作用下促使钢原焊接粗晶区组织分解，并在晶界位置获得部分富Ni回转奥氏体，是原焊接粗晶区低温韧性得以改善和提高的组织成因。     

焊接热过程和冶金过程

利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟粗晶热影响区（CGHAZ）焊接热循环,研究了大热输入条件下不同石油储罐用钢的粗晶区组织、韧性及其变化规律。结果表明,各钢粗晶区组织均以贝氏体为主,但由于铁索体、粒状贝氏体等组织的比例差异,韧性差别较大。同时,随着M-A组元面积分数的增加,韧性也呈下降趋势,二者均为先降之后维持较低值。     

焊接热过程和冶金过程

利用Gleeble-3800热模拟试验机模拟粗晶热影响区（CGHAZ）焊接热循环,研究了大热输入条件下不同石油储罐用钢的粗晶区组织、韧性及其变化规律。结果表明,各钢粗晶区组织均以贝氏体为主,但由于铁索体、粒状贝氏体等组织的比例差异,韧性差别较大。同时,随着M-A组元面积分数的增加,韧性也呈下降趋势,二者均为先降之后维持较低值。     

含Al超细晶粒钢焊接热影响区组织转变的热模拟

为改善超细晶粒钢焊缝热影响区(HAZ)组织软化问题,对不同Al含量的Fe-Mn-Si超细晶粒钢进行了热模拟研究.结果表明,在一定冷速条件下,此类钢随Al元素添加量的变化,组织从上贝氏体转变为无碳化物贝氏体,且随Al含量的不同,无碳化物贝氏体中残留奥氏体含量及其形态存在明显变化.另一方面,适当Al含量可增加此类钢种焊接条件下贝氏铁素体的形核数量,造成晶粒细化.残留奥氏体相数量与形态变化及晶粒细化是含Al超细晶粒钢HAZ区韧性提高的根本原因.     

焊接热输入对低合金高强度船板钢热影响区组织和性能的影响

以低合金高强度船板钢为研究对象,分析焊接热输入对粗晶热影响区(CGHAZ)组织及力学性能的影响。结果表明,当热输入较小时,粗晶热影响区组织为板条马氏体、板条贝氏体和少量针状铁素体,硬度和冲击韧性都较高;当热输入为100 kJ/cm时,组织为板条贝氏体、粒状贝氏体和大量由原奥氏体晶界向晶内生长的铁素体;随着热输入的增加,板条贝氏体逐渐减少,粒状贝氏体增加,且组织不断粗化,硬度和冲击韧性逐渐降低;当热输入为250 kJ/cm时,组织主要是粒状贝氏体、由晶界向晶内生长的铁素体和晶界铁素体,此时的CGHAZ组织与热输入较小时相比发生了明显的粗化,冲击韧性进一步降低。     

热模拟微钙C-Mn钢焊接热影响区的组织及其对韧性的影响

分别研究了微钙C-Mn钢中分布的弥散的热稳定的第二相CaO粒子对焊接热影响粗晶区(CGHAZ)奥氏体晶粒的细化效果和CGHAZ显微组织中的M-A组元对冲击韧性的影响.研究结果表明:热稳定的第二相CaO粒子对焊接CGHAZ奥氏体晶粒的细化效果显著;当冷却速度较快时M-A组元主要以长条状分布,使材料的韧性降低,当冷却速度慢时M-A组元为颗粒状CGHAZ韧性较低,当中等冷却速度时M-A组元由长条状向颗粒状过渡CGHAZ韧性较好.     

大线能量焊接DH36钢焊接热影响区组织与性能研究

利用双丝埋弧焊接试验,对比分析了传统DH36钢和大线能量焊接DH36船板钢焊接热影响区的组织与性能。结果表明,利用新型的Ti处理技术生产的大线能量DH36钢母材具有良好的强韧性和大线能量焊接性。经大线能量(100 kJ/cm)焊接后,传统DH36钢焊接热影响区低温韧性显著降低,不能满足指标要求(34 J)。大线能量DH36船板钢在50 kJ/cm和100 kJ/cm热输入焊接时均表现出良好的低温韧性,-20℃冲击功大于100 J。同传统的DH36钢相比,大线能量DH36钢焊接接头出现了软化区,但接头强度并未显著下降。总体上大线能量焊接DH36钢优越性在于:大线能量焊接时,焊接热影响区主要得到大量交错排列的晶内针状铁素体组织,热影响区硬度降低,低温韧性显著提高。     

储罐用610 MPa大热输入高强钢焊接接头性能及组织研究

研究了储罐用610 MPa级大热输入高强度钢板采用气电立焊和埋弧横焊焊接对接接头的组织及性能.结果表明,焊接对接接头的拉伸强度、低温冲击和冷弯性能优良,性能指标富余量大,淬硬倾向小,钢板完全可以应用于10万立方米及以上大型石油储罐的建造.储罐用610 MPa级大热输入高强度钢板焊接热影响粗晶区组织比母材组织有所粗化,以板条贝氏体和粒状贝氏体为主,基体和晶界存在少量形状较为圆滑的M-A岛.钢板中存在大量的TiN粒子有效钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核,抑制了焊接热影响区组织粗化和先共析铁素体、粗大M-A岛的形成,是保证610 MPa大热输入高强钢焊接性能的关键.     

微合金钢焊接热影响区的再热脆化问题

采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜及焊接热模拟技术研究了焊后热处理温度对Nb、V、Ti微合金钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和性能的影响.结果表明,Nb、V、Ti微合金钢的CGHAZ经焊后热处理后存在再热脆化的现象,为了改善热影响区的韧性,应该选取较低的焊后热处理温度.焊后热处理过程对冲击性能的影响主要与钢中的析出粒子有关.     

800 MPa级低合金钢焊接热影响区韧性的研究

利用Gkeble-1500热模拟机对弛豫-析出-控制相变(RPC)得到的低合金钢进行不同焊接工艺下的热模拟实验，研究了激光焊接条件下热影响区粗晶区(CGHAz)组织、韧性及其变化规律．结果表明，CGHAz组织为粒状贝氏体；CGHAZ韧性随800-500℃冷却时间￡8／5的增大先增大然后减小，当t8／5为3—8s时，-40℃ CGHAZ冲击吸收功远高于母材的冲击吸收功，表明在合适的激光焊接条件下，激光焊接CGHAZ可获得很好低温韧性．考虑马氏体-奥氏体(M—A)组元平均宽度、总量、分布、形态对粒状贝氏体韧性的综合影响，提出了M—A组元韧性参数的概念，并利用M—A组元韧性参数阐述了CGHAZ韧性随t8／5的变化规律．     

焊接热输入对天然气储罐用钢接头冲击韧性的影响

以9Ni钢为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟试验机制备了经不同热输入焊接热循环的粗晶热影响区(CGHAZ)样品,研究了t_(8/5)对高Ni天然气储罐用钢粗晶热影响区低温韧性的影响。利用SEM观察了不同t_(8/5)样品的冲击断口形貌,采用光学显微镜观察了热影响区的显微组织和Packet结构的形貌。结构表明,随着t_(8/5)的增加,试验钢焊接热影响区粗晶的韧脆转变温度降低,组织中出现粒状贝氏体,使马氏体形成的空间减小,细化了晶粒,提高了高Ni钢的低温韧性。     

Mn对船板钢大热输入焊接CGHAZ组织性能的影响

采用焊接热模拟的方法研究了Mn元素含量对EH36船板钢焊接粗晶区组织与性能的影响.结果表明,Mn含量对EH36钢大热输入焊接粗晶区的低温韧性存在显著影响.Mn元素含量较高(1.58%)或较低(0.56%)时,粗晶区的低温韧性均差.当Mn含量等于1.20%时粗晶区的低温韧性最高.Mn含量对EH36钢大热输入焊接粗晶区的组织同样存在显著影响.Mn含量较低(0.56%)时,粗晶区的主要组织为粗大的先共析铁素体,其宽度约为30μm;而Mn含量较高(1.58%)时,粗晶区组织则以硬质相M-A岛状组织为主.先共析铁素体和硬质相M-A岛状组织共同决定着船板钢焊接粗晶区的韧性.