Mn/Ni/Mo配比对K65管线钢焊缝金属组织与力学性能的影响

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出适用于低温服役环境下的高强高韧管线钢埋弧焊丝,并应用于30.8 mm厚K65管线钢现场焊接实验.结果表明,焊缝金属屈服强度达到583~689 MPa,抗拉强度达到714~768 MPa,-40℃冲击功均在90 J以上,焊缝具有优异的强韧性匹配.焊丝直径为4.0 mm,适用于四丝双面埋弧焊,效率高,且热影响区(HAZ)低温韧性优异(-40℃冲击功100 J).采用OM,TEM和Le Pera方法对焊缝金属组织的观察表明,焊缝组织主要为精细的针状铁素体、少量的先共析晶界铁素体、侧板条铁素体和弥散分布的细小马氏体/奥氏体(M/A)岛状颗粒.焊缝金属中0.2%Mo可以有效抑制先共析晶界铁素体及侧板条铁素体的生成,晶粒细化作用显著.Mn和Ni的适量增加会促进针状铁素体的形成,显著提高焊缝金属低温韧性.但Mn,Ni配比不当而超过某个范围时将会导致马氏体或其它低温相变产物形成,削弱低温韧性.当K65焊缝金属中含(1.5%~2.0%)Mn,(0.9%~1.2%)Ni,(0.2%~0.25%)Mo时,可以使其具有高强度的同时低温冲击韧性优异,且在Mn与Ni配比含量不越过马氏体形成线(Ms线)的前提下,可以采用加Mn减Ni的方法配比其合金含量.     

低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝研制

设计了NiMoTiB体系实芯焊丝用于低温管线K65热煨弯管的埋弧焊接,并采用φ4.0 mm焊丝、双面四丝埋弧焊开展了壁厚30.8 mm直缝管试制,然后利用热煨弯制工艺制成弯管,并分别测试了直缝管和弯管的焊缝金属微观组织及力学性能.结果表明,焊态直缝管焊缝组织以针状铁素体为主,以及少量贝氏体及马氏体-奥氏体岛（M-A）;焊缝金属抗拉强度670 MPa,-40℃冲击吸收功为162 J.经过淬火+回火处理的热煨弯管焊缝主要由块状铁素体和尺寸1~5 μm的退化珠光体组成;焊缝金属抗拉强度665 MPa,-40℃冲击吸收功84 J,能够满足低温管线钢K65的标准要求.     

加热温度对X100热煨弯管钢组织和性能的影响

采用热模拟试验、力学性能测试及显微分析技术研究了加热温度对X100热煨弯管钢组织和强韧性的影响.结果表明:随着加热温度的升高,X100钢的强度呈现增加的趋势,而冲击韧性为下降的趋势.在950～1050℃的加热温度范围内,试验钢获得了以贝氏体铁素体和粒状贝氏体为主的组织形态,由于贝氏体铁素体和粒状贝氏体的微观组织结构为细小的、多位向分布和高位错密度的铁素体板条束,因而钢获得了较好的强韧性配合.当加热温度高于1050℃时,试验钢中贝氏体铁素体的晶粒尺寸明显长大,韧性明显下降.当加热温度低于950℃时,试验钢显微组织出现部分多边形铁素体,从而使得试验钢的强度降低.     

焊接方法对9Ni钢焊缝金属低温韧性的影响

用手工电弧焊、埋弧焊两种焊接方法分别对9Ni钢板进行对接焊,通过冲击试验对焊缝金属的低温冲击韧性进行了研究,利用金相显的影响微镜、扫描电镜、透射电镜、EBSD等科研仪器分析和对比了两种焊接方法对焊缝金属的组织、晶粒尺寸及晶界角度特征。试验结果表明:采用手工电弧焊、埋弧焊施焊的焊缝金属在-196℃的平均冲击吸收功分别为86.7和116 J,埋弧焊焊缝金属的冲击吸收功较高。手工电弧焊、埋弧焊焊缝金属的组织均为奥氏体和析出相组成,手工电弧焊的焊缝金属的结晶形态呈树枝状,埋弧焊焊缝金属的结晶形态为胞状树枝晶,偏析分散。手工电弧焊、埋弧焊焊缝金属中奥氏体平均晶粒尺寸分别为132.16和104.97μm。埋弧焊焊缝金属组织偏析分散、奥氏体晶粒尺寸较小是其低温冲击吸收功升高的主要原因,同时埋弧焊焊缝金属中大角度晶界数量的增加也是导致其韧性增加的原因。     

热处理工艺对9Ni钢组织和低温韧性的影响

对9Ni钢进行三种热处理工艺试验,分别为两次淬火+双相区淬火+回火（RLT）、淬火+双相区淬火+回火（QLT）、淬火+回火（QT）。采用X射线衍射仪、扫描电镜及多功能内耗仪等对不同工艺下9Ni钢的组织和低温韧性进行分析研究。结果表明,9Ni钢经QT处理后组织为马氏体+逆转奥氏体;经RLT和QLT处理后,组织中的马氏体变得细小,逆转奥氏体含量增加,并有23%左右的铁素体生成。RLT工艺下试验钢在－196 ℃下的低温冲击吸收能量最高,达到188 J,此时测得的逆转奥氏体含量也最多,为8.90%。RLT工艺下增韧归因于：晶粒细化;增加了逆转奥氏体形核点,逆转奥氏体含量增加,马氏体基体得到净化;铁素体组织粗化。     

热处理对5Ni铸钢显微组织和低温韧性的影响

试验了三种热处理方式（ＱＬＴ、ＱＴ、ＬＴ）对５Ｎｉ铸钢组织及低温韧性的影响。结果表明，经ＱＬＴ、ＱＴ处理的钢组织均以铁素体为主，经ＱＬＴ处理的钢由于残余奥氏体稳定性好，分布均匀，故其低温韧性最佳（适在－９５℃下应用），ＱＴ处理的次之；ＬＴ处理的钢组织为板条状马氏体，只适在－４０℃以上使用。     

国产06Ni9DR 钢焊接热影响区组织和低温韧性

采用扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)和焊接热模拟技术,研究了单次热循环不同峰值温度对国产06Ni9DR 钢焊接热影响区(HAZ)显微组织和低温冲击韧性的影响. 结果表明,06Ni9DR 钢HAZ的-196 ℃冲击吸收能量均低于母材,HAZ整体发生了脆化. 粗晶区脆化最为严重,原因是原始奥氏体晶粒粗大及其导致的有效大角度晶界较少,残余奥氏体量少且不稳定,以及较大的位错密度和粗大马氏体的存在. 晶界呈链状分布的大块逆转奥氏体和M-A组元的存在导致回火区脆化程度仅次于粗晶区. 细晶区和不完全脆化区的韧性低于母材,主要是因为淬火马氏体的存在和残余奥氏体的低温稳定性差.     

Mo含量对大热输入下焊缝金属组织及冲击韧性的影响

使用单道次垂直气电立焊和药芯焊丝在Q235钢板上制备了不同Mo含量的焊缝熔敷金属,研究了Mo含量对大热输入焊缝金属组织与冲击韧性的影响。结果表明:在大热输入焊接条件下,焊缝金属的奥氏体晶内形成了大量以微细夹杂物为核心的细密状针状铁素体,使焊缝金属具有较高的低温冲击韧性。随着Mo含量的增加,晶内针状铁素体晶粒尺寸减小,焊缝金属的低温冲击韧性增大,当Mo含量进一步提高至0.81%时,形成了大量粒状贝氏体组织,恶化了焊缝金属的低温冲击韧性。     

大口径厚壁X80热煨弯管环焊缝焊接工艺及组织性能

采用焊条电弧焊和组合自动焊工艺进行了X80级直管对热煨弯管环焊缝的焊接,通过环焊缝冲击韧性、微观组织观察,研究了不同工艺条件下环焊接头性能,并对直管和热煨弯管两侧热影响区性能进行了分析。结果表明:不同母材化学成分对两侧熔合线的冲击吸收功和焊缝微观组织会产生影响,为了稳定熔合线处的冲击韧性,需保证一定量的奥氏体稳定元素,降低奥氏体相变温度,有利于形成韧性较好的组织。     

低合金钢焊缝金属韧化研究——焊缝显微组织对低温韧性的影响

本文通过Ti—B 微合金化,探讨了低台金钢焊缝金属低温韧性与微观组织、断裂机理之间的关系。配合金相显微镜、扫描电镜及透射电镜的分析,揭示了提高焊缝低温韧性的本质。     

加热温度对X70大变形管线钢热煨弯管组织的影响

采用热模拟方法,对两种不同的X70大变形管线钢进行热煨弯管工艺过程模拟,研究了不同加热温度对其组织的影响规律.结果表明,当加热温度为750～850℃时,组织发生不完全相变,硬度下降;当加热温度为1000～1050℃时,组织为粒状贝氏体和板条状贝氏体铁素体.两种钢的化学成分、轧制工艺和原始组织不同,导致加热后显微组织、晶粒尺寸和硬度的变化趋势不同,二次热加工性存在差异.合理选择母管并将加热温度控制在1000～1050℃时,采用X70大变形管线钢制作热煨弯管可获得具有良好强韧性的显微组织,但其塑形和抗大应变性能难以达到原始母材的水平.     

Mn含量对00Cr22Ni5Mo3Mnx双相不锈钢组织和性能的影响

以00Cr22Ni5M03Mnx双相不锈钢为研究材料,采用金相显微镜、万能拉伸试验机和冲击试验机等手段,研究了Mn含量对00Cr22Ni5M03Mnx双相不锈钢显微组织、力学性能及耐点蚀性能的影响规律.结果表明,奥氏体含量随Mn含量的升高而逐渐增加,在Mn含量为1.5％时,两相比例为1∶1;力学性能随Mn含量的增加先降低后升高;随着Mn含量的增加,耐点蚀性能先增强后减弱;当Mn含量在1.2％～1.5％时,00Cr22Ni5M03Mnx双相不锈钢的综合性能最好.     

含氧量对低合金钢焊缝组织和韧性的影响

综述了含氧量对低合金钢焊缝金属组织及韧性等的影响,随着含氧量的增加,相变开始温度向高温一侧移动;对于Mn-Si-Ti-B系的低、中强度焊缝而言,其组织由粗大的贝氏体变成针状铁素体,进而析出晶界铁素体,导致了韧性由低到高而后再降低的曲线变化.对高强度焊缝而言,随着焊缝金属含氧量的降低,呈现出韧性逐渐提高的趋势；对于低、中强度电渣焊而言,含氧量以控制在0.025％左右为宜,若焊缝中含氧量过低(如≤0.013 6％),会引起焊缝韧性明显下降.     

回火温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响

采用热模拟试验方法、力学性能测试技术及显微分析技术研究了回火温度对X80钢级热煨弯管组织性能的影响规律。结果表明,当回火温度区间为550～650℃时,贝氏体铁素体及粒状贝氏体中板条宽化现象的增强及沉淀强化效应的降低不利于其强度的提高。位错亚结构的变化,Nb、V、Ti的碳、氮化物对位错及亚晶钉扎作用的降低及板条间M-A组元的逐渐分解等组织因素有利于其韧性的提高。当回火温度升高到700℃时,组织中板条宽化现象进一步增强,部分组织发生再结晶而出现多边形铁素体,以及位错密度的降低导致了材料强度和韧性的快速下降。综合考虑X80热煨弯管的强韧性,适宜的回火温度为650℃×1 h。     

稀土氧化物对碱性焊条焊缝组织与低温韧性的影响

在典型碱性结构钢焊条药粉成分基础上,以镧、铈及钇的混合氧化物作为焊条药粉添加剂,设计了六组含稀土氧化物碱性焊条,观察了焊缝显微组织和冲击断口形貌特征,测定了焊缝低温冲击韧性。结果表明,在焊条药皮中适量添加稀土氧化物可细化焊缝金属晶粒,而且有利于形成强韧性较好的针状铁素体组织;适量添加稀土可提高焊缝低温冲击韧性,当焊条药粉中的稀土氧化物添加量为2.0%时,低温冲击韧性相对最好,冲击吸收功为56.66 J,其冲击断口韧窝较密集,韧性断裂特征明显。     

热处理对不同碳含量3.5Ni钢力学性能和低温韧性的影响

利用光学显微镜及SEM进行组织观察,通过拉伸和低温冲击试验研究了热处理对两种不同碳含量3.5Ni钢的力学性能和低温韧性的影响。两种3.5Ni钢热轧板分别经860 ℃×1 h空冷的正火处理和860 ℃×1 h水淬+(580, 610, 640)×1 h回火的调质处理。结果表明:含碳量较高的3.5Ni钢热轧态强度低塑性高,但－100 ℃冲击吸收能量低,经正火处理后试验钢的整体性能降低,而调质处理后强度和低温冲击吸收能量均明显提升,塑性略有降低;含碳量较低的3.5Ni钢热轧态已经具有优异的拉伸性能和低温冲击性能,经热处理后拉伸性能和低温韧性没有得到明显提升。     

回火保温时间对9Ni钢逆转变奥氏体和低温韧性的影响

在线热处理工艺中回火时间对9Ni钢逆转变奥氏体的体积分数和低温韧性有重要影响。用OM,SEM,XRD,EBSD,CVN等方法对不同回火保温时间样品中的逆转变奥氏体含量、分布及其低温韧性进行了研究。结果表明,逆转变奥氏体的体积分数随保温时间的延长先升高后降低,30 min时最高约为4.8%;低温冲击吸收能量(-192℃)在保温60 min时最高为132 J;低温韧性与逆转变奥氏体的体积分数及分布有关。     

Mn含量对Cr25Ni5Mo2Cu3RE双相钢组织和性能的影响

以Cr25Ni5Mo2Cu3RE双相不锈钢为对象,采用金相显微镜、万能拉伸试验机、冲击试验机和恒电位仪分析测试手段,研究了Mn含量对Cr25Ni5Mo2Cu3RE双相不锈钢的显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响规律.结果表明,奥氏体含量随Mn含量的增加先增多后减少,力学性能和耐电化学腐蚀性能随着Mn含量的增加先增大后降低;当Mn含量在0.6％～0.8％时,Cr25Ni5Mo2Cu3RE双相不锈钢的综合性能最好.     

Ni对高强船板钢显微组织及低温韧性的影响

随着用户对高强船板钢低温韧性要求的日益提高，添加适当含量的Ni元素已成为改善其低温韧性的重要手段。研究了TMCP工艺下，高强船板钢中Ni质量分数(0.3%，0.6%，0.9%）对其显微组织及低温韧性的影响。结果表明，随着Ni含量的增加，粒状贝氏体含量增加，大角度晶界比例提高，晶界间渗碳体数量减小，其形貌特征由仿晶界形向弥散分布的岛状转变；高比例的大角度晶界将提高裂纹传播阻力，提高钢板的冲击吸收功；而沿晶界分布的渗碳体会降低晶界间结合力，恶化钢板的低温冲击韧性。为降低生产成本，同时保证高强船板钢-80 ℃条件下的低温韧性，Ni质量分数控制在0.6%较为适宜。     

Ni对高强船板钢显微组织及低温韧性的影响

随着用户对高强船板钢低温韧性要求的日益提高，添加适当含量的Ni元素已成为改善其低温韧性的重要手段。研究了TMCP工艺下，高强船板钢中Ni质量分数(0.3%，0.6%，0.9%）对其显微组织及低温韧性的影响。结果表明，随着Ni含量的增加，粒状贝氏体含量增加，大角度晶界比例提高，晶界间渗碳体数量减小，其形貌特征由仿晶界形向弥散分布的岛状转变；高比例的大角度晶界将提高裂纹传播阻力，提高钢板的冲击吸收功；而沿晶界分布的渗碳体会降低晶界间结合力，恶化钢板的低温冲击韧性。为降低生产成本，同时保证高强船板钢-80 ℃条件下的低温韧性，Ni质量分数控制在0.6%较为适宜。