改进型T23钢的再热裂纹敏感性

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了T23钢及4组改进型T23钢CGHAZ的微观组织,采用Gleeble热模拟及高温缓慢拉伸的方法评判T23钢和4组改进型T23钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的再热裂纹敏感性。探讨了再热裂纹敏感性的影响因素,分析了改进型T23钢再热裂纹敏感性改善的原因。结果表明,晶粒尺寸、晶界和晶内析出相以及晶内固溶元素均对再热裂纹敏感性有较大的影响。与T23钢相比,成分改进后的T23钢CGHAZ的微观组织得到了优化,晶界晶内强度差减小,再热裂纹敏感性得到改善。     

高温时效对T23钢粗晶热影响区显微组织及再热裂纹敏感性的影响

利用热模拟机制备T23钢粗晶热影响区(CGHAZ)试样,对其进行650℃、0～48 h时效实验,对时效前后的试样进行高温短时蠕变破断实验,评价其再热裂纹敏感性,采用OM、SEM、TEM+EDS等手段分析CGHAZ在时效过程中的显微组织演变,对断口形貌及断口附近显微组织进行观察,分析合金元素在晶界附近的分布,揭示T23钢CGHAZ形成再热裂纹的机理,探究时效改善再热裂纹敏感性的原因.结果表明,T23钢CGHAZ在焊态下为马氏体/贝氏体混合组织,硬度较高;经650℃时效后组织发生回复及再结晶,位错密度下降,亚晶粒(板条)尺寸增大,M23C6、M7C3和MX碳(氮)化物等在晶内、晶界逐渐析出,硬度逐渐下降.焊态CGHAZ对再热裂纹敏感,时效后CGHAZ的再热裂纹敏感性下降;当时效时间超过24 h时,对再热裂纹不敏感.焊态CGHAZ产生再热裂纹主要是由于M23C6在晶界析出长大,导致晶界形成软化区,并促进孔洞的形成,减弱了晶间结合力.时效使不稳定的CGHAZ组织发生预先转变,碳化物大量析出,基体发生回复与再结晶,降低了晶内强度,同时晶界附近合金元素贫化消除,晶内和晶界强度的差异减小,塑性变形能力明显提升,故再热裂纹敏感性降低.CGHAZ时效后的硬度与再热裂纹敏感性有一定的对应关系,当硬度高于250 HB时对再热裂纹敏感,硬度低于250 HB时对再热裂纹不敏感.     

热处理温度对长期服役T23钢CGHAZ微观组织的影响

以服役时间超过6×10⁴ h的T23水冷壁管对接接头作为研究对象,对焊接接头进行不热处理(焊态)、520℃×1 h,580℃×1 h,650℃×1 h,720℃×1 h及760℃×1 h等6种不同参数的热处理试验。为研究不同热处理后粗晶热影响区(CGHAZ)微观组织变化,分析合金碳化物在晶界的分布规律,同时探索CGHAZ再热裂纹形成原因与析出物之间的内在联系,重点对粗晶区进行了显微硬度分析、金相组织分析、扫描电镜形貌分析及能谱分析。结果表明,焊态T23钢CGHAZ为粗大板条马氏体与贝氏体的混合组织,经测算最大晶粒尺寸约100μm,大部分晶粒尺寸30～50μm;在580℃热处理时,由于晶粒细化及析出物在晶内弥散强化作用,CGHAZ出现了二次硬化现象,根据再热裂纹形成理论,此时晶内强度与晶界强度差较大,应力松弛主要集中于晶界,CGHAZ产生再热裂纹的倾向较大;在720℃热处理时,在CGHAZ晶界位置出现了密集孔洞及合金碳化物,并且空洞与合金碳化物之间存在伴生关系,但短时间内孔洞在后续正常服役条件(560～600℃)下能否发展成为再热裂纹有待商榷。     

低碳贝氏体钢焊接热影响区中不同亚区的组织特征与韧性

根据焊接热影响区中不同亚区的热循环特征对低碳贝氏体钢进行了焊接热模拟实验.采用示波器载荷冲击试验机检测焊接热模拟试样的冲击韧性,结合OM,SEM,TEM以及EBSD技术对模拟显微组织的观察,分析了不同亚区的显微组织特征与冲击韧性之间的关系.结果表明,当冷却时间t_(8/5)=30 s时,各亚区的裂纹形核功相差并不太大,其值在40—70J之间.细晶区(FGHAZ)具有良好的止裂能力,裂纹扩展功高达122 J;而部分相变区(ICHAZ)和粗晶区(CGHAZ)的裂纹扩展功较小,分别为51.8和17 J.随t_(8/5)的延长,各亚区的裂纹形核功和扩展功均下降,其中CGHAZ的裂纹形核功和FGHAZ的裂纹扩展功的下降最为显著.不同冷却速率下,M-A组元尺寸和形态的变化是影响裂纹形核功的重要因素.对于裂纹扩展功来说,高冷却速率下,具有高密度大角晶界的FGHAZ具有良好的抗裂纹迅速扩展的能力,但当冷却速率降低,由于原始奥氏体晶粒长大而使裂纹扩展功下降.ICHAZ有效晶粒尺寸不均匀,并随冷却速率的降低,晶粒尺寸明显增大,裂纹扩展功下降.而在CGHAZ中原始奥氏体晶粒显著粗化,大角晶界密度的下降导致裂纹扩展功降低;随冷却速率...     

大热输入焊接用钢的焊接粗晶热影响区韧性提升方法研究

通过研究焊接热影响区(HAZ)冲击功分布图,提出大热输入焊接用钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)韧性提升的新方法,即在峰值温度不变的条件下,将焊接CGHAZ中晶界铁素体(GBF)和大量针状铁素体(AF)组织改变成细晶热影响区(FGHAZ)多边形铁素体(PF)组织,并消除CGHAZ中破坏韧性的侧板条铁素体(FSP)组织。以对比Ti-V-N与Al-Ti-V-N微合金焊接用钢焊接CGHAZ组织和韧性为基础,探讨了Al-Ti-V-N钢焊接CGHAZ中PF转变条件、形核机制,认为微米级氧化夹杂物是诱导焊接CGHAZ中大量PF形核的关键,纳米级碳氮化物是拖曳、钉扎奥氏体与铁素体晶界的关键,两者的有效配合保证了焊接CGHAZ中大量PF组织生成,从而大幅提升焊接CGHAZ的低温冲击韧性。     

超超临界锅炉水冷壁T23/12Cr1MoV异种钢焊接接头焊后热处理裂纹分析

分析了T23/12Cr1MoV异种钢焊接接头焊后热处理裂纹的宏观和微观特征、断口形貌及接头的显微组织,测试了接头的硬度分布,在此基础上讨论了裂纹的性质及形成原因,并提出了防止裂纹的措施。结果表明,裂纹启裂于T23钢侧焊趾部位,沿粗晶粒热影响区(CGHAZ)晶界扩展,为典型的再热裂纹。焊后热处理明显降低了异种钢焊接接头两侧热影响区的硬度,T23钢侧CGHAZ产生再热裂纹与其在焊后热处理过程中晶界析出碳化物有关,其析出促进了孔洞的形成。在焊后热处理前,对异种钢焊接接头进行一次550 ℃×1 h的中间热处理有利于抑制再热裂纹的产生。     

焊后热处理对T23钢热影响粗晶区微观组织的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机和热处理炉对T23钢进行了焊接热模拟和焊后热处理试验,并运用金相、硬度、扫描电镜试验,研究了不同的焊后热处理温度对T23钢热影响粗晶区(CGHAZ)微观组织的影响.结果表明,焊态热模拟CGHAZ组织类型主要是板条马氏体和贝氏体的混合组织,具有很高的硬度.随着热处理温度的提高,CGHAZ晶粒趋于细化,硬度逐渐降低.但在700℃下,晶界出现了微孔洞和含W碳化物,硬度剧烈升高,应避免在此温度进行热处理.最后确定T23钢合理的焊后热处理为750℃×2h,可以获得良好的强韧性匹配.     

P92钢Ⅳ型开裂的显微组织变化

首先分析了P92钢焊接接头的显微组织和硬度分布,然后利用不同时间的P92钢焊接接头持久试验,分析了接头的蠕变损伤演化.结果表明,在650℃和70MPa下,经历3000h的持久试验后,P92钢焊接接头各微区均未发生明显的蠕变损伤;当持久试验时间超过4032h后,在细晶区(FGHAZ)和临界区(ICHAZ)内出现了大量的蠕变空洞,而粗晶区(CGHAZ)和焊缝金属中未出现蠕变空洞;当持久试验时间达到7000h后,细晶区和临界区中的蠕变空洞长大,并有相互连接的趋势;当试验时间达到7026h后,持久试样发生了脆性蠕变断裂,断裂位置在热影响区内,为典型的IV型蠕变开裂.     

织构及晶界取向差对2.25Cr-1.6W钢焊接接头裂纹扩展的影响研究

以2.25Cr-1.6W常见的焊接接头冷裂纹及再热裂纹作为研究对象,采用扫描电镜(SEM)及背散射衍射(EBSD)分别研究织构对冷裂纹的影响,以及晶界取向差对再热裂纹的影响。结果表明,不同晶体取向的柱状晶产生了较大的应变集中,导致主裂纹扩展发生了大的角度转变。相变织构也即微结构,对冷裂纹具体的扩展路径影响很大。对于再热裂纹而言,空洞和微裂纹优先形成在大角度晶界上。随着粗晶热影响区温度梯度和应力带来的塑性变形的增加,大角度晶界所占比例增加,这有利于再热裂纹的形核和扩展。     

温度对P92耐热钢高温水中应力腐蚀开裂行为的影响

在高温水环境中采用线性伏安法和慢拉伸试验法,分别研究了温度对国产P92钢点蚀形核及应力腐蚀开裂的影响规律。线性伏安法结果表明:随着温度的提高,P92钢在水中的耐腐蚀性能逐渐降低,晶界处点蚀形核数增多;慢拉伸试验结果表明,P92钢在试验条件下具有应力腐蚀开裂敏感性和动态应变时效(DSA)倾向,且随温度升高增强。通过扫描电镜(SEM)对试样断口截面及侧面形貌进行分析,结果表明随着温度的升高,断口侧面应力腐蚀裂纹以沿晶形式向内扩展,断口边缘呈明显脆性断裂特征。     

EFFECT OF CREEP FRACTURE TOUGHNESS ON CRACK INITIATION AND GROWTH

本文研究了蠕变断裂韧性对二种低合金耐热钢蠕变裂纹开裂和扩展的影响。试验表明:随着蠕变断裂韧性提高,抗蠕变裂纹开裂和扩展能力增加。材料呈韧性或脆性状态时,蠕变裂纹萌生和扩展过程不同。韧性状态时,裂纹为穿晶和晶界二种混合形式:穿晶裂纹可在晶内碳化物处发生,或在晶界上形核后向晶内扩展,晶界裂纹仍是由晶界上空洞形成和相互连接而成,裂纹可沿晶界和晶内扩展,但不连续。脆性状态时,裂纹沿晶界发生,它是由晶界形成空洞和相互连接而成,扩展仅沿晶界发生。     

蠕变断裂韧性对裂纹开裂和扩展的影响

本文研究了蠕变断裂韧性对二种低合金耐热钢蠕变裂纹开裂和扩展的影响。试验表明:随着蠕变断裂韧性提高,抗蠕变裂纹开裂和扩展能力增加。材料呈韧性或脆性状态时,蠕变裂纹萌生和扩展过程不同。韧性状态时,裂纹为穿晶和晶界二种混合形式:穿晶裂纹可在晶内碳化物处发生,或在晶界上形核后向晶内扩展,晶界裂纹仍是由晶界上空洞形成和相互连接而成,裂纹可沿晶界和晶内扩展,但不连续。脆性状态时,裂纹沿晶界发生,它是由晶界形成空洞和相互连接而成,扩展仅沿晶界发生。     

12Cr1MoVG钢再热器管焊接接头断裂原因分析

某12Cr1MoVG钢低温再热器管出口焊接接头运行7000 h后发生断裂,对其形貌、组织及硬度进行了分析。结果表明,焊接接头开裂出现在熔合区,沿晶界有微裂纹,断口呈冰糖状脆性沿晶断裂特征;同时,焊缝硬度偏高,易形成局部应力集中。结合裂纹产生的原因及特征,确定该焊接接头裂纹为再热裂纹。     

高温高应力状态下TP347H钢焊接接头断裂行为

通过理化分析、裂纹形貌观察、应力测量和计算,研究了高温高应力状态下服役的TP347H钢焊接接头裂纹性质及其产生机理。结果表明,裂纹起源于接头热影响区(HAZ)或近HAZ的母材高应力区;裂纹区域可观察到宏观裂纹、微裂纹和孔洞3种不同缺陷形貌;宏观裂纹方向与最大应力方向基本垂直,微裂纹基本相互平行;裂纹断面具有冰糖状脆性断口特征。根据裂纹产生的位置、过程和形貌特征,确定该裂纹为一种低塑性蠕变裂纹,其与传统的TP347H钢接头再热裂纹存在差异。该裂纹产生机理为高应力导致的NbC晶内析出强化。高应力下的应变作用增加位错密度,产生大量形核区, Nb C的析出量增加,高温下材料的晶内强度得以提高,使塑性变形与滑移集中于晶界,最终导致材料发生低塑性蠕变开裂。     

Q690CFD高强钢焊接热影响区的断裂韧性

选用Gleeble-1500试验机模拟了两种成分Q690CFD高强钢的焊接粗晶热影响区(CGHAZ),测试了CGHAZ的冲击韧性,并通过三点弯曲试样,测试了CGHAZ的CTOD特征值. 利用SEM对CTOD试样断口及近断口区裂纹扩展行为进行了分析. 结果表明,示波冲击止裂功及CTOD特征值δm/c/u(8)随温度降低呈明显下降趋势;将CTOD特征值δm用Boltzmann函数拟合后所得脆韧转变温度与示波冲击变化规律相对应;两种成分钢的CTOD失稳裂纹扩展路径与近断口区组织亚结构中大角度晶界和M/A分布位置有关.     

新β型Ta-TiAl合金的高温开裂行为

利用Gleeble-3800 型热模拟试验机对铸态TiAl-3Ta-x(Cr, W)合金进行了等温热压缩试验,研究了该合金在1150～1300 ℃及 0.1～1 s~(-1)应变速率下的高温变形后的开裂机理。结果表明:铸态合金表面开裂主要以 45°剪切开裂和纵向自由表面开裂为主,但起裂位置不同;合金的热变形损伤以及开裂行为对热加工参数极为敏感,且其开裂程度随着变形温度的降低、应变速率的增大以及变形量的增加而变化。合金在高温高应变速率下热变形,易在晶界附近形成高密度位错、变形位错与滑移带等微缺陷,并在进一步变形中形成微裂纹。微裂纹沿着β晶界、α_2/γ片层内、相邻晶粒之间、晶界与晶内等位置形核。     

T23低合金耐热钢再热裂纹敏感性研究

试制了4种改进型即改变了碳、钨、钼、铬和铌含量的T23低合金耐热钢。试验用钢经锻造和轧制后,进行了1 060℃正火和770℃回火。检测了改进的T23钢和原T23钢的再热裂纹敏感性、拉伸性能和显微组织。结果表明:改进型T23钢的再热裂纹敏感性均小于原T23钢,并且其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均满足ASME要求。改进型T23钢中,含0. 045%C、2. 640%Cr、0. 630%Mo、0. 440%W和0. 020%Nb(质量分数)的D钢的再热裂纹敏感性最小,屈服强度和抗拉强度最高,分别为637和720 MPa。碳、铬、钨、钼和铌改善T23钢的再热裂纹敏感性的机制为:这些元素影响晶内MX析出相的数量、晶内的固溶强化以及晶界M_(23)C_6析出相的数量,从而改变晶内、晶界的强度差进而影响再热裂纹敏感性。     

双道次激光电弧复合焊热影响区微观组织与冲击韧性

采用焊接热模拟技术制备了低合金高强钢双道次激光电弧复合焊热影响区的均匀化组织试样,研究了二次峰值温度对热模拟试样微观组织和韧性的影响. 结果表明,未转变粗晶区为粗大的板条马氏体,晶粒尺寸在84 ~ 98 μm之间. 超临界再热粗晶区为细小的板条马氏体,晶粒尺寸为15.7 ~ 19.2 μm. 临界再热粗晶区为晶界和亚晶界分布有块状M-A组元的板条马氏体. 亚临界再热粗晶区组织为板条马氏体,晶粒尺寸在79 ~ 88 μm之间. 示波冲击试验结果表明,临界再热粗晶区试样抵抗裂纹形成能力最低,临界再热粗晶区和未转变粗晶区试样抵抗裂纹扩展能力最差.     

600 MPa 级冷压桥壳钢 CGHAZ 组织性能及抗疲劳特征

为优化600 MPa级冷压桥壳钢的成分与组织性能,进一步提高车桥的疲劳服役寿命,利用热模拟试验机预制了桥壳钢的焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织,采用示波冲击法得到了CGHAZ的冲击韧性,通过维氏硬度计考察了CGHAZ的组织软化特征,通过电液伺服疲劳试验机测试了CGHAZ的疲劳裂纹扩展速率,利用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、高温激光显微镜(HTLM)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)研究了CGHAZ的组织演变,M/A的形态,大角度晶界分布和疲劳二次裂纹的扩展及其走向. 结果表明,采用Nb-V成分体系的桥壳钢脆韧转变温度低于?20 ℃. 当t_8/5 ≤ 15 s时粗晶区组织不发生软化且疲劳二次裂纹在大角度晶界处发生明显偏转,其疲劳裂纹扩展速率相对Mn-Ti系和Ti-Nb系最低.     

微钙钢中第二相粒子对焊接CGHAZ奥氏体晶粒度及强韧度的影响

通过向碳素钢中添加微量钙元素,在钢中形成弥散的热稳定的第二相含钙的氧化物粒子.利用扫描电镜、光学电镜、系列冲击试验和显微硬度测试等检测方法,对微钙钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织、奥氏体晶粒度及强韧度进行了研究.结果表明,弥散分布的含钙的氧化物粒子,钉扎了焊接热循环过程中CGHAZ的奥氏体晶界迁移,限制了奥氏体晶粒的长大,获得较细的焊接CGHAZ晶粒度,进而改善了微钙钢焊接CGHAZ的强韧度.