基于小孔形状的TCS不锈钢激光+GMAW-P复合焊热场模型

为合理描述激光能量在小孔内的分布特征,采用光线追踪法处理光线在小孔内的多次反射和孔壁的Fresnel吸收,对线热源小孔模型做出了改进.根据小孔形状尺寸的计算结果,确定激光焊体积热源的分布参数.将标定后的激光焊体积热源分布参数应用于激光+熔化极脉冲电弧(激光+GMAW-P)复合焊的组合式体积热源模型,对TCS不锈钢复合焊准稳态温度场进行了数值分析.开展了TCS不锈钢复合焊工艺实验,将复合焊焊缝形状尺寸的模拟结果与实测结果进行了对比,验证了所建立的复合焊热场模型.基于小孔形状的复合焊热场模型能较好地模拟TCS不锈钢复合焊温度分布与焊缝成形.利用该模型计算了不同工艺条件下TCS不锈钢焊接HAZ形状尺寸以及HAZ内不同位置处的热循环曲线,分析了TCS不锈钢复合焊的热循环特征,为接头组织与性能的预测分析奠定了基础.     

022Cr18NbTi铁素体不锈钢薄板焊接工艺及接头性能

分别采用大电流快速焊、小电流慢速焊和添加E308L焊丝三种焊接工艺参数,进行了1.5mm厚022Cr18NbTi超纯铁索体不锈钢的直流TIG焊对比试验.对获得的焊接接头进行了金相组织观察及力学性能检测,结果表明,接头热影响区的晶粒尺寸对焊接电流敏感,为了避免焊接HAZ晶粒过分粗化,不但要严格控制焊接热输入,而且要控制焊接电流不可过大;焊接接头的抗拉强度、抗弯强度和硬度等力学性能指标对晶粒度不敏感,韧性和塑性等性能指标对晶粒度敏感.在合理的焊接工艺参数下,完全可以获得合格的022Cr18NbTi不锈钢焊接接头.     

9Ni钢焊接HAZ晶粒长大数值模拟

用Monte Carlo模拟方法研究了超低温用9Ni钢焊接热影响区(HAZ)的晶粒长大。结合焊接试验,建立了9Ni钢焊接HAZ晶粒长大模型,模拟了晶粒生长过程。模拟结果表明,HAZ奥氏体晶粒尺寸平均为70~85μm,与实际对应焊接工艺参数条件下的晶粒尺寸测量结果相吻合。并给出了HAZ存在很陡的温度梯度对晶粒长大起阻碍作用的"热钉扎"效应。研究了焊接工艺参数(焊接热输入和预热温度)对HAZ晶粒尺寸的影响,得出热输入是影响HAZ晶粒尺寸的主要因素。为获得优良的HAZ韧性,在焊接实际生产中需采用较小的热输入。     

铁素体不锈钢焊接热影响区晶粒长大过程模拟

提出一种用Monte Carlo模拟单相合金的热影响区（HAZ）晶粒长大方法,可以将焊接实际时间与模拟过程对应起来,应用有限元方法计算出焊接热循环,并结合晶粒长大的Arrhenius公式,模拟了铁素体不锈钢EB26-1在一定规范下HAZ晶粒的演变情况,模拟结果表明,此方法可以预测HAZ中晶粒的分布以及存在于HAZ中很陡的温度梯度对晶粒长大的阻碍作用。     

Ti-V-Nb微合金钢中的第二相粒子及其对焊接热影响区奥氏体晶粒长大的影响

利用萃取复型技术及焊接热模拟技术研究了Ti—V—Nb微合金钢及热影响区中的第二相粒子及其对HAZ区奥氏体晶粒长大的影响。研究表明，微合金钢中存在大量弥散分布的细小粒子．这些粒子是Ti、Nb、V等元素的碳氮化合物．具有很高的稳定性。在焊接热循环过程中．这些粒子能够显著地阻止奥氏体晶粒长大。焊接热循环峰值温度在1200C以下时，热影响区中的第二相粒子在热循环过程中仅发生轻微的溶解及长大，奥氏体晶粒长大程度很小，且奥氏体晶粒尺寸基本不随焊接热输入(t815)及热循环峰值温度(Tm)的变化而变化。Tm在1250C以上时，热影响区中的第二相粒子显著减少而尺寸显著增大，奥氏体晶粒尺寸随t815及Tm的增大而显著增大。     

焊接热输入对800MPa超级钢焊接接头组织性能的影响

对800 MPa超级钢不同焊接热输入作用下HAZ组织和性能进行了研究.结果表明,800 MPa超级钢在焊接热循环作用下HAZ晶粒明显长大,随着焊接热输入的增大,晶粒长大的趋势越显著;HAZ包含有超低碳贝氏体和细小铁素体等组织,过热区组织在焊接热循环的作用下变化明显,是断裂裂纹的发源地;不同焊接热输入下,整个HAZ的硬度...     

电弧功率对Laser+GMAW-P复合热源焊热场特征的影响

焊接HAZ的热场特征,如HAZ的宽度和焊接热循环的参数等,对焊接接头的组织和性能有重要影响,是决定焊接接头质量的关键因素.本文应用已建立的复合热源焊的组合式体积热源模型,对Laser+GMAW-P复合热源焊的热场进行数值分析,定量研究了不同电弧功率对Laser+GMAW-P复合热源焊热影响区(HAZ)宽度和热循环参数等热场特征基础数据的影响规律,并与单激光焊和单GMAW-焊的情况进行了比较,以期从冶金上揭示复合热源焊的特点.     

脉冲MAG焊工艺方法对铁素体不锈钢热影响区组织性能的影响

由于铁素体不锈钢具有较好的经济性和良好的耐蚀性,其应用领域不断拓展.但铁素体不锈钢在高温加热过程中有晶粒急剧长大的特点,对焊接结构而言,经过焊接热循环的作用,铁素体不锈钢焊接热影响区的韧性将有较大幅度下降,因此必须采取措施加以控制.文中采用Cr12型铁素体不锈钢,研究了脉冲MAG焊与普通MAG焊工艺方法对其热影响区显微组织及力学性能的影响.研究结果表明,采用脉冲MAG焊工艺方法,可减弱焊接热输入对母材热影响区的作用,减小热影响区宽度,提高其低温冲击性能.     

400MPa级新一代钢铁材料焊接热影响区晶粒长大图

新一代钢铁材料将是21世纪的主要结构材料，脉冲MAG焊是适合它的一种传统熔焊方法，为了促进400MPa新一代钢铁材料的焊接性研究及其工程应用，首先根据实测脉冲MAG焊的热循环曲线，确定了400MPa级新一代钢铁材料脉冲MAG焊的焊接热循环方程，并以此为基础建立了焊接HAZ的奥氏体晶粒长大方程和晶粒长大图，通过晶粒篚图，可以预测焊接HAZ各个部位的奥氏体晶粒篚的情况，研究结果表明，400MPa级新一代钢铁材料焊接热影响区的晶粒长大图的预测结果与其热模拟的实测数据吻合很好。     

低合金钢焊缝的针状铁素体微观组织

针对X70管线钢多道焊焊缝金属,利用Gleeble1500热模拟机进行了热模拟试验,对焊缝金属中初生针状铁素体组织及其与非金属夹杂物之间的关系以及经历二次热循环后感生形核的针状铁素体组织进行了SEM及TEM分析.结果表明,针状铁素体边界存在着一层富碳的薄膜,其长大既存在切变转变的特征,同时也伴随着C原子的扩散过程.共感生成的二次针状铁索体是在初生针状铁索体基体的高密度位错处形核并以一定的速度迅速长大到有限的尺寸.初生针状铁素体和共感形核针状铁素体都是在奥氏体晶内形核、长大,都具有细化奥氏体晶粒、提高多道焊焊缝金属和焊接热影响区韧性的作用.     

Analysis of grain growth in hybrid weld HAZ based on the coupled thermo-fluid mode

Accurate calculation of thermal cycles is a prerequisite to model grain growth in the heat-affected zone (HAZ). T improve the computation precision of thermal field and HAZ geometry, a coupled model of heat transfer and fluid flow is developed for laser + GMAW-P hybrid welding of TCS stainless steel. Utilizing computed temperature fields from the coupled model, the evolution of grain structure in the HAZ of TCS stainless steel in hybrid welding is numerically simulated by using a three dimensional Monte Carlo model. Simulation results show that more accurate HAZ grain structure can be obtained based on the coupled model of fluid flow and heat transfer, and the computed grain size distribution agrees well with the corresponding experimental results.     

Prediction of Grain Growth Behavior in HAZ During Gas Tungsten Arc Welding of 304 Stainless Steel

In this study, the thermal cycles and the grain structure in the weld heat-affected zone (HAZ) are predicted. At the first stage, a combined heat transfer and fluid flow model is employed to assess the temperature fields during and after welding of 304 stainless steel and then, the evolution of grain structure is conducted using the predicted temperature distribution and an analytical model of grain growth. The grain sizes of the CGHAZ (coarse grain heat affected zone) achieved from the model are basically in agreement with those obtained from experimental measurement under different heat inputs in the range of 0.33-1.07 MJ/m. Both the experimental data and the calculated results show that the average grain size near the fusion plane is about two to four times larger than the average grain size in the base plate depending on the applied heat input.     

TCS不锈钢焊接接头CTOD断裂韧度试验研究

在TCS不锈钢前期焊接试验中发现其焊接接头热影响区的冲击吸收功值在熔合线附近较低,原因是接头热影响区晶粒粗大所致.为了解TCS不锈钢焊接接头发生脆性裂纹的温度,进行了TCS不锈钢焊接接头CTOD断裂韧度试验研究,试验结果得出了发生脆性裂纹的温度.从试验结果和使用情况得出相应的结论,为今后的进一步研究奠定了基础.     

鞍钢ANS400超细晶粒钢焊接热影响区的冲击韧性

采用焊接热模拟及常规焊接工艺方法对鞍钢产400MPa级超细晶粒钢的焊接热影响区性能进行了研究。分析了在焊接热循环作用下ANS400超细晶粒钢的晶粒长大及组织性能的变化规律。     

经济型铁素体不锈钢焊接接头组织与耐蚀性能

采用ER-309焊丝焊接了TCS345,T4003,Nirosta 4003,JFE410RW四种铁素体不锈钢,用金相方法分析了四种母材、接头的显微组织,通过电化学极化曲线测量,对母材和焊接接头的耐腐蚀性能进行了评价.结果表明,TCS345和T4003铁素体不锈钢与Nirosta 4003和JFE410RW铁素体不锈钢的主要区别是钛和锰含量偏低,尤其是钛含量少,导致TCS345和T4003铁素体不锈钢的晶粒长大倾向较Nirosta 4003和JFE410RW铁素体不锈钢的明显.铁素体不锈钢焊接接头存在较大的热影响区,热影响区的组织与母材晶粒相比,其晶粒明显粗大;TCS345铁素体不锈钢的晶粒长大严重,Nirosta 4003和JFE410RW铁素体不锈钢的铁素体晶粒尺寸比TCS345略小,晶粒长大不明显.在1mol/L Na2SO4溶液中,TCS345和JFE410RW不锈钢母材的腐蚀性能优于T4003和Nirosta 4003.     

Three-dimensional Monte Carlo simulation of discontinuous grain growth in HAZ of stainless steel during GTAW process

The Monte Carlo (MC) simulations of grain growth in the heat affected zone (HAZ) of titanium alloys and ultra fine austenite steels are widely used. In single-phase alloys, the pinning effect of the grain boundary precipitates is one of the important factors to influence grain growth. However, it has not been considered in most of the simulations. In this study, both thermal pinning and precipitates pinning effects were taken into account to simulate grain growth in HAZ of austenite stainless steel SUS316 during gas tungsten arc welding (GTAW) process. By using heat transfer and fluid flow model, the thermal process of welding that influences grain structure evolution is obtained as well. The results of the simulation agree with the experiment and demonstrate that the grains in HAZ grow discontinuously when a large amount of carbides lie on the grain boundary.     

Prediction of HAZ grain size in welding of ultra fine grained steel with different parameters

The temperature field and thermal cycling curve in the heat-affected zone during welding 400 MPa ultra fine grained steel by plasma arc were simulated using finite element method.The principle of grain growth kinetics was used to predict the grain size in the heat-affected zone under different welding parameters.The simulation results show that the growing tendency of HAZ grain could be controlled by adjusting the welding parameters,but the growth of HAZ grain could not be eliminated at all.The HAZ grain size became small with increasing of the cooling rate and added with increasing of welding current,arc voltage and welding speed.     

超细晶粒钢焊接HAZ晶粒长大规律分析

根据传统金属学和焊接冶金学理论，对800MPa和400MPa两个强度级别新一代钢铁材料进行焊接热模拟试验，分析了焊接HAZ晶粒长大规律。结果表明，随着峰值温度和‰的逐渐增大，新一代钢铁材料焊接HAZ的奥氏体晶粒都存在严重的长大倾向，且400MPa级比800MPa级的HAZ奥氏体晶粒长大更为严重。