ZG28NiCrMo与16Mn异种钢手工电弧焊接头组织及性能研究

采用A307焊条对ZG28Ni Cr Mo铸钢和16Mn低合金高强钢进行了手工电弧焊,通过金相分析,拉伸、冲击及显微硬度测试研究了异种钢焊接接头的组织及力学性能。结果表明,焊缝中心组织为奥氏体+铁素体;ZG28Ni Cr Mo钢一侧熔合区形成脱碳层和柱状晶区,使显微硬度值显著下降;ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的组织为铁素体+珠光体组织,与其母材相比有软化现象。16Mn侧热影响区没有硬度损失,16Mn钢与焊缝的熔合线处存在一层奥氏体单相区,硬度为220HV,高于焊缝中心和16Mn钢母材。焊接接头拉伸断裂于16Mn母材处,平均抗拉强度为515MPa。ZG28Ni Cr Mo钢侧热影响区的冲击韧性较差,而16Mn侧热影响区的冲击韧性优于焊缝中心。     

硬质合金与钢电子束焊接接头组织及性能

通过预置镍基金属填充层进行了硬质合金与钢的偏钢侧电子束焊接,获得了无裂纹缺陷的焊接接头.焊接接头为“半钉形”熔-钎焊接头,硬质合金/焊缝界面及钢/焊缝界面均形成了较好的冶金结合,且硬质合金母材发生微熔,部分WC颗粒进入焊缝中.结果表明,硬质合金侧界面处获得了y(Fe,Ni)固溶体组织和以W2C及Fe3W3C为主的“鱼骨状”碳化物组织,钢侧热影响区为典型的马氏体组织.焊缝中含有较多的Fe,Ni元素,且Ni元素向硬质合金侧界面处发生了扩散；接头最高抗拉强度可达560 MPa,最高抗剪强度达到460 MPa,断口为明显的准解理断口.     

镍基合金油管实物性能试样焊接工艺研究

油井管实物性能检测是油井管产品使用的前提.本文针对镍基合金油管实物制备装配工艺进行研究,通过焊接方式将镍基合金油管与密封堵头进行连接,采用双相不锈钢焊条进行打底焊、抗拉强度高的不锈钢焊条进行填充盖面焊,焊后对其接头的显微组织、力学性能及全尺寸实物性能进行试验与分析.结果表明,焊接接头在靠近密封堵头侧为回火索氏体组织及上贝氏体组织,在镍基合金侧为奥氏体组织,焊缝组织为奥氏体和铁素体双相组织及少量碳化物.焊接接头的抗拉强度达到725MPa,断裂发生在镍基合金热影响区.焊缝具有较高的塑性,弯曲试验中焊缝未出现裂纹.焊缝区硬度最高,其次是镍基合金热影响区,镍基合金及密封堵头母材硬度分布均匀,镍基合金基体出现低硬度区,而在密封堵头侧熔合线附近靠近焊缝侧出现低硬度峰值.对采用焊接工艺制备的镍基合金油管进行全尺寸复合载荷实物性能检测试验,结果表明焊缝性能能够满足实物性能检测要求,未出现裂纹、泄漏、断裂等现象.     

交流磁场对铜/钢异种材料电弧焊接头组织性能的影响

以HS201纯铜焊丝为填充金属,对尺寸均为120L×60W×2H mm的T2紫铜板和Q235钢板进行磁场辅助TIG焊接试验,并对焊接接头的宏观形貌、组织结构、抗拉强度、显微硬度及断口形貌进行分析.结果表明:当焊接电流为95 A,焊接速度为95 mm/min,磁场电流为0.4～0.6 A,励磁频率为25～35 Hz时,交流磁场辅助铜钢TIG焊接接头表面成形和力学性能均表现较好,接头的抗拉强度随着磁场电流和励磁频率的增加均呈现先上升后下降的趋势,抗拉强度最高可达223.5 MPa,比无磁场提高了44.5％,熔合区硬度最高可达659 HV0.2,比无磁场时提高了10.2％.TIG焊接接头各区域硬度值排序为:熔合区＞钢侧热影响区＞焊缝区＞钢母材＞铜母材＞铜侧热影响区.添加交流磁场前后,TIG焊接接头断裂区由铜侧热影响区转移至焊缝区,断裂方式均为典型的韧性断裂.添加磁场后,熔合区和焊缝区组织均由(α-Fe)+(ε-Cu)的混合固溶体组成,且焊缝区组织细化,其均匀性明显提高,这主要是交流磁场对熔池的电磁搅拌作用,其搅拌过程为:Fe元素扩散到熔池、熔池顺时针搅拌、熔池逆时针搅拌和熔池凝固.     

Inconel 718镍基合金与304不锈钢电子束焊接

对Inconel 718镍基合金与304不锈钢进行了电子束焊接试验,分析了接头显微组织及力学性能. 结果表明,焊缝区中部由枝晶及细小的等轴晶组成,在近镍侧及近钢的熔合线,都由向焊缝中心方向生长的树枝晶组成. 各特征区域显微硬度值各不相同,焊缝区高于镍基合金侧,高于不锈钢侧. 当焊接束流为8 mA,焊接速度为700 mm/min时,接头的抗拉强度最高为722 MPa. 拉伸试样断裂发生于焊缝区内部,呈典型的延性断裂,断口可观察到明显等轴状韧窝.     

高镍铸造合金与18—8不锈钢等离子弧焊接头的显微组织特征

本文采用等离子弧焊（PAW）对环状高镍铸造合金与18-8不锈钢进行焊接。采用金相显微镜、显微硬度计分析焊接接头区的显微组织特征。结果表明,采用PAW焊接方法可以实现环状高镍铸造合金与薄壁18—8钢的焊接：焊缝的显微组织以奥氏体＋少量铁素体为主,并有少量黑色点状碳化物。焊缝中心为等轴晶,两侧为柱状晶。高镍铸造合金侧焊接接头可划分为均匀混合区、不均匀混合区、部分熔化区和热影响区。     

AerMet100焊丝焊接的30CrMnSiNi2A接头组织和力学性能研究

采用Aer Met100焊丝对航空用超高强度钢30Cr Mn Si Ni2A进行了焊接,对焊接接头的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,焊缝区域组织主要由粗大的柱状晶和枝晶或细小的等轴晶组成。靠近焊缝的热影响区的过热区为粗大的马氏体组织,随着距离焊缝距离的增大,热影响区的组织逐步转变为细小的马氏体和贝氏体的混合组织。焊接热影响区边缘的组织为回火索氏体。焊接接头的抗拉强度可达1200 MPa,伸长率大于5%,并且焊接接头试样的断裂位置在焊接热影响区的边缘。     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢TIG焊连接机理

针对M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢的连接问题，使用TIG焊接方法，并对M390/304焊接接头进行拉伸、维氏显微硬度测试、SEM及EDS表征焊接接头力学性能及微观组织，X射线衍射分析各区域中相组成，统计焊缝及M390一侧不同区域的晶粒尺寸，揭示焊接接头的断裂机理。研究结果表明，采用TIG焊可以实现M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢异种金属连接，得到焊缝形貌美观、无孔洞、无夹杂等缺陷的焊接接头。最佳焊接工艺参数为：焊接电流120 A，电弧电压16 V，焊接速度3.3 mm/s；对应的抗拉强度为266 MPa。焊缝由马氏体、M23C6及M7C3组成，焊缝中晶粒尺寸最大，平均晶粒尺寸为17.96μm。由于焊缝基体组织为马氏体且晶粒尺寸最大，焊接接头断裂在焊缝，断裂类型为解理断裂。M390侧和焊缝中碳化物主要为（Cr、V）碳化物，从M390母材到粗晶区，碳化物形貌逐渐由颗粒状向长条状演变，热的作用导致碳化物长大聚集。     

1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接——Ⅱ.焊缝组织与性能

为了研究高氮钢激光焊接接头焊缝区组织、性能特性,利用CO2激光对1Cr22Mn16N高氮钢进行了焊接,研究了焊接热输入和保护气体组成对焊缝组织、性能的影响.结果表明,高氮钢激光焊接焊缝组织均为奥氏体和少量的δ铁素体.当焊接热输入增大时,δ铁素体的尺寸显著增大.高氮钢激光焊接接头均没有出现软化区.随着热输入的减小,焊缝区的平均硬度升高;随着保护气体中氮气比例增大,焊缝区的硬度增加.当热输入减小时,焊缝韧性上升,而保护气体的组成对焊缝冲击吸收功的影响不大.     

6063-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头组织及力学性能分析

对4 mm厚6063-T6铝合金进行了双轴肩搅拌摩擦焊接试验. 结果表明,双轴肩搅拌摩擦焊可以实现6063-T6铝合金的焊接,得到表面成形良好且内部无缺陷的接头. 接头宏观形貌为哑铃状,其微观形貌分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材区. 在搅拌头转速为1 200 r/min,焊接速度为400~700 mm/min的工艺区间内,接头强度呈先升高后降低的趋势,最高可达181.64 MPa,为母材的68.5%,硬度分布呈W状分布,接头断裂位置位于前进侧热影响区,断裂方式为韧性断裂.     

TRIP800高强度钢激光焊工艺

针对TRIP800高强度钢进行激光焊接工艺研究。实验结果表明:1.8 mm厚的TRIP800高强度钢在纯度大于99.9%的氩气保护下,采用光纤激光器焊接,在焊接速度7 mm/s、激光功率570 W、离焦量0 mm的工艺参数条件下可以获得优质的焊缝;焊接接头的抗拉强度660 MPa,断裂方式为塑性断裂。最佳工艺参数条件下的焊缝硬度呈现"M"形分布,接头的最高硬度出现在热影响区,焊缝区硬度较高,母材硬度最低。     

焊前热处理对440C不锈钢电子束焊接接头组织与性能的影响

研究了焊前退火和调质2种热处理工艺对440C不锈钢电子束焊接接头的组织和力学性能的影响,分析了2种状态下的组织演变规律、接头拉伸力学性能和硬度分布特点. 结果表明:2种热处理状态的板材经过电子束焊接后,焊缝成形良好,焊缝区域均为马氏体和残留奥氏体组织,呈现出非平衡凝固组织,碳及合金元素以固溶形式存在于马氏体及残余奥氏体中,焊缝区域硬度达到398 HV. 焊前经调质热处理后,母材基体由铁素体转变成回火马氏体和残余奥氏体混合组织,同时部分碳化物固溶在基体组织中,使基体组织硬度提高了60％. 与焊前退火态相比,焊前调质热处理板材经电子束焊接后,可使焊接接头抗拉强度提高20％,焊接热影响区硬度提高35％,但接头的塑性变形能力有所下降,断裂均发生在热影响区.     

6082-T6铝合金搅拌摩擦焊组织演变与力学性能

通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机和显微硬度计对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头焊缝区组织演变和力学性能进行分层研究. 结果表明,在焊核区上层,材料发生塑性变形,晶格畸变能增加,为降低能量,大量的位错集聚成亚结构边界发生动态回复. 同时在焊接热循环的作用下发生动态再结晶,导致焊缝区上层晶粒细小. 在焊核区下层,主要受到搅拌针搅拌作用,轴肩产热通过扩散过程传递到下层的热量减少,发生动态回复和动态再结晶程度低于焊缝上层,晶粒粗大. 前进侧和后退侧热影响区均出现棒状β′沉淀相. 对应焊缝上、下两层硬度都呈“W”形分布,焊缝上层硬度高于焊缝下层硬度,最小值出现在前进侧. 沿着焊缝长度方向上层和下层的抗拉强度分别为205,186 MPa,呈降低趋势,为韧性断裂.     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

2205双相不锈钢搅拌摩擦焊接头组织和性能

采用不同搅拌头转速,研究了搅拌头转速对4 mm厚2205双相不锈钢板材搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响. 结果表明,当焊接速度为50 mm/min时,搅拌头转速在600 ~ 800 r/min的范围内,均可获得表面成形良好且内部无缺陷的接头.接头搅拌区在动态再结晶的作用下组织得到细化,硬度值较高,热影响区在焊接热作用下组织粗化,硬度值较低.整个接头的铁素体含量在50% ~ 60%范围内,且随着转速的升高搅拌区的铁素体含量有所增加. 当转速为600 r/min时,接头的抗拉强度达到最大824 MPa,为母材的97.3%,断裂位置为接头的热影响区.     

新型9Cr-1Mo钢搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用钨铼合金搅拌工具对新型9Cr-1Mo钢进行搅拌摩擦焊工艺试验,探讨焊缝成形、组织及性能变化规律. 结果表明,在300和400 r/min的转速,50 mm/min的焊接速度下可获得无缺陷接头;焊缝主要由搅拌区和热力影响区组成,具有明显的马氏体淬硬组织特征;高温热影响区为淬硬马氏体和回火马氏体混合组织,低温热影响区为过回火马氏体组织. 焊缝区具有晶粒细化特征,其晶粒尺寸约为母材69.2%. 焊缝区产生明显硬化,最高硬度约为母材硬度值的2.0倍. 焊接接头抗拉强度达到母材98%以上,搅拌区和热影响区冲击吸收能量分别达到母材的77.8%和87.4%,表明搅拌摩擦焊接头仍具有较好强韧匹配.     

GH3128合金激光焊接头组织与性能

采用激光焊方法对3 mm厚GH3128合金进行对接焊,研究焊接工艺参数对焊缝成形的影响,同时与非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊)进行显微组织及力学性能的对比分析. 结果表明,在激光功率4 kW、焊接速度1.5 m/min和离焦量 + 3 mm的焊接工艺参数下可以获得成形良好的焊缝. 激光焊与TIG焊焊缝区组织均由奥氏体γ' + 脆性碳化物组成. 与TIG焊相比,激光焊焊缝区的组织晶粒细小,且分布于枝晶间和晶界处的碳化物尺寸较小,激光焊接头室温抗拉强度低12%,高温抗拉强度相近,室温轴向低周疲劳应力循环次数高4.5倍. 与TIG焊相比,激光焊接头室温抗拉强度低和低周疲劳性能高,主要是受焊接过程元素烧损和碳化物尺寸的影响.     

高强钢旁路热丝等离子弧打底焊接头组织和性能

采用旁路热丝等离子弧焊接工艺进行高强钢Y形坡口的打底焊,该工艺有效结合了等离子弧穿透能力强、电弧热丝熔敷效率高、旁路分流热输入可控的技术优势,对中厚高强钢板实现单面焊接双面成形. 结果表明,正面焊缝成形美观,无焊接缺陷;背面焊缝轻微突出,厚板完全焊透;经过反复的受热冷却,打底焊焊缝的微观组织得到细化.力学性能分析得出,热影响区硬度最低,焊缝区略高于母材区;打底焊焊缝的硬度高于填充焊和盖面焊;拉伸断裂发生在母材区,断口扫描出现韧窝,为韧性断裂.