低活化铁素体/马氏体钢厚板光纤激光焊接接头组织及力学性能分析

针对核聚变反应堆试验包层模块(TBM)中使用的CLF-1低活化铁素体/马氏体钢进行焊接试验,采用15 kW光纤激光,实现了17.5 mm厚CLF-1钢的穿透焊接,得到了正反表面成形良好、无明显缺陷的焊接接头,并对接头显微组织及力学性能进行了分析研究. 结果表明,焊缝区主要为粗大的板条马氏体;熔合线附近热影响区为细小的板条马氏体和少量贝氏体;不完全淬火区为经焊接热循环作用下二次回火的回火索氏体及马氏体双相组织;接头室温及550 ℃高温抗拉强度较高,均断裂于母材;焊缝显微硬度高于母材,且热影响区无明显软化;接头冲击韧性良好. 接头综合力学性能良好.     

CLF-1低活化铁素体/马氏体钢真空电子束焊接研究

针对中国固态增殖剂试验包层模块(TBM)的结构材料CLF-1低活化铁素体/马氏体钢,开展了真空电子束焊接试验,并在740℃/1.5 h条件下进行了焊后热处理(PWHT)。焊后表面成形良好,无任何表面缺陷。基于焊缝中气孔的形成机理,通过电子束重熔焊接的方法解决了焊后存在大量链状气孔的问题。分析了焊接接头的金相组织、力学性能及各合金元素的能谱分布。结果表明,焊态和热处理态的焊缝金属中主要均由板条马氏体组成,在电子束焊接过程中各主要的合金元素也未烧损,热处理态的焊缝抗拉强度较焊态略有下降,同时韧性有所提高。基于电子束焊接试验,成功试制了TBM模块盖板模拟件。     

低活化铁素体–马氏体钢搅拌摩擦焊接头组织和性能分析

文中对9% Cr低活化铁素体-马氏体钢搅拌摩擦焊接头的组织和性能进行了分析.结果表明,搅拌摩擦焊接头不同区域微观组织存在明显的差异.搅拌区内奥氏体的动态再结晶引起晶粒细化和马氏体转变,并且晶界M₂₃C₆相溶解,晶内M₃C相析出;热力影响区组织变化与搅拌区相似,但晶粒尺寸明显大于母材;热影响区和母材区均表现回火组织特征.搅拌区硬度显著提高,分布均匀;热力影响区硬度值变化较大;热影响区发生软化,其硬度值在接头区域最低.随着拉伸测试温度的增加,搅拌区的屈服强度单调降低,抗拉强度先增大后减小,而断后伸长率先减小后增大.     

低活化铁素体/马氏体钢厚板真空电子束焊接接头组织及性能分析

针对聚变堆氚增殖剂试验包层模块(TBM)结构材料CLF-1低活化铁素体/马氏体钢,进行真空电子束焊接试验,并对焊接接头的显微组织及力学性能进行分析研究。结果表明:采用电子束焊接的焊缝表面成形良好,无气孔、裂纹等焊接缺陷;焊接接头横截面呈典型的匙孔穿透焊缝形貌,焊缝金属显微组织为较粗大的板条马氏体,熔合线附近为马氏体、少量铁素体和魏氏体组织的混合组织;热影响区主要由马氏体和残余奥氏体组成,且晶粒尺寸大小由焊缝向母材依次减小。经710℃,210 min焊后热处理,焊缝区显微硬度均值为350 HV,存在明显的硬化现象;常温下接头平均抗拉强度为635MPa,断裂位置处于远离焊缝的母材侧,550℃高温抗拉强度均值为350 MPa,断裂位置在焊缝区;经180°侧弯试验,焊缝表面无肉眼可见裂纹,焊接接头具有较好的力学性能。     

中国低活化钢激光焊接接头微观组织与硬度分析

采用功率为4 kW的Nd:YAG激光器,对6 mm厚CLAM钢板采用不同的焊接参数进行了激光焊接试验,焊后对部分试样进行回火处理.分别对焊后和回火试样的硬度和微观组织结构进行了测试和观察.结果表明,回火处理前焊接接头金相组织主要为粗大的板条马氏体,随着焊接速度的提高,焊缝硬度有所提高;回火处理后焊接接头金相组织为板条特征明显的回火马氏体,使用扫描电镜对回火后焊接接头进行观察发现在原奥氏体晶界和马氏体板条上有碳化物析出,导致焊缝区的硬度相对母材略有提高,焊接热影响区未出现软化现象.     

低活化马氏体钢真空扩散焊接头力学性能

在不同焊接工艺参数下对低活化马氏体钢进行真空扩散焊接试验,分别对焊缝区进行光学显微观察(OM)与扫描电镜观察(SEM)分析,并对焊件进行力学性能测试. 结果表明,低活化马氏体钢的焊后组织主要为板条马氏体及少量的残余奥氏体,焊缝结合状况良好;在一定范围内提高焊接温度、延长保温时间可以提升接头抗拉强度,但过高的温度及保温时间会导致奥氏体晶粒粗化,损害接头的抗拉强度及冲击韧性. 经过焊后热处理(正火+回火)的接头抗拉强度相对于热处理前有所降低,但组织稳定性及冲击韧性有一定改善.     

聚变堆用CLAM钢激光焊接接头显微组织及性能

对聚变堆用CLAM钢进行了激光焊接试验,并对接头进行740℃/1 h焊后回火处理,分别对热处理前、后接头的显微组织及性能进行了研究.结果表明,获得了成形良好、无缺陷的焊接接头;焊态下,焊缝由淬硬的板条马氏体和大量的δ铁素体组织组成.完全淬火区由板条马氏体和极少量的δ铁素体组成,其硬度高达545 HV;焊后热处理使焊缝及完全淬火区的板条马氏体分别转变为碳化物弥散分布的回火马氏体和回火索氏体组织.显著降低了接头的淬硬程度,最大硬度仅比母材高约15%;焊后回火热处理前、后接头的抗拉强度均高于基体母材,虽然焊后热处理使接头强度有所降低,但仍达到原始母材的98%以上.     

C-Mn钢板焊接工艺与性能研究

研究了焊接热输入对C-Mn钢板焊接接头宏观形貌、微观组织、显微硬度和冲击性能的影响,建立不同焊接热输入下组织演变与性能之间的对应关系。结果表明,随着焊接热输入的提高,C-Mn钢板焊接接头熔深逐渐增加。当焊接热输入小于165 J/mm~2时,钢板未完全焊透。热输入为75 J/mm~2和95 J/mm~2时,焊缝区主要由马氏体组成,而在热输入为125~225 J/mm~2时,焊缝区主要由马氏体、贝氏体和铁素体组成。焊接热输入为225 J/mm~2时钢板焊接接头的峰值硬度相较焊接热输入为75 J/mm~2时下降了约17%。C-Mn钢板适宜的焊接热输入为125~165 J/mm~2。     

热处理对9Cr低活化马氏体钢组织和力学性能的影响

研究了热处理对9Cr低活化马氏体钢显微组织和力学性能的影响.用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了材料的显微组织、拉伸断口和冲击断口;用X射线衍射仪检测了材料的晶体结构.结果表明:9Cr低活化马氏体钢的晶粒尺寸从950℃的6.28μm增加到1200℃的66.5μm.两种热处理工艺(950℃×30min水冷+780℃×90min空冷和1050℃×30min水冷+780℃×90min空冷)处理后的9Cr低活化马氏体钢显微组织为全马氏体.二种工艺处理后拉伸力学性能相近,但冲击性能差别明显.二者的韧脆转变温度分别为-72℃和-62℃.选择950℃×30min水冷+780℃×90min空冷的热处理工艺能够提高9Cr低活化马氏体钢的冲击韧度.     

正火温度对低活化马氏体钢组织及力学性能的影响

对低活化马氏体钢丝材进行1000~1100 ℃保温60 min的正火处理,随后在790 ℃保温90 min进行回火处理,研究正火温度对低活化马氏体钢丝的显微组织及力学性能的影响。结果表明,正火后,丝材的显微组织由粒状珠光体转变为板条状马氏体,碳化物粒子大部分回溶于基体中,正火温度的升高加速碳化物粒子的回溶,在1100 ℃实现完全回溶;原奥氏体晶粒尺寸随正火温度升高显著增大(由1000 ℃的7.4 μm增至1100 ℃的34.9 μm)。回火处理后,马氏体板条尺寸变宽,板条间的位错密度显著降低,析出相沿晶界、晶粒内部析出、球化及长大,其中M₂₃C₆(M以Cr为主)相为短棒状,分布在晶界,而MX(M以Ta为主)相为椭球状,分布在马氏体板条内部。经1000 ℃×60 min正火+790 ℃×90 min回火后能够获得最佳的综合力学性能,其抗拉强度为745.7 MPa,断后伸长率为18.9%。     

低合金高强钢激光穿透焊接头性能研究

研究了不同工艺参数下低合金高强钢激光穿透焊T型接头的宏观形貌、微观组织、显微硬度和扭转性能。结果表明:在一定的激光功率下,控制焊接热输入使其略高于深熔焊阈值2.4kJ/cm,可获得适宜的熔深和结合区宽度。焊缝组织为方向性明显的低碳板条马氏体,垂直熔合线向焊缝中心生长,硬度约为320HV。热影响区宽度约为1mm,组织细小,存在较多的粒状贝氏体。结合区宽度越宽,T型接头所能承受扭矩越大。     

聚变堆用9Cr-1.5WVTa低活化马氏体钢的热物理性能研究

基于中国正在研究的聚变堆用9Cr-1.5 WVTa低活化马氏体钢（CLAM钢）,采用膨胀仪测量了两组不同硅含量CLAM钢从100℃到700℃的热膨胀系数,利用激光闪光法测量两组试样从室温到700℃的热扩散率、比热及热导率等热物性参数。所得试验数据按照多项式拟合绘图并与F82 H比较。结果显示：CLAM钢的热膨胀性能比F82 H稍好,而导热性能则相对较差;未添加质量分数为0.2%硅的CLAM钢具有较优良的热物理性能,热膨胀系数低,热导率高,这种差别主要原因在于硅含量低的CLAM钢的原奥氏体晶粒尺寸较粗大、晶界较少。     

模压变形中国低活化马氏体钢沉淀相对其力学性能的影响

采用室温拉伸、500℃高温拉伸、显微硬度、SEM、TEM等方法研究中国低活化马氏体钢(CLAM钢)多道次模压变形诱导沉淀相回溶和析出对力学性能的影响.结果表明,三道次模压变形后,有效细化了晶粒和沉淀相,尺寸为5 μm以上的晶粒所占体积分数减小为0.49％,M23C6相和MX相平均尺寸分别从107.32和17.12 nm减小到93.97和13.59 nm.累积应变为2.32时,抗拉强度和硬度分别为720 MPa和2.46 GPa,较变形前分别增加了 22.87％和12.33％;当累积应变达到3.48时,与累积应变为2.32时相比其强度降低了 4.31％,硬度和延伸率分别上升了 2.03％和6.27％,该变化与变形过程中发生明显的沉淀相回溶有关.     

铁道客车用SUS301L不锈钢非熔透型激光搭接焊工艺

针对不锈钢车体电阻点焊外观质量较差和密封性不良等问题,研究采用非熔透型激光搭接焊工艺进行不锈钢车体焊接,分析了激光焊接工艺参数(激光功率P、焊接速度v、离焦量F等)对搭接焊熔深和抗剪强度的影响规律.得出合理的激光搭接焊工艺参数为:P=2.0kW,v=22mm/s,F=0mm.激光焊接头剪切强度高于点焊接头,外墙板表面无焊接痕迹.     

热成形硼钢激光焊接与电阻点焊接头性能对比研究

分别采用CO2激光焊接系统和中频伺服电阻点焊设备,对超高强度热成形硼钢进行了焊接试验,测试了接头的抗剪切强度和显微硬度,观察了焊缝显微组织。结果表明：两种焊接方式均能获得成形良好的焊接接头,焊缝组织基本为马氏体,显微硬度与母材相当,激光焊缝的马氏体组织明显更细化、抗剪切强度也更高。     

GCr15与无磁钢异种金属激光焊接工艺研究

由于GCr15焊接性能差,使用普通的熔焊方法很难将GCr15与无磁钢这两个异种金属连接起来。利用激光器高加热效率、热输入量精确可控的特点,分别采用Nd:YAG激光器和SlabCO2激光器作为加工热源,通过调整光束入射角和光束偏置距离,实现了GCr15和30Mn23Al4Cr5超低温无磁钢异种材料之间的熔接,解决了轴承钢和无磁钢不能熔焊连接的难题。同时对接头的显微组织进行了研究,并运用电子探针对焊缝中C元素的扩散做了分析。结果表明,焊接接头连接状况良好,没有焊接裂纹等焊接缺陷。     

1Cr13Mo马氏体不锈钢的焊接工艺研究

1Cr13Mo不锈钢是以马氏体组织为基体的不锈钢,具有很好的力学性能,但是其焊接性能较差,在一定程度上了限制了其应用.本文在研究1Cr13Mo不锈钢焊接特性的基础上,提出了其焊接的工艺方案,大大提高了焊接的成品率和焊接质量,具有很大的借鉴价值.     

20Cr钢激光焊接工艺与焊缝组织性能

研究了激光功率对20Cr钢焊接接头热影响区宽度和显微组织的影响。结果表明,随着功率增大,热影响区宽度增大,其出现的淬火组织明显减少,焊缝晶粒变得粗大;焊接接头显微硬度分布不均匀,出现较高的硬度和较陡的硬度梯度。