960MPa级熔敷金属组织及冲击韧性分析

研制开发了960 MPa级高强韧性气体保护焊丝,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),并通过低温示波冲击等试验研究了熔敷金属微观组织和冲击韧性. 结果表明,熔敷金属金相组织为粒状贝氏体(GB)+低碳马氏体(M),马氏体的出现可能和合金元素的成分偏析有关. 贝氏体铁素体(BF)板条晶界形核并向晶内生长,BF片条间有呈薄膜状分布的残余奥氏体(γ'),对韧性有利. 该贝氏体-马氏体型混合组织冲击韧性较好,热输入为13.7 kJ/cm时,熔敷金属裂纹扩展功和冲击吸收总功分别为63和75 J.     

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织.从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制.结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求.     

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。     

气保护药芯焊丝熔敷金属组织的选择与控制

介绍了气保护药芯焊丝熔敷金属中组织及形态,分析了熔敷金属组织的影响因素及对焊缝韧性的影响,提出了焊丝熔敷金属组织控制机理。结果表明:该焊丝熔敷金属的组织为大量针状铁素体+少量晶界铁素体+极少量侧板条铁素体。焊缝组织的影响因素中,起决定作用的是熔敷金属化学成分和焊缝的冷却速度。夹杂物尺寸和Ti、B加入量的控制是形成针状铁素体的必要条件,而焊接热输入的控制则是充分条件,二者缺一不可。期待研发一种特殊添加剂,能有效获得所需针状铁素体,并使焊缝韧性对焊接热输入不再敏感。     

热输入对3Cr耐候钢MAG焊缝金属组织和性能的影响

采用三种热输入进行3Cr耐候钢MAG焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析了热输入对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条贝氏体、粒状贝氏体和M-A组元组成.随着焊接热输入的增加,焊缝组织中粒状贝氏体含量增加;M-A组元含量增加且尺寸增大.随着热输入的增加,焊缝金属冲击韧性降低.组织粗化、M-A组元含量增加尺寸增大是导致其韧性降低的主要原因.接头不同区域耐蚀性能相当,腐蚀产物主要由α-FeOOH组成.热输入为8~12 kJ,采用所选焊丝焊接高强耐候钢能够获得强韧性、耐蚀性匹配良好的焊接接头.热输入为8 kJ,接头综合性能最佳.     

热输入对800 MPa级钢接头组织及性能的影响

系统研究了焊接热输入对新一代800MPa级高强度结构钢(RPC钢)焊接接头组织及力学性能的影响。研究结果表明，采用最新研制的超低碳贝氏体焊丝焊接800MPa级RPC钢获得了强韧性匹配良好的焊接接头；焊缝一次柱状品的宽度随热输入的增加而增大，焊缝金属二次组织中基本上消除了先共析铁素体和侧板条铁素体，组成焊缝的基本类型为板条贝氏体、针状铁素体和粒状贝氏体；随着热输入的增大，焊接接头的抗拉强度逐渐降低，而低温冲击韧度则先升高，然后又下降；在热输入为20kJ／cm时焊缝金属低温韧性出现峰值与焊缝获得细小密集的针状铁素体组织有关。     

Al和Mg元素对吉帕级熔敷金属组织和力学性能的影响

针对吉帕级熔敷金属韧性不足的现状,设计了4组焊丝,研究了Al,Mg元素对金属粉芯焊丝熔敷金属组织和力学性能的影响. 采用扫描电子显微镜对熔敷金属的显微组织进行了表征,通过力学性能测试表征了熔敷金属的力学性能. 结果表明,熔敷金属主要由马氏体、贝氏体构成. 随着熔敷金属中Al,Mg元素的添加量由0Al-0Mg增加至0.3Al-0.9Mg,其氧含量由0.0308%降为0.0143%,聚合贝氏体含量减少,板条马氏体含量增加. 夹杂物由传统的以Fe,Al,Si,Mn等元素的氧化物转变为以Al,Mg氧化物为主的球形细小夹杂物(MgO·Al₂O₃). 0.3Al-0.9Mg组与0Al-0Mg组相比较,夹杂物的平均尺寸降低了0.13 μm,抗拉强度增加了152 MPa,冲击吸收能量增加了11 J (?20 ℃).     

CrMo耐热钢气体保护焊接接头焊缝金属的组织与性能

采用ф1.2 mm实芯焊丝对CrMo耐热钢进行了热输入量为8和18 kJ/cm的富氩气体保护焊试验,对焊板整体进行焊后热处理后,研究了焊缝金属的组织与性能。结果表明,随着热输入量从8 kJ/cm增加至18 kJ/cm,焊缝金属组织由板条贝氏体(LB)+粒状贝氏体(GB)转变为GB+少量多边形铁素体(PF);随着回火温度从620℃升高至660℃,焊缝金属中M-A组元逐渐分解,碳化物在基体上弥散析出;同时,焊缝金属韧性随热输入增加和回火温度降低而降低,硬度随热输入增加和回火温度升高而减小。     

药芯焊丝熔敷金属韧性对热输入敏感机理及其控制

分析了钛型气保护药芯焊丝熔敷金属韧性对热输入敏感机理,探讨了熔敷金属韧性敏感性控制方法。结果表明,焊丝熔敷金属韧性对热输入的敏感性有2种不同试验结果。焊丝熔敷金属的组织是以针状铁素体为主体的混合组织,化学成分、氧含量及冷却速度是该类焊丝熔敷金属组织特性变化的主要影响因素。针状铁素体AF含量变化是导致韧性敏感的内因,焊丝品质的改善和提高,可以免遭韧性对热输入敏感之忧。工程上常用"工艺评定决定热输入"原则来控制焊丝熔敷金属韧性对热输入敏感性,热输入的控制具有一定复杂性,应以实践经验处理为好。     

高强焊丝熔敷金属力学性能及组织分析

利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱仪(EDS)并通过常温拉伸和低温冲击等试验研究了不同保护气体下高强焊丝熔敷金属组织和强韧性变化.结果表明,针对此高强度气体保护焊焊丝,采用Ar+5%CO₂保护气体,熔敷金属强韧性最佳;焊缝金相组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,细小板条束可有效提高焊缝韧性;M-A组元存在明显C元素富集的现象,大量块状M-A组元的出现造成M-A组元基体间位错塞积,引起应力集中,在裂纹形核阶段易萌生微裂纹,对韧性不利;采用Ar+2%O₂和Ar+20%CO₂保护气体,焊缝中较大尺寸夹杂物数量增多,是诱发准解理断裂引起冲击吸收功降低的主要原因.     

国产Q960E钢配套气体保护焊实心焊丝的研制

为了满足Q960E钢焊接时对强度及冲击韧性等性能的要求,设计了以Ni-Cr-Mo-Mn-Si-Ti为合金系的焊丝,确定了焊丝的成分,并对该焊丝的熔敷金属性能进行测定。试验结果表明:焊丝熔敷金属的屈服强度与抗拉强度分别为858 MPa及933 MPa,冲击吸收功为84 J(-40℃),各项力学性能均达到要求;焊缝熔敷金属中扩散氢含量平均值为3.43 m L/100 g,达到超低氢标准;焊丝的飞溅率为4.6%,符合生产要求;焊缝熔敷金属组织为低碳马氏体和下贝氏体的混合组织,达到设计要求;同时利用扫描电镜对断口形貌进行了分析,断口为典型的准解理形貌,断口的延性脊保证了韧性。     

焊接热输入对核级B508-Ⅲ低合金钢焊丝熔敷金属低温韧性的影响

采用自动脉冲热丝TIG焊接技术,对自主研发的B508-Ⅲ低合金钢焊材进行性能验证,选定4种热输入进行熔敷金属试验,使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射技术(EBSD)等分析手段研究熔敷金属显微组织以及力学性能在不同热输入下的变化规律。结果发现,焊缝组织为均匀细小的针状铁素体和板条贝氏体,组织晶粒细小且分布均匀;随着热输入增大,大尺寸夹杂物增多,夹杂物面积比有所升高。熔敷金属强度随热输入增大呈下降趋势,塑性随之升高,低温冲击吸收能量最高为310 J,低温冲击断口微观形貌主要是韧窝+准解理。焊缝金属中AF的含量以及大角度晶界的比例随热输入的增大均呈先升高后降低的趋势,与熔敷金属低温韧性随热输入的变化规律基本吻合。     

焊丝成分对耐候钢焊接飞溅及焊缝组织和性能的影响

针对目前采用现有的焊接材料和焊接工艺在耐候钢MAG焊中出现的焊接飞溅大、焊丝熔敷效率低、电弧稳定性差、焊缝表面成形不良等问题,对比研究了自制超低碳耐候钢焊丝与商用CHW-55CNH耐候钢焊丝的飞溅率大小,并分析了两种焊丝熔敷金属的组织和性能。结果表明,超低碳耐候钢焊丝的焊接飞溅率比CHW-55CNH焊丝降低了78.8%。超低碳焊丝熔敷金属中针状铁素体组织的数量明显增加,而先共析铁素体和侧板条铁素体数量减少,且熔敷金属的晶粒尺寸更加细小、均匀。超低碳焊丝熔敷金属的抗拉强度为640 MPa,室温下冲击吸收功为163 J。而耐候钢焊丝CHW-55CNH抗拉强度为637 MPa,室温下冲击吸收功为173 J,两种焊丝熔敷金属的强韧性能相当。     

管状焊丝对EX30钢焊缝组织和力学性能的影响

利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和力学检测手段对EX30钢用两种管状焊丝熔敷金属的组织和力学性能进行了研究。结果表明:Mn、Si、Ni含量较高的熔敷金属综合力学性能更优,其粒状贝氏体更多,拉伸断口韧窝更深且夹杂较少,冲击断口韧窝区域比例更大。     

热输入对F69A4-ECM4-M4金属芯埋弧焊丝熔敷金属组织和力学性能的影响

采用F69A4-ECM4-M4金属芯埋弧焊丝在不同的热输入(18.67,20.57,22.56,24.63 kJ/cm)下焊接熔敷金属,并通过光学显微镜和扫描电镜对其组织进行了观察分析,采取冲击试验方法测试冲击韧性. 结果表明,不同热输入的熔敷金属其组织形态和数量也有着明显的差异;随着热输入的增加,其熔敷金属中柱状晶的宽度逐渐增大,-40 ℃的冲击韧性逐渐降低,断口形貌中放射区比例逐渐增加. 当热输入为18.67 kJ/cm时,熔敷金属显微组织主要由细小的针状铁素体组成,冲击吸收功达到最大值139 J. 随着热输入的增加,熔敷金属高温停留时间长,熔敷金属组织中针状铁素体晶粒急聚长大,从而导致熔敷金属冲击韧性的下降.     

马氏体时效钢金属粉芯焊丝TIG堆焊模具制造技术研究

介绍了马氏体时效钢TIG模具堆焊金属粉芯焊丝的特点 ,研究了该焊丝堆焊金属的性能 ,探讨了堆焊模具的制造方法。研究结果表明 :马氏体时效钢TIG模具堆焊金属粉芯焊丝的焊接工艺性能和熔敷金属力学性能优良 ,所制造的热锻模寿命高于3Cr2W8V钢模     

高强韧轨道交通用钢药芯焊丝的力学性能及组织分析

针对轨道交通装备用屈服强度为450 MPa级低合金高强钢研制了一种焊接工艺性能优良、具有高强韧性、良好抗疲劳性能的药芯焊丝,并对研制的药芯焊丝熔敷金属拉伸、低温冲击韧性和疲劳强度等力学性能及组织进行了分析.结果表明,研制的药芯焊丝成分设计合理,焊缝组织以针状铁素体和粒状贝氏体为主,晶粒细小,有效提高了焊缝的强韧性,使焊缝具有优良的低温韧性和疲劳性能.药芯焊丝熔敷金属的抗拉强度达到620 MPa,-40℃低温韧性夏比冲击吸收功为96 J,指定寿命为2×106次循环下的疲劳极限为354 MPa,分别是设计目标值的1.1倍、1.6倍和2.2倍,能够满足轨道交通装备用屈服强度为450 MPa级低合金高强钢的焊接需求.     

ULCB熔敷金属组织与碳、氧含量对力学性能的影响

不同保护气氛下焊接得到的超低碳贝氏体（ULCB）熔敷金属的组织由贝氏体板条和少量针状铁素体组成，贝氏体主要在原始奥氏体晶界及先形成的贝氏体条侧面形核，形成相互交叉的分布形态．Ar＋1．5％O2保护熔敷金属性能最好；Ar＋4％CO2保护时由于焊缝增碳，组织中生成了碳化物，熔敷金属强度升高，韧性降低；Ar＋4％O2保护时由于组织中生成大量氧化物夹杂，韧性急剧降低．     

Cu对气体保护焊丝熔敷金属组织与性能的影响

采用未添加Cu元素的焊丝和分别添加了0.2%和0.5%的Cu元素的气体保护焊丝对20钢进行焊接,对不同Cu含量熔敷金属的组织和性能进行了研究,分析了Cu元素对熔敷金属组织和性能影响规律。研究结果表明:Cu含量的增加对熔敷金属抗拉强度影响不大,但可使其-50℃冲击吸收功呈现出显著上升的趋势。且随Cu含量增加,熔敷金属中粒状贝氏体和板条马氏体数量减少,板条贝氏体数量增多,M-A组元数量减少,形态由条状、小块状向颗粒状转变。     

焊接热输入对Q890钢焊缝金属组织及韧性的影响

采用熔化极气体保护焊对Q890调质钢进行不同热输入的对接焊试验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜和电子背散射衍射技术研究热输入对焊缝组织及冲击性能的影响。结果表明,3种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体及少量的粒状贝氏体和残留奥氏体组成。随着热输入的增加,焊缝组织中板条粗化,而粒状贝氏体逐渐增多,部分板条内析出细小针状碳化物;随着热输入的增加,焊缝分析区域内残留奥氏体量逐渐减少分别为1.2%、0.53%、0.41%。焊缝金属冲击断口形貌呈从韧脆混合型断裂特征向脆性断裂特征的变化趋势,与焊缝金属冲击吸收能量变化趋势一致。