高氮奥氏体焊丝焊接超高强钢接头组织和性能

为解决超高强钢焊接冷裂纹问题,采用强度低于母材的高氮奥氏体丝材进行GMAW工艺试验,研究在不同坡口角度下超高强钢焊接接头组织性能. 结果表明,采用该焊丝获得的接头焊缝成形良好,焊缝截面未见裂纹缺陷. 熔合线附近组织主要为针状和板条状马氏体,焊缝组织主要为奥氏体及被奥氏体基体所包围的铁素体树枝晶. 熔合线附近马氏体区硬度平均值为530 HV;焊缝区硬度平均值为275 HV. 相对于60°坡口接头,90°坡口接头熔合线附近马氏体组织硬度更高. 90°坡口接头的抗拉强度平均达到850 MPa,最高达887 MPa,而60°坡口接头抗拉强度平均仅为690 MPa.     

焊后热处理对马氏体时效不锈钢焊接组织和性能的影响

研究了0Cr13Ni7MoTi马氏体时效不锈钢在不同焊接功率下的激光熔焊组织形貌及焊后热处理对焊接接头组织、硬度分布及拉伸性能的影响.结果表明,焊接接头分为熔合区、热影响区和母材3个区域.根据不同功率的焊接接头各区域及熔合区上下部凸起尺寸特征,2000 W和2500W的激光焊接工艺较为合理.选取2500W的焊接接头在420～480℃之间分别进行2 ～3h的时效处理,420～460℃时效处理后焊接接头各区域组织与焊后组织无明显变化,经480℃时效后,在原奥氏体晶界处形成少量回复奥氏体.经过时效处理的焊接接头的硬度和屈服强度均较未处理时有所提高,经过460℃×3 h时效处理的硬度最高,达到490～500 HV,屈服强度提高了67.3％.     

45钢表面激光钼合金化层的制备工艺和硬度研究

利用激光合金化技术在45钢表面制备了钼合金化层,并研究了合金化工艺对硬度的影响。结果表明:随着激光功率的增加,钼合金化层的硬度逐渐减小;随着激光扫描速度的增加,钼合金化层的硬度先升高后降低;随着预涂层厚度的增加,钼合金化层的硬度逐渐增加。45钢钼合金化的最佳工艺为:激光功率4.3kW、激光扫描速度8mm·s~(-1)、预涂层厚度0.25mm。经该工艺处理后的钼合金化层分为合金化区和热影响区,合金化区厚度为805μm,组织为FeMo、Fe_2Mo和Mo_2C等相,平均硬度725HV0.1,热影响区厚度193μm,组织为马氏体和部分残余奥氏体,硬度从725HV0.1到203HV0.1,呈梯度分布。     

高氮奥氏体不锈钢1Cr22Mn15N热影响区组织特征

高氮奥氏体不锈钢(高氮钢)是利用氮代替镍进行合金化的一种合金结构钢,其焊接技术将关系着此种钢的研制开发.作者对高氮钢焊接热影响区(HAZ)的组织和硬度进行了研究.结果表明,高氮钢焊接热影响区组织为奥氏体和δ- 铁素体.随着焊接冷却速度的增大,HAZ中δ- 铁素体的总量越多;随着焊接峰值温度停留时间的增加,HAZ中δ-铁素体的总量越多.在合适的焊接条件下,HAZ硬度高于母材,HAZ不存在软化区.     

一种新型镍基耐蚀合金与304奥氏体不锈钢异种金属焊接接头的组织和力学性能

对一种新型镍基耐蚀合金(X-2#)与304奥氏体不锈钢手工氩弧焊接接头进行拉伸性能和硬度的测试,并结合OM,SEM和EDS等手段,系统研究了焊接接头的组织和力学性能.结果表明,X-2#/304异种金属焊接母材晶粒尺寸为40~65 mm,有利于异种钢的焊接;X-2#合金一侧熔合区未发现焊接缺陷,而304奥氏体不锈钢一侧有铁素体析出,铁素体中富Cr贫Ni;重熔区附近与靠304奥氏体不锈钢一侧的热影响区晶粒长大严重.X-2#/304异种金属焊接接头热影响区的Vickers硬度最小.X-2#/304焊接接头室温拉伸断裂位置在焊缝区,而高温拉伸断裂位置在304奥氏体不锈钢基体.由于Al,W和Mo元素的强化作用,X-2#合金的高温力学性能优于304奥氏体不锈钢.     

高氮低镍奥氏体不锈钢的力学性能及析出相

通过对高氮低镍奥氏体不锈钢(0Cr25Ni2Mn17Mo1NbN)进行1100℃固溶处理,水冷,利用万能拉伸试验机测试其力学性能并和316L奥氏体不锈钢进行对比。将高氮低镍奥氏体不锈钢在不同温度(700、750、800℃)时效2 h,利用光学显微镜和洛氏硬度计,观察不同温度下时效2 h试验钢的析出状况和试验钢的硬度,利用扫描电镜、透射电镜来观察和分析试验钢800℃析出物的形貌及种类。试验结果表明,高氮低镍奥氏体不锈钢在1100℃固溶处理后有良好的力学性能,高氮低镍奥氏体不锈钢在800℃大量析出相为σ相,其次是Cr2N,伴有少量Cr23C6析出,还有微量Nb(C,N)析出。析出相形态有胞状、短棒状和片状布满整个基体。试验钢时效后的硬度值要比时效前(固溶态)的硬度值高,且试样随时效温度升高其硬度值呈现上升趋势。     

激光热输入对激光增材修复1Cr17Ni2不锈钢组织与力学性能的影响

在1Cr17Ni2不锈钢上进行激光增材修复镍基高温合金粉末试验,研究了激光热输入对1Cr17Ni2钢修复接头显微组织及力学性能的影响。结果表明,1Cr17Ni2钢激光增材修复接头分为熔覆区、热影响区和不锈钢基体,熔覆区上部为均匀分布的树枝晶结构,一次臂较为发达,且生长方向具有一致性,大致平行于熔覆高度方向生长,树枝晶尺寸随激光热输入的减小而逐渐减小,晶粒间的空隙逐渐增大;熔覆区中部和下部区域为短小的柱状枝晶结构,且生长方向具有一致性,随激光热输入的减小,尺寸略有减小。熔覆区主要由基体相γ、沿晶界析出的不规则δ相和MC相等组成;不锈钢侧热影响区主要由块状δ铁素体、奥氏体、马氏体及球状珠光体等组织构成,且与合金熔覆区存在着明显的分界线。随激光热输入的减小,熔覆区平均硬度呈现先增后减的趋势,在激光热输入为80 J/mm时,其硬度达到最大值330.64 HV0.2,较不锈钢基体提高了9.78%。     

12Cr2Mo1R耐热钢/304不锈钢异种钢焊接

采用AA-TIG焊打底埋弧焊填充盖面的方法,进行了12Cr2Mo1R耐热钢和304不锈钢两种大厚板的对接焊研究。通过对焊接接头微观组织及元素分布的观察及对接头硬度、拉伸性能、冲击韧性和弯曲性能的测试,分析了接头的组织和力学性能。结果表明,不锈钢热影响区为奥氏体基体和少量带状铁素体;耐热钢热影响区为贝氏体和马氏体;焊缝为奥氏体和铁素体。线扫描分析发现不锈钢侧熔合区Fe, Ni元素变化较大,而耐热钢侧Fe, Ni, Cr元素明显变化;显微硬度结果显示,焊缝硬度在220 HV左右,耐热钢热影响区出现明显的硬化现象;接头的抗拉强度最高达到678 MPa,-30 ℃条件下焊缝及不锈钢和耐热钢热影响区的冲击吸收能量为132 J, 124 J, 241 J。     

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.     

Super-Ni/NiCr叠层复合材料与18-8钢的焊接性

采用填丝钨极氩弧焊(TIG)方法对复层厚度仅0.3mm的叠层复合材料与18-8不锈钢进行焊接.通过显微图像分析仪、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)等对焊缝微观组织、显微硬度和熔合区附近相组成等进行分析.试验发现,焊缝边缘处的奥氏体晶粒生长具有方向性,呈柱状晶形态垂直于熔合区生长;叠层复合材料NiCr基层与焊缝形成可靠的熔合,Super-Ni复层与焊缝过渡区显微硬度升高;18-8钢侧焊缝显微硬度低于不锈钢母材.结果表明,焊接区主要是奥氏体、少量δ铁素体、γ-Ni(Cr,Fe),FeNi等物相;焊接中应使钨极氩弧偏向18-8钢一侧,以避免镍复层过度烧损.     

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.     

纯镍与304不锈钢激光异种焊接的工艺及其接头的组织性能

采用高密度Nd:YAG固态连续激光器对N6纯镍和304奥氏体不锈钢进行了焊接工艺实验,探究了激光功率和离焦量对焊缝成形的影响。对接头进行了拉伸强度和硬度的测试,并结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段分析了接头的微观组织。结果表明:N6纯镍一侧热影响区晶粒长大明显,焊缝区靠近两侧熔合线附近为向焊缝中心区域生长的柱状晶,焊缝中心区域存在细小的胞晶区域;N6热影响区的显微硬度最低,焊缝的显微硬度介于N6镍母材和304不锈钢母材之间;接头拉伸断裂位置在焊缝区,抗拉强度达到N6纯镍母材的90%以上,可以满足实际情况下的使用要求。拉伸断口表现为准解理断裂。     

激光焊接快速凝固Ni51Ti49形状记忆合金显微组织和相变行为

文中研究了快速凝固Ni₅₁Ti₄₉形状记忆合金条(厚度1 mm)的激光焊接工艺,以及焊缝成形、接头显微组织演变、硬度分布和马氏体相变行为. 结果表明,激光功率和焊接速度对焊缝成形有显著影响,采用激光功率为700 W、焊接速度为8 mm/s的焊接工艺实现焊缝区完全熔透,并获得熔合面积适中、缺陷较少的高质量接头;激光焊接导致接头各区域呈现显著的组织不均匀性,其中母材区保留快速凝固工艺的细晶、强织构显微组织特征,热影响区为粗大等轴晶和柱状晶构成的混合晶组织,焊缝中心区为粗大的柱状晶. 激光焊接后热影响区和熔合区的维氏硬度相对母材有显著降低,其中熔合区的平均硬度最低,其值为311 HV ± 14 HV. 接头经500 ℃保温1 h无应力时效处理后,接头各区域组织的相变行为明显不同,其中冷却过程中母材区发生常规两步马氏体相变(B2–R–B19′),而焊缝区呈现多步马氏体相变行为,即先发生一步B2–R相变,随后发生两个独立的R–B19′相变.     

20钢-铝青铜焊接接头的显微组织和硬度

采用手工钨极氩弧焊工艺和S214焊丝焊接了20钢和铝青铜,并采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)检测了焊接接头的组织和显微硬度。结果表明:焊接接头20钢母材的显微组织为铁素体和珠光体,20钢侧热影响区组织为贝氏体,焊缝、铝青铜侧热影响区和铝青铜母材的组织均以α-Cu为主。在20钢侧的熔合线附近存在未熔合、气孔等焊接缺陷和严重不均匀的组织,这主要是由于钨极氩弧焊的焊接热输入过大和手工焊接过程的不稳定所导致的。焊缝区的硬度约为150 HV0. 2,20钢侧热影响区的硬度为170～220 HV0. 2,母材20钢的硬度约为180 HV0. 2。20钢-铝青铜焊接接头的组织不均匀性及焊接缺陷的存在可能会严重影响焊接接头的力学性能,因此需选用合适的焊接工艺和提高焊接过程的稳定性,以改善接头组织的均匀性。     

Q235钢与316不锈钢异种钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用手工电弧焊,填充A307焊条,对Q235钢和316不锈钢进行焊接,得到两种钢的焊接接头。利用金相显微镜对焊接接头的不同区域进行显微组织分析,通过扫描电镜能谱仪对焊接接头进行元素扫描,利用维氏硬度计对焊接接头的硬度进行测定。结果表明:在Q235钢和316不锈钢焊接接头中,焊缝组织呈柱状晶生长,在近焊缝一侧Q235钢中产生脱碳层而软化,在近Q235焊缝一侧出现增碳层而硬化,靠近焊缝的Q235钢热影响区出现针状铁素体组织,热影响区晶粒相对较粗大。316不锈钢热影响区和母材区组织均为奥氏体,Q235钢母材区组织为铁素体与珠光体。通过线扫描发现镍、铬元素在焊缝区域分布基本均匀。焊接接头中焊缝区硬度最高,约为195HV,Q235钢的硬度最低,约为121HV。     

汽车覆盖件冷冲压模具激光熔覆强化技术

采用不同的工艺参数,在45钢板表面制备出零缺陷的铁基熔覆层;采用金相显微镜对熔覆层横截面、熔合面以及热影响区的组织进行检测,采用维氏硬度计进行了熔覆层横截面硬度的测定并标绘硬度曲线,以及采用万能试验机测试了熔覆层与45钢板之间的结合强度。结果表明:熔覆层微观组织以柱状晶为主、组织细小致密,熔覆层内部无气孔、裂纹以及夹渣等缺陷;熔覆层硬度呈区域分布,近表面区硬度高于730 HV0. 3,近熔合面区硬度高于600 HV0. 3;熔覆层与基体结合强度高于锻态45钢的抗拉强度;热影响区的厚度约为600～700μm。最终,进行了汽车模具表面的激光熔覆强化工业化应用,表明激光熔覆强化汽车模具的可行性和先进性。     

G95Cr18 高碳铬不锈钢的激光淬火

G95Cr18 钢是一种可用于制造轴承的高碳铬不锈钢,淬火后可获得较高的硬度和良好的耐磨性。对尺寸为φ200 mm×15 mm的G95Cr18钢试样,采用固态激光器以17 mm/s的扫描速度和800W、1 200 W和1 600 W的功率进行了激光淬火。检测了试样的表面硬度、硬化层深度和硬度梯度及显微组织。结果表明:经激光淬火的G95Cr18钢试样硬化层最高硬度可达约752 HV0.1,比经真空油淬的硬度615 HV0.1提高了约22.3%;以1 600 W功率激光淬火的G95Cr18 钢试样硬化层由熔融柱状晶区、等轴晶区和淬硬区组成。     

节点构造中1Cr17Mn6Ni5N不锈钢等离子弧焊接接头的组织与性能

利用等离子弧对节点构造中的1Cr17Mn6Ni5N含氮不锈钢进行焊接,采用金相显微镜、扫描电镜分析了其焊缝、热影响区的显微组织,用显微硬度计测试了接头的显微硬度。结果表明,采用等离子弧焊接方法对不锈钢焊接,可以获得均匀光滑无裂纹的焊缝;焊缝组织主要是奥氏体及沿柱状晶分布的δ-铁素体,奥氏体晶粒内部有ε-马氏体;在热影响区析出碳化物及在晶粒内部产生ε-马氏体相变,且靠近熔合线的母材的一些晶粒内部及热影响区中出现少量孪晶;母材、熔合区、焊缝金属区的显微硬度值分别为190、210、292HV0.2。     

异种钢焊接接头熔合线附近腐蚀疲劳性能的研究

1 前言 异种钢焊接技术于30年代已用于锅炉制造行业。在随后的使用中发现,异种钢焊接接头的失效几乎总是发生在铁素体钢一侧的热影响区(HAZ),靠近熔合线,实际上是HAZ中的脱碳区。碳在熔合线附近的迁移导致在接头处0.5mm的间隔内显微硬度有240HV的差异,特别是当熔合线两侧分别为铁素体和奥氏体组织时,碳迁移将更为显著。     

医用不锈钢剪刀的激光焊接

对12Cr18Ni9奥氏体不锈钢医用剪刀与CoCrW合金刀刃采用大功率光纤耦合半导体激光器进行了焊接。测定了剪刀刃口、焊缝和热影响区的硬度及焊接深度。结果表明,采用1600W激光功率和850mm/min扫描速度焊接后,该医用剪刀刃口硬度为426HV0.3,有效焊接深度约0.75mm。