新型低锰微铌钢与普通Q355钢焊接性能比较

通过焊接热影响区最高硬度试验、斜Y形坡口焊接裂纹试验、典型对接接头性能评价试验及典型对接接头疲劳性能试验，结合金相显微镜（optical microscope,OM）和扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）两种表征手段，深入研究了新型低锰微铌钢（MnNb钢）与普通Q355钢（Q355钢）焊接性能差异及机理。结果表明，在不预热条件下，Q355钢表现出强烈的焊接淬硬倾向，而MnNb钢无淬硬倾向；MnNb钢和Q355钢均具备优良的防止焊接冷裂纹性能。相比于Q355钢接头，Mn Nb钢对接接头抗拉强度稍低，但其热影响区冲击吸收能量明显更优，这主要是由于Q355钢粗晶区中存在细小的晶内组织和侧板条铁素体组织，而MnNb钢粗晶区具有大量针状铁素体与较小的原始奥氏体晶粒。MnNb钢接头的条件疲劳极限强度比Q355钢接头高57 MPa，其扩展区疲劳辉纹间距更小，裂纹扩展速度更慢，MnNb钢对接接头的疲劳性能显著优于Q355钢对接接头。     

高强度无碳化物贝氏体钢碳当量公式应用探讨

研究了强度为1 200 MPa级无碳化合物贝氏体钢的焊接冷裂纹的敏感性,结果表明,具有贝氏体铁素体和奥氏体组织的低碳无碳化物贝氏体钢具有较小的焊接冷裂纹敏感性,焊接性良好。从焊接热循环过程焊接接头组织的转变分析了无碳化物贝氏体钢具有较低裂纹敏感性的原因,讨论并提出了适合于无碳化物贝氏体钢碳当量的计算公式。     

焊丝含氮量及焊接电流对高氮钢焊缝组织和性能影响

针对高氮奥氏体不锈钢焊接过程中由于N元素逸出引起气孔、导致力学性能恶化的问题,利用相图计算软件设计并制备了含氮量为0.35%和0.85%两种奥氏体不锈钢焊丝,系统地研究了氮含量和焊接电流对高氮钢焊缝气孔倾向性、微观组织以及力学性能的影响规律. 结果表明,高氮钢焊缝气孔倾向和力学性能与焊接电流、焊丝氮含量密切相关:随着焊接电流增加,氮含量0.35%的高氮钢焊缝抗拉强度和断后伸长率均增加,未出现气孔;而氮含量0.85%的高氮钢焊缝具有很高的气孔倾向,抗拉强度和断后伸长率变化不大,当焊接电流增大到一定值后,气孔倾向性明显降低.     

残余奥氏体对20Mn2SiVB钢的疲劳裂纹扩展的影响

研究了残余奥氏体对20Mn2SiVB钢疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,在贝氏体铁索体中有残余奥氏体膜的存在,残余奥氏体膜可起到提高断裂韧性的作用;在应力强度因子较高的范围内,疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响,断裂韧性高,裂纹扩展速率低。     

高氮奥氏体不锈钢氩弧焊的重熔特征

焊接性是影响高氮奥氏体不锈钢(高氮钢)应用的一个重要因素.为了研究高氮钢的焊接特性,对此钢进行氩弧焊重熔试验,分析了熔融时间对焊缝特性的影响.试验结果表明,随着熔融时间的增加,焊缝中铁素体的含量增加.同时发现焊缝中存在热裂纹、气孔等焊接缺陷.低熔点硫化物共晶相是焊缝具有较强裂纹敏感性的主要原因.熔融时间显著影响焊缝中气孔的形成.     

残余奥氏体对20Mn2SiVB钢的疲劳裂纹扩展的影响

研究了残余奥氏体对20Mn2SiVB钢疲劳裂纹扩展的影响。结果表明，在贝氏体铁素体中有残余奥氏体膜的存在．残余奥氏体膜可起到提高断裂韧性的作用；在应力强度因子较高的范围内，疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响．断裂韧性高，裂纹扩展速率低。     

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.     

1100MPa级高强钢的低周疲劳行为

研究了在对称应变控制条件下1100 MPa级调质态高强钢的低周疲劳性能,借助OM、SEM、TEM等手段对高强钢在低周疲劳载荷下的微观组织、断口形貌、裂纹扩展特性、夹杂物形态等进行了研究。结果表明,调质态1100 MPa高强钢具有优异的低周疲劳性能,主要有2个原因:一是由于夹杂物形态为近圆形,直径为2～5μm,低于夹杂物引起疲劳裂纹萌生的临界尺寸,裂纹萌生于试样表面,提高了疲劳裂纹萌生寿命;二是原奥氏体晶界、马氏体板条包/束界、夹杂物/孔洞都会诱导裂纹偏转,使裂纹走向曲折,降低了裂纹扩展速率,提高了疲劳裂纹扩展寿命。     

9%Ni钢焊接熔合区的氢致裂纹与马氏体带的关系

利用金相法、超高温显微镜及超高压透射电子显微镜技术,对9%Ni 钢焊接熔合区马氏体带的特性,拉应力对9%Ni 钢焊接熔合区组织,性能的影响进行了探讨。试验得出用Cr17Ni13Mn8W3奥氏体钢焊条焊接9%Ni 钢时,熔合区马氏体带中包含具有孪晶精细结构的马氏体,该马氏体带的相变滞后于热影响区的马氏体,其中的残余奥氏体稳定性不高,在拉应力作用或低温条件下易于转变成马氏体,从而增加了熔合区氢致裂纹倾向。提出了9%Ni 钢焊接熔合区氢致裂纹形成的模型。     

Ca微合金化钢焊接接头组织性能的研究

针对Ca微合金化HSLA钢,采用斜Y型坡口焊接冷裂纹试验评价了焊接冷裂纹倾向,研究了其不同t_(8/5)条件下模拟CGHAZ和气体保护焊接头的组织结构和力学性能.结果表明:该钢的焊接冷裂纹敏感性较低:Ca形成的氧化物(CaO)有效地钉扎焊接CGHAZ奥氏体晶界,细化焊接CGHAZ晶粒,有利于IFA形成,改善其焊接CGHAZ韧性;Ca微合金化HSLA钢具有优良的焊接力学性能.     

EH36钢焊接接头海水腐蚀疲劳性能及断裂机制

以EH36钢焊接接头为研究对象,研究了其在南海实际海水环境下不同应力范围的腐蚀疲劳寿命及腐蚀疲劳断裂机制。根据DNV-RP-C203标准中规定修正实际海水环境腐蚀疲劳试验结果,修正后的S-N曲线方程为lg N=15.414-4.005lg Δσ。从S-N曲线上可看出,EH36钢焊接接头在实际海水中寿命随着疲劳应力范围的增大而显著降低,其腐蚀疲劳性能优于DNV-RP-C203标准模拟海水环境下的焊接接头的腐蚀疲劳性能。采用扫描电镜观察焊接接头腐蚀疲劳断裂面发现,腐蚀疲劳裂纹源区主要发生在焊接接头表面,分析原因为焊接接头表面产生的腐蚀坑周围具有显著的应力集中,导致裂纹萌生。腐蚀疲劳裂纹扩展区宏观上较为平坦,焊接接头表面多处裂纹源区产生的撕裂棱在此区域汇合成一条撕裂棱;微观上裂纹扩展区出现了明显的疲劳台阶和二次裂纹,裂纹扩展方式主要为穿晶;腐蚀疲劳瞬间断裂区主要形貌为韧窝,断裂形式主要为塑性断裂。 创新点： 基于成组法疲劳寿命预测理论,得出EH36钢在南海海水环境下的焊接接头的S-N曲线。同时结合微观分析方法研究焊接接头腐蚀疲劳断裂面微观特征,揭示实际海水自由腐蚀环境下EH36钢焊接接头腐蚀疲劳机制。     

9Ni钢的热处理及低温韧度

介绍了不同的热处理规范对9Ni钢的低温韧度的影响,对9Ni钢低温韧度的机理进行了总结与探讨。9Ni钢具有良好低温韧度的机理,一种解释是回转奥氏体阻止裂纹的扩展即裂纹尖端钝化效应。另一种解释是回转奥氏体发生形变诱发马氏体转变,阻止了裂纹的萌生和扩展,还有一种解释是回转奥氏体吸收使铁素体变脆的C、N等元素,使基体得到净化,从而提高低温韧度,即回转奥氏体的净化作用。     

（F＋M＋A）三相钢低周疲劳的扫描电镜动态研究SCIEI

用扫描电子显微镜疲劳加载台进行动态原位观察，研究了奥氏体（Ａ）在（Ｆ＋Ｍ＋Ａ）三相钢低周疲劳裂纹萌生和扩展过程中的作用．结果表明，在低周疲劳裂纹的萌生和早期扩展阶段，三相钢中的奥氏体会降低疲劳缺口敏感性，延长裂纹萌生期，使裂纹路径弯折并降低扩展速率．在高应变疲劳阶段，因奥氏体应变诱发相变生成马氏体，其边界是裂纹扩展的低能通道，从而加速裂纹的扩展．并提出了一个能量判据：当裂尖扩展功小于Ａ→Ｍ转变的能量时，奥氏体会提高材料的疲劳抗力，反之奥氏体会加速疲劳裂纹的萌生和扩展．     

Q390A钢焊接接头腐蚀疲劳性能测试研究

采用CO₂气体保护焊工艺和ER50-6焊丝焊接Q390A钢，并对其进行焊接接头腐蚀疲劳性能测试。通过分析S-N曲线及疲劳断口SEM可知，腐蚀时间的增加会降低焊接接头疲劳极限值，60天加速腐蚀下焊接接头腐蚀坑面积和深度均较大；在承载相同动态应力下，加速腐蚀时间越长、断口裂纹越多，裂纹方向越趋于多样化，腐蚀疲劳裂纹形成速度越快；高腐蚀介质浓度和低pH值也会使腐蚀疲劳强度降低，但在相同测试时间中pH值对疲劳程度影响较小。     

高强度桥梁钢焊接接头疲劳性能的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢焊接接头测定了应力比R>0条件下的应力.循环次数(S-N)曲线,并对疲劳断口进行观察.系统分析疲劳裂纹的形成、扩展以及瞬断过程.结果表明,高强度桥梁钢焊接接头在R>O条件下的疲劳极限为470 MPa,稍低于焊接接头的屈服强度,应力幅σ与循环次数,N的关系为lgN=36.9-13.743 81gσ;在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低加载应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹和微坑,在微坑中可以观察到第二相粒子,局部区域可以观察到二次裂纹;瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征.     

LNG储罐用9%Ni钢及其焊接性

回顾总结了液化天然气低温储罐用9%Ni钢的研究和发展,对9%Ni钢的显微组织结构、力学性能以及现场焊接性进行了介绍.使用最普遍的淬火 回火态9%Ni钢的组织形态主要为回火马氏体,并分布有少量残余奥氏体.9%Ni钢具有很高的强度和良好的低温韧性,焊接性良好,冷裂敏感性较低,采用合适的焊接工艺措施,可防止热裂纹的出现,获得具有良好低温韧性的焊接接头.9%Ni钢焊接时,焊接热输入一般控制在7～35 kJ/cm,多层焊层间温度应控制在100℃以下.     

珠光体钢与奥氏体钢异种钢焊接材料的选择与应用

分析了珠光体钢与奥氏体钢异种钢的焊接性,介绍了焊接材料的选用原则、材料种类、工艺及工程中的应用.结果表明：该类异种钢焊接材料的选择原则是,尽量选用接近或高于奥氏体钢的高合金成分,而不是接近珠光体钢的成分;尽量避免焊缝中马氏体组织形成,保证接头获得良好的使用性能和焊接性.可供该类异种钢选用的焊接材料种类较多,工艺方法各具特色.三个典型应用案例表明,这类异种钢焊接质量的有效控制,取决于焊接材料的合理选用及正确的工艺方法.新型、高效、自动化焊接材料是颇具推广应用前景的焊接新材料.     

铁素体与奥氏体异种钢焊接接头表面开口裂纹的电磁检测

为了研究电磁检测技术检测铁素体与奥氏体异种钢焊接接头表面开口裂纹的能力,制作了Q235R与S30408异种钢横向刻槽对比试样和纵向刻槽对比试样,开展了涡流阵列检测和交流电磁场检测试验。结果表明:涡流阵列检测技术能够检测异种钢焊接接头的横向裂纹和远离铁素体与奥氏体熔合线处的纵向裂纹,但无法检出熔合线处的纵向裂纹;交流电磁场检测技术能够检测熔合线处的纵向裂纹,但无法检测出远离铁素体材料的纵向刻槽;涡流阵列检测技术与交流电磁场检测技术的组合,可以解决铁素体与奥氏体焊接接头的表面开口裂纹的检测问题。     

316L和316LN奥氏体不锈钢的低温疲劳性能

<正> 奥氏体不锈钢是核聚变反应堆的理想材料。普通的316L奥氏体不锈钢,经固溶处理后获得完全的奥氏体组织,但力学性能不是太好。S.Degallaix等指出,氮的合金化能明显提高316L钢的室温和高温下的单调及循环性能。J.B.Vogt等人作了氮和温度对316L钢疲劳性的影响的试验,来说明低周疲劳和疲劳裂纹扩展时,其宏观性能与显微组织之间的关系。低周疲劳和疲劳扩散试验及其结果分析如下。     

高强韧性奥氏体—贝氏体双相钢接触疲劳特性研究

考察了具有奥氏体—贝氏体组织的新型低合金超高强度钢的组织结构及力学性能与接触疲劳性能的关系,提出了获得高接触疲劳性能要求的组织、性能合理匹配。结果表现:具有奥—贝组织的低合金超高强度钢(HRC50～52)的接触疲劳寿命是经碳、氮共渗处理的20CrMnTi和SCM420H钢(HRC 58～62)的2～4倍。