镍基合金焊接裂纹研究现状

近年来,镍基合金焊接件在航空航天、核电、火电和石油化工等工程领域的应用需求快速增长。本文介绍了镍基合金的分类以及镍基合金焊接方法的研究,由于成本以及技术等的限制,镍基合金的焊接主要采用熔化焊焊接方法。重点综述了镍基合金焊接裂纹的产生机理以及各元素对裂纹的影响。镍基合金熔化焊焊接过程中易产生4种焊接裂纹:结晶裂纹、液化裂纹、失塑裂纹和应变时效裂纹。总体上,结晶裂纹和液化裂纹产生机理已较为明确,焊接过程中低熔点液态薄膜的出现是结晶裂纹和液化裂纹产生的主要因素。失塑裂纹目前仍没有对其明确的定义,镍基合金失塑裂纹产生机理也存在着较大的分歧。镍基合金应变时效裂纹是沉淀强化镍基合金所特有的,裂纹产生与沉淀相的沉淀速率密切相关。杂质元素和添加元素对镍基合金焊接裂纹敏感性有着重要影响,元素的影响虽然已经进行了大量的研究,但元素单独或者协同对裂纹敏感性的具体影响仍需进一步的研究。     

预热温度对Q420钢板焊接冷裂纹敏感性的影响

采用斜Y型坡口焊接裂纹试验,主要针对不同预热温度下的Q420钢板,采用GFR-81K2焊材进行了FCAW工艺下的焊接冷裂纹敏感性试验研究。研究结果表明:Q420钢在各种预热温度和110℃热处理条件下,其冷裂纹敏感性较低;对于焊材GFR-81K2而言,在各种预热温度和110℃热处理条件下,其冷裂纹敏感性较低;而预热110℃焊后热处理后反而出现了一定程度的裂纹率,因此,对于Q420钢及焊材GFR-81K2在预热110℃下的冷裂纹倾向性,焊后热处理工艺不推荐。     

航空用GH2036合金的VIC-3D静载分析和冲击性能优化

使用VIC-3D技术测量了航空用GH2036合金静态拉伸二维应变及应力场,研究了其拉伸性能。基于四因素三水平正交试验方案进行了热处理工艺优化,利用蔡司显微镜对金相组织进行了观察,并研究了热处理工艺对该合金冲击性能的影响。利用应变-时间云图分析了应变场的变化。结果表明,时效时间对合金冲击性能影响最大,其次是固溶温度、时效温度、固溶时间,优化的热处理方案为920℃/45 min+520℃/3 h,在该热处理制度下,GH2036合金的冲击吸收功(181 J)较未热处理试样(95 J)提高90.5%;该合金热处理后的金相组织基体为奥氏体,且晶内和晶界处存在第二相,热处理优化工艺能够使晶粒细化和第二相强化效果实现最佳匹配。     

航空发动机高压涡轮叶片叶冠焊后裂纹分析及控制

航空发动机高压涡轮工作叶片阻尼叶冠表面堆焊耐磨层后,发现焊接热影响区存在延迟裂纹。通过基体材料成分分析、金相观察、扫描电镜分析等手段分析裂纹原因,结果表明:裂纹为焊接及磨削残余应力与时效组织应力叠加导致应变集中产生的应变-时效裂纹。通过增加焊前预热、焊后缓冷、焊后立即退火、控制叶片磨削进刀量等措施有效降低裂纹故障率。冷热循环试验表明在正常工作过程中叶片裂纹扩展速率缓慢,一般不会形成封闭裂纹;叶冠边缘处裂纹有向叶冠外侧扩展倾向,可能造成掉块,影响飞行安全。     

K438高温合金补焊接头热处理裂纹研究

对K438高温合金补焊件热处理裂纹进行了研究,观察了裂纹的分布特征,分析了不同裂纹的形成机理。结果表明,热处理后热影响区出现两类裂纹:不连续的液化裂纹和起始于熔合区,向母材扩展的应变时效裂纹。应变时效裂纹取决于焊缝的残余应力和敏感组织,M_(23)C_6和M_6C的存在增加了晶界脆性,增大了裂纹开裂的倾向性。当应力超过合金的强度极限即发生开裂。液化裂纹是由于晶界的低熔点(γ+γ′)共晶相在热处理时被重新熔化,削弱了晶粒间的内聚力,导致裂纹的产生。     

GH3230合金的焊后热处理

分析测试了GH3230合金氩弧焊接后经不同焊后热处理制度处理后的显微组织、显微硬度和拉伸性能。试验结果表明:GH3230合金焊接板材经1140~1180 ℃保温10 min焊后热处理,既能使焊后残余应力得到充分释放,又能保证组织稳定,满足合金力学性能要求。     

焊前准备、焊后处理及辅助设备

管端相贯焊接坡口数控切割研究；焊后电子束局部热处理对GH4133合金接头疲劳性能的影响；空心抽油杆摩擦焊接头的焊后热处理工艺研究；多组分铝合金的偏析机理；消除大型铸锻焊件残余应力的几种时效工艺方法比较；[编者按]     

15CrMoR低合金耐热钢焊接工艺评定

根据15CrMoR低合金耐热钢的化学成分及它的碳当量计算值。分析了该材料的焊接裂纹敏感性。采用V型坡口对接试件、A302焊条进行了焊接工艺试验。试验结果表明,采用A302焊每焊接15CrMoR低合金耐热钢．焊后不必进行热处理就能满足JB4708—2000焊接工艺评定的要求,试验证明所采用的焊接工艺可应用到生产实践中。     

热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

对等温锻造GH4169G合金进行不同条件热处理和蠕变性能测试,研究热处理制度对合金组织与蠕变性能的影响。结果表明:经直接时效和标准热处理后,ITF-GH4169G合金中的δ相具有粒状或针状形态,其中,标准热处理期间合金中元素Fe和Cr富集于近晶界区域。与标准热处理合金相比,直接时效态合金在蠕变期间晶内发生位错的单取向或双取向滑移,可减缓应力集中、延迟裂纹的萌生与扩展。而标准热处理态合金中形成的针状δ相可削弱晶界的结合强度,并促使晶界处发生裂纹的萌生与扩展。     

复合钢管中镍基合金喷焊层对焊缝裂纹敏感性的影响

通过模拟实际焊接试验,研究了镍基合金喷焊层对焊接裂纹敏感性的影响。结果表明,镍基合金喷焊层成分对奥氏体不锈钢焊缝的裂纹敏感性有明显的影响。喷焊层越厚,即焊缝中所熔的喷焊层成分越多,焊缝金属热裂纹敏感性越大。原因是喷焊层中所含Ni,Cr,B,Si元素熔入焊缝增加了焊缝裂纹敏感性。