含铜时效钢焊接粗晶区组织与韧性分析

研究了含铜时效钢焊接粗晶区的组织与韧性,并测定了含铜时效钢焊接粗晶区连续冷却转变曲线(SHCCT曲线).结果表明,冷却速度对含铜时效钢焊接粗晶区的组织和韧性有显著影响.随着冷却速度的增加,粗晶区的组织由粗大的粒状贝氏体转变为细小的板条贝氏体;当t8/5≤40s时,焊接粗晶区无塑性转变温度低于-50℃,可获得良好的低温韧性.当t8/5＞40s时,焊接粗晶区冲击韧度显著降低,大尺寸M-A组元的增多是导致含铜时效钢韧性恶化的重要原因.     

含铜时效钢模拟焊接热影响区的组织与性能

对含铜时效钢焊接热影响区粗晶区进行了焊接CCT图的测定及一次和二次模拟焊接热循环试验.结果表明,依据焊接CCT图可以大致确定实际冷却时间t8/5最佳范围为7～35s.一次热循环试验表明,热连轧的含铜钢焊接热输入范围较窄,在较大热输入条件下,焊接热影响区粗晶区出现脆化,脆化的原因是t8/5较大时生成了大量的粒状贝氏体.t8/5大于7s后,粗晶区开始出现软化.软化的原因是ε-Cu粒子的回溶、贝氏体板条宽化和铁素体数量增加共同作用的结果.二次热循环峰值温度Tp处于两相区时,发生显著脆化,脆化的原因是焊接冷却过程中形成了尺寸较粗大的粒状贝氏体及在原奥氏体晶界处形成了珠光体组织.     

焊接热循环对含铜时效钢HAZ组织与力学性能的影响

研究了焊接热循环对含铜时效钢焊接热影响区组织与性能的影响.结果表明,经历单次热循环后,含铜时效钢焊接热影响区不同区域性能存在显著差异.粗晶区冲击韧度最差,这主要是奥氏体的晶粒长大及粒状贝氏体的增多所致;两相区是热影响区的"软化区",母材中析出相的粗化及重溶和铁素体量的增多是导致两相区硬度降低的主要原因.二次热循环对模拟HAZ组织和性能有显著影响,粗晶区 两相区是二次热循环中性能最差的区域.基体中部分析出物的粗化或回溶以及组织中铁素体量的增加是导致两相区硬度降低的主要原因;大尺寸粒状贝氏体的增多是导致该区域韧性下降的主要原因.     

X100管线钢粗晶区组织和性能的研究

焊接热影响区粗晶区是焊接接头中薄弱的区域。本文采用焊接热模拟技术、显微组织观察和力学性能测试研究了X100管线钢焊接粗晶区的组织和性能的变化规律,讨论了冷却时间、组织和性能之间的关系。研究表明,焊接粗晶区组织主要由粒状贝氏体组成,随着冷却时间t8/5的延长,晶粒变粗大,贝氏体化铁素体粗化,M-A组元体积分数增大,并由条状变成块状,晶界上M-A组元也变得粗大,导致冲击韧性下降,抗裂性变差,冲击断口形貌脆性断裂的比例越来越大,且硬度、屈服强度、抗拉强度逐渐减小。     

440 MPa级含铌船体钢焊接粗晶区组织与性能

焊接热模拟试验表明,t8/5≤40 s时,低碳高铌钢焊接粗晶区奥氏体晶粒尺寸低于高碳低铌钢,低温冲击韧性高于高碳低铌钢.焊接粗晶区的组织主要以粒状贝氏体为主,当t8/5≤40 s时,粒状贝氏体主要以长条状存在;当t8/5>40 s时,粒状贝氏体则主要呈现块状,低碳高铌钢中粒状贝氏体的数量和尺寸远低于高碳低铌钢.Thermo-Calc计算析出平衡曲线表明,高碳低铌钢中第二相粒子的析出主要在1 200℃以上,平均尺寸大于120 nm.低碳高铌钢中第二相粒子的析出粒子主要分布在1 200℃以下,平均尺寸小于50 nm.低碳高铌钢中细小的第二相析出物有效阻碍了奥氏体晶粒长大,显著改善了焊接粗晶区的低温韧性.     

含铜时效钢焊接热影响区组织与性能研究

研究了含铜时效钢焊接热影响区的组织与性能。结果表明,含铜时效钢焊接热影响区不同区域性能存在显著差异。粗晶区冲击韧性最差,这主要是奥氏体的晶粒长大及粒状贝氏体的增多所致;细晶区塑韧性最好,这主要是因为细晶区奥氏体化后高温停留时间较短,同时未溶解的Nb(CN)阻碍了晶粒的长大。两相区是热影响区的“软化区”,母材中析出相的粗化及重溶和铁素体量的增多是导致两相区硬度降低的主要原因,但相对于母材软化现象并不明显。     

含铜时效钢气体保护焊热影响区的组织与性能

研究了含铜时效钢气体保护焊热影响区的组织与性能。结果表明，在试验所用热输入范围内（1．2～2．3kJ／mm），含铜时效钢具有良好的焊接性能。焊接接头的拉伸强度同母材相比没有明显差异，且HAZ拉伸强度对热输入变化不敏感；焊接热影响区具有较高的冲击韧性，熔合线是HAZ中韧性最差的部位；和传统调质型船体用钢相比，含铜时效钢HAZ硬化和软化现象不明显；热输入对含铜时效钢粗晶区组织影响显著，随着热输入的增大，粗晶区组织由细板条贝氏体向粗大的粒状贝氏体转变。     

大热输入焊接DH36钢焊接粗晶区组织与性能分析

利用焊接热模拟的方法,对比研究了大热输入焊接DH36钢焊接粗晶区的组织与性能.结果表明,低碳、低锰及低碳当量+微钛处理的合金设计可显著改善钢大热输入焊接粗晶区的组织与性能.随着t8/5的增大,大热输入焊接DH36钢粗晶区的组织由细小(尺寸1μm)的板条状马氏体-奥氏体岛(M-A岛)组织转变为大尺寸块状M-A岛组织,同时组织中先共析铁素体数量增多,尺寸增大.降低钢中的Mn元素含量可显著促进先共析铁素体的形成,抑制硬质相M-A岛的产生,但过多的粗大先共析铁素体形成会降低HAZ的低温韧性.M-A岛和先共析铁素体共同作用决定着大热输入HAZ的性能.     

铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织性能的影响

利用焊接热模拟方法研究了铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织和性能的影响.结果表明,随Nb含量增加,粗晶区中晶界铁素体减少,MA岛(粒状贝氏体)和板条贝氏体增多,Nb含量在0.038wt％时,板条贝氏体贯穿整个奥氏体晶粒,严重降低了粗晶区的低温韧性;同时,MA岛的形态也由块状变为长条状,同样降低了粗晶区的低温韧性.在大线能量焊接下Nb对高强船板钢的焊接性造成了不利的影响.     

超低碳含铜时效钢抗裂性研究

采用理论计算、热影响区最高硬度试验和小铁研试验方法研究了超低碳含铜时效钢的抗裂性。结果表明，与强度级别相同的12Ni3CrMoV钢相比，超低碳含铜时效钢具有更为优异的焊接性能，其热影响区淬硬倾向较小，在-5℃～0℃以及低于4000Pa绝对湿度下不预热焊接能够获得良好的焊接性能。     

E4330钢模拟粗晶区组织与性能的研究

采用热模拟技术、金相分析及力学性能测试研究了不同焊接热循环下E4330钢粗晶区组织和性能的变化规律。结果表明:焊前预热改善粗晶区(CGHAZ)的组织,从单一的板条马氏体转变为马氏体和下贝氏体的混合组织,但预热温度过高会导致晶粒严重长大和上贝氏体的出现。E4330钢粗晶区经历峰值温度为800℃的二次热循环后,出现了组织遗传现象,但当层间温度为200℃时,临界粗晶区(IRCGHAZ)并没有因组织遗传而表现出韧性恶化,这是因为马氏体转变不完全引起细小的球状奥氏体增多,抑制了粗大晶粒的遗传。调质处理改善粗晶区的韧性,但不能完全消除组织遗传。     

WB36钢临界再热粗晶区组织性能

用热模拟方法研究了WB36钢（15NiCuMoNb5）临界再热粗晶区（IRCGHAZ）组织特征及性能,分析组织转变过程及M-A组元形成原因,揭示了1RCGHAZ脆化机理。结果表明,IRCGHAZ保持粗大的板条状马氏体组织特征,形成了密集的M-A组元,其中条状M-A组元分布于马氏体板条间,而在原始奥氏体晶界形成链状M-A组元。与一次粗晶区（CGHAZ）、二次粗晶区及过临界再热粗晶区（SCCGHAZ）相比,IRCGHAZ的韧性最低,它将导致接头的局部脆化现象。IRCGHAZ脆化的主要原因是存在于晶内的条状M-A组元,而不是分布于晶界的粒状M-A组元,这是由于条状M-A组元比颗粒状M-A组元更容易引起解理断裂。     

超级钢焊接接头粗晶区的精细结构

用电子显微镜观察了超级钢的熔化极混合气体保护脉冲焊三种焊接参数下的焊接接头粗晶区的精细结构，并测量了显微硬度沿焊缝的分布．结果表明：三种焊接参数下的热影响区中均未出现软化现象；随着热输入线能量的升高，粗晶区中的铁素体形态和碳化物的形态、分布和取向也变得复杂多样．在线能量低的接头粗晶区中，铁素体以块状为主，碳化物数量较少，呈粒状；在线能量较高的接头粗晶区中，铁素体以板条状为主，并在其上分布大量等轴状的亚单元，碳化物分布在亚单元的边界上或亚单元内部；在线能量高的接头粗晶区中，铁素体为板条状、块状，碳化物呈粒状，棒状等平行地分布在铁素体上，并与板条长轴呈不同的夹角。     

低合金高强钢20Mn2WNbB焊接热模拟粗晶区组织与性能

利用焊接热模拟手段和扫描电镜、透射电镜技术，电子衍射和Ｘ射线衍射等方法研究了国产新型强钢焊接热影响区（ＨＡＺ）粗晶区的组织和性能，发现随８００至５００℃冷却时间ｔ８／５的增长，该区的冲击韧性（αｋ）亦下降。ｔ８／５＜１８０ｓ时，αｋ下降主要是由于富碳的Ｍ－Ａ组成物的增加；ｔ８／５＞１８０ｓ时，αｋ下降主要是由于贝氏体的铁素体板条粗化，另外发现Ｍ－Ａ组成物的精细结构也随ｔ８／５的增长而变化。     

高温时效对T23钢粗晶热影响区显微组织及再热裂纹敏感性的影响

利用热模拟机制备T23钢粗晶热影响区(CGHAZ)试样,对其进行650℃、0～48 h时效实验,对时效前后的试样进行高温短时蠕变破断实验,评价其再热裂纹敏感性,采用OM、SEM、TEM+EDS等手段分析CGHAZ在时效过程中的显微组织演变,对断口形貌及断口附近显微组织进行观察,分析合金元素在晶界附近的分布,揭示T23钢CGHAZ形成再热裂纹的机理,探究时效改善再热裂纹敏感性的原因.结果表明,T23钢CGHAZ在焊态下为马氏体/贝氏体混合组织,硬度较高;经650℃时效后组织发生回复及再结晶,位错密度下降,亚晶粒(板条)尺寸增大,M23C6、M7C3和MX碳(氮)化物等在晶内、晶界逐渐析出,硬度逐渐下降.焊态CGHAZ对再热裂纹敏感,时效后CGHAZ的再热裂纹敏感性下降;当时效时间超过24 h时,对再热裂纹不敏感.焊态CGHAZ产生再热裂纹主要是由于M23C6在晶界析出长大,导致晶界形成软化区,并促进孔洞的形成,减弱了晶间结合力.时效使不稳定的CGHAZ组织发生预先转变,碳化物大量析出,基体发生回复与再结晶,降低了晶内强度,同时晶界附近合金元素贫化消除,晶内和晶界强度的差异减小,塑性变形能力明显提升,故再热裂纹敏感性降低.CGHAZ时效后的硬度与再热裂纹敏感性有一定的对应关系,当硬度高于250 HB时对再热裂纹敏感,硬度低于250 HB时对再热裂纹不敏感.     

含铜高纯净钢时效过程中铜偏聚区的演变

利用高分辨透射电镜研究了含铜高纯净钢时效过程中铜偏聚区的形貌与结构变化,分析了含铜钢的时效强化机制.结果表明,含铜钢固溶态与时效初期铁素体基体存在铜原子偏聚区,随时效时间延长,在时效硬度峰处铜偏聚区演变为富铜的亚稳Fe-Cu颗粒,该富铜析出相与基体呈半共格关系,其周围与内部存在的高密度位错与层错构成位错运动的阻碍,这可能是导致含铜钢时效强化的主要原因.     

淬火方式对含铜时效钢组织和性能的影响

利用SEM、TEM、EBSD和力学检测手段研究了QLT工艺中水淬及油淬方式对含铜时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:与油淬工艺条件相比,试验钢在水淬工艺下获得更高的强度和韧性,屈服强度增加54MPa,-80℃冲击功增加45J。试验钢在QLT工艺水淬条件下的组织为片层状相间分布的板条铁素体和二次马氏体混合组织,油淬条件下试验钢组织为粒状贝氏体和二次马氏体。EBSD分析可知,水淬和油淬条件下的小角度晶界密度分别为0.938和0.647μm~(-1),有效晶粒尺寸分别为3.67和4.33μm,较高的小角度晶界密度会提高屈服强度,有效晶粒尺寸细化有利于提高强度和韧性;同时,水淬工艺下获得的片层状相间分布的板条铁素体和马氏体组织能够提高裂纹扩展偏折频率,消耗裂纹扩展功,提高韧性。     

奥氏体化工艺对含铜低合金时效硬化钢奥氏体晶粒度的影响

研究用钢为含1.3％Cu的低碳低合金钢,能时效硬化.对该含铜低合金时效硬化钢进行了在850～1 200℃保温不同时间的奥氏体化处理,采用激光共聚焦高温金相显微镜检测了经不同工艺奥氏体化的钢的奥氏体晶粒尺寸,并采用相场法模拟了钢在1 000～1 200℃保温1 200 s奥氏体化过程中奥氏体晶粒尺寸的变化,以揭示奥氏体化...     

高强度桥梁钢焊接粗晶热影响区中粒状贝氏体对韧性的影响

采用热模拟试验机模拟高强度桥梁钢Q460q不同焊接工艺参数t8/5条件下的CGHAZ（粗晶热影响区）,并分析了CGHAZ的显微组织及组织中的粒状贝氏体对韧性的影响。结果表明,当t8/5〈60 s时,组织中板条贝氏体和粒状贝氏体相互交错,且粒状贝氏体内的脆性长条状M-A组元较少,使韧性保持较高的水平。当t8/5〉100 s后,晶粒粗大,组织中先共析铁素体和粒状贝氏体量不断增加,M-A组元尺寸变大从而使裂纹扩展中的有效晶粒尺寸粗大,导致韧性显著下降。     

V - N钢焊接粗晶区的组织和韧性研究

在不同焊接工艺下对V钢、V—N钢和V—Ti—N钢三种钢的焊接粗晶热影响区的组织和韧性进行了研究。利用Gleeble3500模拟粗晶区的焊接过程，将锻后试样重新加热到峰值温度1350℃后给以不同的热输入量并以相应的t8/5冷却速度进行冷却。结果表明热输入量高时容易得到粒状贝氏体和晶界上的侧板条铁素体组织。随着热输入的降低会出现大量的多边形铁素体和晶界铁素体，并且明显长大。对于含氮量较高的V—N钢来说，容易形成马氏体-奥氏体岛，这种组织降低了粗晶区的韧性。在高氮的情况下添加另一种微合金化元素Ti，钛可以提高HAZ的相变温度，使铁素体和贝氏体连续冷却转变曲线的鼻点左移，细化奥氏体晶粒，促进铁素体和贝氏体的形核，改善粗晶区的韧性。