焊前及焊后热处理对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织性能的影响

目的 研究焊前及焊后热处理（950 ℃+1 h+AC/540 ℃+6 h+AC）对TC11钛合金线性摩擦焊接头组织演变和力学性能的影响。方法 采用光镜、扫描电镜、显微硬度及拉伸试验对不同热处理条件下的接头进行了组织分析和力学性能测试。结果 金相结果表明,焊前热处理对焊接过程中接头的组织演变影响较小。在焊态和焊前热处理接头的焊接中心区域（WCZ）观察到类似的马氏体组织,但明显的热影响区域只能在焊前热处理接头中找到。焊后热处理后,WCZ中的马氏体组织转变为网篮组织,热力影响区（TMAZ）的初生α和转变β晶粒均有一定程度的长大。力学性能结果表明,焊前热处理可以提高整个接头的显微硬度,但硬度分布趋势与焊态接头的分布趋势相似。结论 焊后热处理可以降低WCZ和TMAZ的显微硬度,但母材的显微硬度有所提高。焊前和焊后热处理都可以提高接头抗拉强度,但会降低接头伸长率,特别是在焊前热处理条件下。     

焊后热处理对Ti17线性摩擦焊接头组织及力学性能的影响

目的 获得双态组织Ti17钛合金线性摩擦焊接头合适的焊后热处理(PWHT)工艺,以满足该合金在航空发动机整体叶盘线性摩擦焊工程中的应用要求.方法 选用3种热处理温度(600,620,640℃)对接头进行PWHT,利用光镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察分析接头微观组织,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析接头力学性能.结果 热处理后接头母材(BM)组织与焊态接头相比无明显变化,焊缝区(WZ)及热力影响区(TMAZ)内析出了细小的层片状二次α,使WZ及TMAZ的显微硬度与焊态接头相比均有所提高.随着热处理温度由600℃→620℃→640℃,WZ及TMAZ内二次α相逐渐长大粗化,导致WZ及TMAZ显微硬度随PWHT温度的升高而逐渐降低.结论 所选的PWHT温度可改善接头组织,使接头拉伸强度和断后伸长率均高于焊态接头及许用标准.     

60Si2Mn钢摩擦焊后热处理工艺的改进

对60Si2Mn钢摩擦焊焊接接头热处理后的组织和性能进行了研究,通过显微镜(OM)观察焊缝的界面层显微组织形貌特征,分析了热处理工艺对焊接接头性能的影响.结果表明:该钢摩擦焊焊接接头为珠光体+铁素体+马氏体组织,组织不均匀.经正火预处理后,焊接接头为细小粒状珠光体,再进行淬火加回火处理,组织均匀,为回火索氏体,焊缝下屈...     

TA19/TB2异质钛合金线性摩擦焊试验研究

目的 探究TA+TB钛合金组合的线性摩擦焊（LFW）接头组织及力学性能特点。方法 进行了TA19/TB2异质接头LFW焊接试验。利用光学显微镜及扫描电镜观察分析了接头微观组织特征,利用拉伸试验机及显微硬度计测试分析了接头力学性能。结果 TA19侧焊缝区为动态再结晶形成的等轴细晶组织,晶内析出了针状α''及细小片层α,热力影响区晶粒发生了不同程度的变形,在近焊缝较宽范围内形成水平流线形貌;接头中部界面TA19侧形成了直径约为2~3 μm的细小等轴晶;TB2侧焊缝区由动态再结晶形成的等轴晶及部分变形晶粒组成,热力影响区晶粒变形程度较低未形成流线形貌。接头界面两侧组织特征具有不同程度的强化效果,TA19侧从母材区到界面显微硬度值逐渐增大,TB2侧焊缝及热力影响区显微硬度值略高于母材;接头拉伸强度与TB2母材相当。结论 说明TA19与TB2钛合金可通过LFW获得可靠连接。     

铝合金厚板静止轴肩搅拌摩擦焊接头组织及性能

采用8.5 mm厚度2A14-T4铝合金和自主研制搅拌工具进行静止轴肩搅拌摩擦焊（stationary shoulder friction stir welding,SSFSW）实验,探讨焊接工艺参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果表明：只有在低转速工艺参数范围内（转速ω=400~600 r/min与焊接速率v=60~120 mm/min）可获得焊缝表面光滑、无缺陷厚板铝合金SSFSW焊接接头。SSFSW焊缝区主要由焊核区（NZ）组成,周围热力影响区（TMAZ）及热影响区（HAZ）宽度明显减小,焊核区与搅拌针形状类似且由两种不同尺寸细小等轴晶构成,前进侧NZ晶粒比后退侧NZ更为细小。接头显微硬度呈"W"状分布,NZ硬度值可达到母材硬度80%~90%,TMAZ与HAZ交界处存在软化区,硬度最低为母材硬度72%左右。在给定ω=500 r/min,v=140 mm/min焊接参数下,SSFSW接头抗拉强度可达到母材的88%,断裂位置多位于后退侧TMAZ与HAZ交界处软化区,具有韧性断裂特征。     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。     

焊前热处理对J55钢自动TIG焊接头组织性能的影响

目的 针对J55钢焊接性较差、接头热影响区（HAZ）易出现脆硬马氏体组织等问题,在焊前对J55钢母材进行热处理,研究其焊接接头。方法 在焊前对J55钢母材进行了760℃与880℃的热处理,采用TIG焊方法进行了焊接,研究了热处理前后TIG焊对接头显微组织和力学性能的影响。结果 经焊前760℃热处理后,母材中的珠光体（P）含量显著减少并且发生细化,焊后接头HAZ组织转变为晶界铁素体（GBF）、针状铁素体（AF）和P;经焊前880℃热处理后,母材的显微组织主要为多边形铁素体（PF）和AF,在焊后接头的HAZ中形成了PF、贝氏体（B）和M-A组元。2种热处理接头焊缝区（WZ）的盖面层组织为GBF和AF,靠近和远离盖面层的打底层组织主要为PF和P;未热处理接头HAZ组织为PF、B和马氏体（M）。与2种热处理接头相比,未热处理接头的显微硬度居中,抗拉强度最高,延伸率最低,拉伸断裂位于熔合线与HAZ之间,断口呈脆性断裂特征。与760℃热处理相比,经880℃热处理的焊接接头HAZ显微硬度最高值达523 HV,为760℃热处理的2.2倍,接头抗拉强度提高了2.2%,但延伸率降低了7.6%。2种热处理接...     

汽车轮辋用钢搅拌摩擦焊接头组织及力学性能

目的 为搅拌摩擦焊在轮辋钢的应用提供理论数据。方法 选用厚度为4.5 mm的江铃汽车V362轮辋钢板B380CL,采用不同的焊接参数,获得搅拌摩擦焊接头,对焊缝宏观成形及微观组织进行分析,研究焊接参数对组织的影响;通过进行拉伸试验和硬度测试,分析焊接参数对焊接接头性能的影响;对接头焊缝进行X-Ray无损探伤。结果 当搅拌头旋转速度为950 r/min,焊接速度分别为37.5, 47.5, 60 mm/min时,均能形成焊接接头。焊接速度为47.5 mm/min时,焊缝宏观成形较好,微观组织无缺陷,微观组织为铁素体和珠光体,抗拉强度最高,超过母材;焊接接头各区域微观组织硬度较母材高,伸长率较焊接速度为37.5 mm/min时的接头高。结论 搅拌摩擦焊实现轮辋钢的对接,该研究中旋转速度950 r/min,焊接速度47.5 mm/min为最佳工艺参数,接头抗拉强度超过母材。     

6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能

目的 为了适应空间曲面构件的搅拌摩擦焊,开展6061铝合金无倾角搅拌摩擦焊工艺及性能的研究。方法 采用无倾角搅拌摩擦焊用的搅拌头,对5 mm厚6061-T6铝合金板材进行试验,研究焊缝成形及接头力学性能,并分析接头组织特征。结果 零倾角搅拌摩擦焊接头从组织上可区分为5个不同区域：焊核区(WNZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)、轴肩影响区(SAZ)和母材(BM);随着搅拌头转速增加,焊缝宽度和焊核尺寸均先变大后变小;随焊接速度增加,焊缝宽度和焊核尺寸均逐渐变小;当焊接速度固定时,随搅拌头转速增加,接头拉伸强度先增加后减小;当搅拌头转速固定时,随焊接速度增加,接头拉伸强度逐渐增大。结论 采用无倾角搅拌摩擦焊接方法,能够实现对5 mm厚6061-T6铝合金板材的有效焊接。     

Q960E超高强钢焊接接头组织和性能研究

目的 对Q960E超高强钢的焊接工艺进行研究以获得高强高韧的焊接接头。方法 选择超高强钢Q960E作为母材、FK1000ER120S–G焊丝作为填充材料进行MAG焊,采用改变焊接电流的方式来研究焊接热输入对焊接接头组织和性能的影响。结果 当焊接电流为155～230 A时,均获得了全焊透无明显缺陷的焊缝。随着焊接热输入的增大,焊接接头中各亚区宽度增大,其中焊缝区变化最为显著,在最小热输入条件下焊缝宽度为3.98 mm,在最大热输入条件下焊缝宽度增至5.53 mm。对焊接接头进行组织分析发现,焊缝组织主要为针状铁素体和板条马氏体;完全相变区组织主要为板条马氏体;未完全相变区组织主要为回火马氏体和部分重结晶形成的马氏体。硬度测试表明,在热影响区的回火区发生了软化现象,最低硬度仅为290HV;在完全相变区发生了硬化现象,硬度最大值可达500HV。在不同热输入条件下,焊接接头各亚区硬度变化趋势一致,焊接接头抗拉强度为995～1 076 MPa,拉伸试验均断裂在热影响区,断后伸长率为9.33%～10.21%,断裂时存在颈缩现象,为韧性断裂。随着热输入的增加,粗晶区马氏体板条束宽度增大,未完全相变区...     

焊接参数对铁素体不锈钢搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

对4mm厚T4003铁素体不锈钢进行搅拌摩擦焊接工艺实验,研究焊接参数对接头组织特征、硬度分布及常温和低温冲击韧性的影响。结果表明:接头搅拌区和热力影响区由铁素体和马氏体双相组织构成;接头搅拌区组织沿试样厚度方向存在非均质性,且随转速的降低及焊接速率的增加越发显著;转速从150r/min增加至250r/min,前进侧热力影响区组织呈现小梯度过渡趋势,无明显变形拉长特征。焊缝硬度分布相对均匀,其最高硬度为290HV,约为母材的1.87倍。焊接参数和温度对接头的冲击吸收功有较大影响:常温(20℃)下,热影响区为母材的90%～92%,搅拌区为母材的85%～103%;低温(-20℃)下,热影响区为母材的87%～97%,搅拌区为母材的82%～95%,表明焊缝区仍具有较好强韧匹配。     

汽车高强钢SG1000激光复合焊接力学性能研究

目的 针对汽车高强钢SG1000焊接接头恶化等问题,研究了SG1000激光复合焊接的力学性能。方法 选用等强匹配焊丝MG90-G对高强钢SG1000进行激光复合焊接,对焊接接头进行拉伸和低温冲击韧性试验,并结合扫描和硬度监测等手段对焊缝组织和断口形貌进行分析。结果 由于激光的预热作用,高强钢SG1000激光复合焊接成形件的焊缝美观,焊接过程稳定可靠,焊接熔池深度较大,有效改善了传统焊接的咬边、飞溅、气孔等缺陷。焊缝组织主要由板条马氏体和奥氏体晶粒组成,热影响区的过热区内部板条马氏体和奥氏体晶粒比较粗大,而焊接母材主要为细小的板条马氏体和奥氏体晶粒。焊接拉伸断口主要为细小且较浅的韧窝,且韧窝底部存在第二相粒子及夹杂物,焊接拉伸断口断裂于热影响区且微观形貌为韧性断裂;冲击微观形貌主要由准解理小平面及河流花样组成,且存在一定数量大小不一的韧窝交错分布,焊接冲击断口断裂于热影响区且微观形貌也为韧性断裂。结论 焊缝热影响区的晶粒比非热影响区的晶粒粗大,拉伸和冲击断裂均发生于热影响区;随着激光功率的增大,复合焊接接头的力学性能呈现逐渐增强的趋势;随着焊接速度的增大,复合焊接接头的力学性能呈现先增强后削弱的趋势。高强钢SG1000激光复合焊接最佳工艺参数如下:激光功率为9.5 kW,焊接速度为0.8 m/min,对应屈服强度为1 072 MPa,抗拉强度为1 175 MPa,断裂伸长率为13.5%,冲击断裂吸收的能量为30.8 J、焊缝中心显微硬度为342 HV。     

Characterizations of 21-4N to 4Cr9Si2 stainless steel dissimilar joint bonded by electric-resistance-heat-aided friction welding

A new welding process, electric-resistance-heat-aided friction welding (ERHAFW), was introduced in this study. To further improve the joint quality and energy-saving, electric resistance welding was combined with the conventional continuous-drive friction welding. 21-4N (austenitic stainless steel) and 4Cr9Si2 (martensitic stainless steel) valve steel rods of 4 mm diameter were used as base metals. The results show that electric-resistance-heat-aided friction welding can be applied to join thin rods within a relatively short time, which is very difficult for conventional friction welding (FW). The microstructure of ERHAFW bonded 21-4N to 4Cr9Si2 presents non-uniform across the joint. Different structure zones are observed from the weld line to both sides, which are the weld center, thermo-mechanically affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ). These regions exhibit different structures owing to the difference in the thermophysical and mechanical properties of these two steels under the fast heating and cooling during welding. The variation of microhardness in the joint is attributed to the microstructure change. The higher microhardness is obtained in the weld center and TMAZ of 4Cr9Si2 corresponding to the presence of fine tempered martensite and carbides.     

The microstructure and mechanical properties of friction stir welded Al–Zn–Mg alloy in as welded and heat treated conditions

High strength aluminium alloys generally present low weldability because of the poor solidification microstructure, porosity in the fusion zone and loss in mechanical properties when welded by fusion welding processes which otherwise can be welded successfully by comparatively newly developed process called friction stir welding (FSW). This paper presents the effect of post weld heat treatment (T₆) on the microstructure and mechanical properties of friction stir welded 7039 aluminium alloy. It was observed that the thermo-mechanically affected zone (TMAZ) showed coarser grains than that of nugget zone but lower than that of heat affected zone (HAZ). The decrease in yield strength of welds is more serious than decrease in ultimate tensile strength. As welded joint has highest joint efficiency (92.1%). Post weld heat treatment lowers yield strength, ultimate tensile strength but improves percentage elongation.     

热成形淬火对QP1180/22MnB5激光拼焊板组织与性能的影响

目的 对QP1180和22MnB5激光拼焊板进行热成形试验,以解决超高强钢板材焊后的软化问题。方法 选择QP1180和22MnB5异种高强钢作为母材进行激光自熔焊,对焊后的激光拼焊板进行热成形试验,通过体式显微镜、扫描电子显微镜、液压拉伸试验机和维氏硬度计等手段,分析热成形前后激光拼焊板微观组织和力学性能的变化。结果 与焊态拉伸试样相比,热成形试样抗拉强度提高了135%,断后伸长率降低了55%,拉伸试样都在22MnB5母材处断裂,均为塑性断裂。在热成形后,对焊接接头进行组织分析,发现QP1180母材区马氏体含量增加,22MnB5母材区和临界热影响区组织由珠光体和铁素体转变为马氏体,焊接接头热影响区各亚区的组织均转变为大小不同的板条马氏体。硬度测试结果表明,焊态试样焊接接头的QP1180临界区存在软化现象,硬度值最低为335HV,22MnB5侧硬度值由母材处向焊缝升高,母材硬度最低为170HV;而在热成形后,QP1180临界区软化现象消失,硬度值趋于平缓,22MnB5母材处硬度比焊态试样硬度高了2倍。结论 与焊态试样相比,经热成形后激光拼焊板的焊后软化问题得到了解决。     

Microstructure evolution in a single crystal nickel-based superalloy joint by linear friction welding

Linear friction welding (LFW) was used with a single crystal nickel-based superalloy to produce sound welds. Microstructural examination shows that the joint has a distinct weld zone (WZ) and thermomechanically affected zone (TMAZ). In the WZ, the microstructure has recrystallized polycrystals instead of a single crystal. In the TMAZ, the amount of γ′ phase increased from the TMAZ/WZ interface to the parent material (PM) and decreased from the periphery to the centre along the weld creating a U-shaped microhardness profile in the TMAZ. The microhardness is however lower than that in the WZ. The average tensile strength was found to be 837.5 ± 50 MPa, comparable to the PM (880 MPa [26]).     

S275低合金钢焊接接头的组织与力学性能

通过拉伸、冲击、硬度测试和金相检验等方法对S275低合金钢熔化极活性气体保护焊(MAG)焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用JM一56焊丝对S275低合金钢进行焊接时,接头具有较好的抗剪强度;开45。坡口,拉伸后均断在离焊缝位置较远的母材上,焊接接头抗拉强度满足技术要求。焊缝组织晶内为细小密集的针状铁素体,有极少量珠光体,焊缝局部有魏氏组织;熔合区、过热区为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体;正火区组织为细小的铁素体和珠光体;母材组织为铁素体和珠光体,晶粒也比较细小。最后得出S275低合金钢用于转向架焊接构架是可行的。     

Microstructure evolution and mechanical properties of linear friction welded S31042 heat-resistant steel

S31042 heat-resistant steel was joined by linear friction welding(LFW) in this study. The microstructure and the mechanical properties of the LFWed joint were investigated by optical microscopy, scanning electronic microscopy, transmission electron microscopy, hardness test and tensile test. A defect-free joint was achieved by using LFW under reasonable welding parameters. The dynamic recrystallization of austenitic grains and the dispersed precipitation of NbCrN particles resulting from the high stress and high temperature in welding, would lead to a improvement of mechanical property of the welded joint.With increasing the distance from the weld zone to the parent metal, the austenitic grain size gradually increases from ~1μm to ~150μm, and the microhardness decreases from 301 HV to 225 HV. The tensile strength(about 731 MPa) of the welded joint is comparable to that of the S31042 in the solution-treated state.     

车用TRIP590钢光纤激光焊接接头组织与性能研究

为了促进先进高强钢激光焊接技术的发展,采用光纤激光器对1.5mm厚的TRIP590钢板进行焊接,对焊接接头的微观组织、硬度以及拉伸性能进行了研究,分析了焊接速度对组织、性能的影响。结果表明:焊缝组织主要为板条状马氏体,热影响区可分为完全淬火区和不完全淬火区。焊接接头硬度分布不均匀,在热影响区或焊缝处硬度最高。随着焊接速度提高,热影响区马氏体含量增多,贝氏体含量减少,热影响区和焊缝组织变得细小。焊接速度为3~5m/min时,拉伸试样均断裂在母材,断后延伸率均超过30%,随着焊接速度提高,断后延伸率也有所提高,强塑积(PSE)均在20000MPa%以上,拉伸变形过程中相变诱发效应显著,大部分残余奥氏体转变为马氏体,在提高材料塑性的同时也提高了强度,实现了高强度和高塑性的统一。