船用E级钢厚板CO_2激光多层焊接工艺与组织

根据激光焊接的特点,设计了适用于激光焊接厚船用板的坡口,分别采用纯激光焊和激光-MIG复合焊,用5道焊接实现了24mm船用厚板的激光焊接。对焊缝的宏观截面检测,发现存在少量的分散气孔,没有裂纹。对焊后的组织和硬度趋势进行了分析,结果表明:焊缝组织主要为板条马氏体和上贝氏体;热影响区的粗晶区以粗大的板条马氏体为主,细晶区以细小的粒状贝氏体和板条马氏体为主;焊缝重叠区域的主要组织为粒状贝氏体和板条马氏体;沿焊缝中心线从上到下硬度的总体趋势是逐渐降低;硬度值在热影响区细晶区达到最大,小于380HV,满足船用技术要求。     

焊接热输入对低合金高强度船板钢热影响区组织和性能的影响

以低合金高强度船板钢为研究对象,分析焊接热输入对粗晶热影响区(CGHAZ)组织及力学性能的影响。结果表明,当热输入较小时,粗晶热影响区组织为板条马氏体、板条贝氏体和少量针状铁素体,硬度和冲击韧性都较高;当热输入为100 kJ/cm时,组织为板条贝氏体、粒状贝氏体和大量由原奥氏体晶界向晶内生长的铁素体;随着热输入的增加,板条贝氏体逐渐减少,粒状贝氏体增加,且组织不断粗化,硬度和冲击韧性逐渐降低;当热输入为250 kJ/cm时,组织主要是粒状贝氏体、由晶界向晶内生长的铁素体和晶界铁素体,此时的CGHAZ组织与热输入较小时相比发生了明显的粗化,冲击韧性进一步降低。     

低活化铁素体/马氏体钢厚板光纤激光焊接接头组织及力学性能分析

针对核聚变反应堆试验包层模块(TBM)中使用的CLF-1低活化铁素体/马氏体钢进行焊接试验,采用15 kW光纤激光,实现了17.5 mm厚CLF-1钢的穿透焊接,得到了正反表面成形良好、无明显缺陷的焊接接头,并对接头显微组织及力学性能进行了分析研究. 结果表明,焊缝区主要为粗大的板条马氏体;熔合线附近热影响区为细小的板条马氏体和少量贝氏体;不完全淬火区为经焊接热循环作用下二次回火的回火索氏体及马氏体双相组织;接头室温及550 ℃高温抗拉强度较高,均断裂于母材;焊缝显微硬度高于母材,且热影响区无明显软化;接头冲击韧性良好. 接头综合力学性能良好.     

焊接线能量对隧道钢拱架焊接接头组织与性能的影响

使用激光-MIG复合焊对隧道钢拱架10Ni3Cr Mo V钢板进行了焊接试验,研究了焊接线能量对焊接接头硬度、-50℃冲击吸收功、室温力学性能和显微组织的影响。结果表明,四种焊接线能量下焊接接头的焊缝和热影响区硬度都要高于基材,且随着焊接线能量的减小,焊缝区域的显微硬度逐渐升高;焊接线能量为5.06 k J/cm时,焊接接头的焊缝上、中和下部的冲击吸收功都最大;当焊接线能量为6.85、5.82 k J/cm时,焊缝组织分别为粒状贝氏体,粒状贝氏体+针状铁素体+少量上贝氏体,而热影响区组织都主要为马氏体及少量粒状贝氏体;焊接线能量为5.06、4.48 k J/cm时,焊缝组织分别为大量针状铁素体+少量粒状贝氏体、上贝氏体、马氏体,马氏体+少量上贝氏体,而热影响区组织都主要为马氏体,随着焊接线能量的减小,马氏体板条尺寸和马氏体束群宽度逐渐减小。     

热模拟Q890高强钢焊接过程中组织转变的原位观察

采用高温激光共聚焦显微镜对6 mm厚Q890高强钢板进行了焊接热模拟试验。通过原位观察研究了不同焊接热输入条件下钢板显微组织的形核和核长大过程。结果表明:焊接后在t_8/5为300 s的条件下冷却的钢板奥氏体晶界析出块状铁素体,室温组织为先共析铁素体、粒状贝氏体和少量板条贝氏体;在t_8/5为60 s的条件下冷却的钢板,贝氏体转变从奥氏体晶界开始,室温组织主要为针状铁素体、板条贝氏体和粒状贝氏体;在t_8/5为30 s的条件下冷却的钢板,板条贝氏体呈缠结互锁状,室温组织主要为板条贝氏体和板条马氏体;在t_8/5为15 s的条件下冷却的钢板室温组织为板条马氏体及少量板条贝氏体。通过采用高温激光共聚焦显微镜进行焊接热模拟试验并结合组织转变的原位观察来判定高强钢钢焊接性能是可行的。     

10Ni3CrMoV钢CO2激光多层焊的接头组织与性能

与传统电弧焊相比,激光焊接厚板优势明显。采用纯激光焊和激光电弧复合焊等多道焊接技术实现了28 mm厚10Ni3CrMoV钢的高效焊接,采用光学显微镜分析焊缝、热影响区和焊缝重叠区的组织,激光复合焊缝组织主要为针状铁素体,纯激光焊缝、粗晶区和细晶区组织主要为板条马氏体,激光复合焊缝重叠区组织为粒状贝氏体+马氏体,纯激光焊缝和激光复合焊缝重叠区组织为马氏体+少量粒状贝氏体。测试了焊接接头的力学性能,结果表明,激光复合焊缝金属的冲击韧性较高,焊接接头的抗拉强度和屈服强度与母材相当,延伸率略小于母材,焊接接头的最大硬度小于360 HV,弯曲性能合格。     

0.19C-1.53Si-2.54Mn贝氏体钢连续冷却过程中的组织演变

通过Gleeble-3500热模拟试验机,结合热膨胀法、金相法及硬度法,研究了低碳硅锰钢连续冷却过程中组织形貌特征及形成机理。结果表明:在连续冷却过程中,冷速在0.5~10℃/s,出现呈块状或条状的铁素体;在0.5~30℃/s冷速,粒状组织、粒状贝氏体逐渐演变为板条贝氏体铁素体;在30~40℃/s,显微组织主要是板条马氏体及少量贝氏体,板条贝氏体铁素体显深褐色,板条马氏体显浅棕色。随连续冷却速度升高,试验用钢的显微硬度也随之升高。     

不同冷却速度下X100管线钢HAZ组织性能分析

利用热模拟技术模拟X100管线钢的焊接热过程,通过用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计对其显微组织观察及硬度测试,分析了其不同冷却速度下焊接热影响区(HAZ)的组织特征.结果表明,当冷却速度在0.05～5℃/s范围内时,HAZ显微组织主要以粒状贝氏体及块状铁素体为主,M/A岛主要以粒状或薄膜状存在;5℃/s时板条状贝氏体开始形成,M-A组元块状变大;冷速在15℃/s时,板条马氏体开始产生,板条贝氏体仍存在,边界处还有上贝氏体和下贝氏体存在;冷速在30～50℃/s时,显微组织主要以板条马氏体为主,M/A组元变大.     

高铬铸钢激光熔凝组织与性能研究

为提高锅炉燃烧器喷嘴的表面性能,采用5kW横流CO2激光加工系统对高铬铸钢表面进行熔凝处理,并进行显微组织分析和硬度测试.研究结果表明:铸态高铬铸钢晶粒较粗大、组织不均匀,原始组织以奥氏体为基体,还存在大量网状断续共晶碳化物、莱氏体.经激光凝熔后,显微组织明显细化,其试样剖面组织分为激光熔凝区(细小奥氏体 少量细小未熔碳化物)、激光相变区(奥氏体 少量晶界碳化物)、过渡区和母材4个区域.熔凝区和相变硬化区的淬硬深度依工艺参数不同.可达0.2～0.3mm.由于形成了奥氏体组织,高铬铸钢表面硬度增加不明显,硬度最大值出现在相变硬化区.     

高强度桥梁钢焊接热影响区组织相变的研究

通过不同冷却速度条件下的热模拟实验和显微硬度测试对高强度桥粱钢进行了焊接热影响区组织相变的研究.实验结果表明:Q460q当冷速较慢时,热影响区奥氏体内部形成大量的针状铁素体、少量珠光体、粒状铁素体和少量粒状贝氏体的混合组织；随着冷却速度加快,铁素体的量减少,粒状贝氏体的量不断增多,显微硬度值升高；当冷却速度进一步加快,组织中板条贝氏体量增多,开始发生部分马氏体相变,显微硬度急剧升高.     

Effect of Laser Welding Process Parameters on Microstructure and Mechanical Properties on Butt Joint of New Hot-Rolled Nano-scale Precipitation-Strengthened Steel

A 4 kW fiber laser was chosen to weld the new hot-rolled nano-scale precipitation-strengthened steel with a thickness of 4.5 mm. The effect of laser power, defocusing distance, and welding speed on the welded joint appearance was examined, and the microstructure and mechanical properties on the typical butt joints were investigated. Results showed that increasing laser welding power may cause faster downward flow of molten metal to produce greater root humping. With the welding speed increasing, the average welding seam （WS） width decreased, and the average WS and heat-affected zone （HAZ） hardness increased. The microstructures of WS, fusion line, and coarse grain heat-affected zone were lath martensite, but the growth direction of the original austenite grain boundaries was significantly different. The microstructures of fine grain heat-affected zone were ferrite and martensite, and the microstructure of mixed grain heat- affected zone contained ferrite, massive M/A island, and a small amount of martensite. The micro-hardness values of WS, HAZ, and base metal （BM） were 358, 302, and 265 HV, respectively. The butt joint fracture at the BM far from the WS and the welded joint tensile strength are observed to follow proportional relationship with hardness.     

冷却介质对ZG30CrMn2Si2NiMo组织和力学性能的影响

研究了不同冷却介质对ZG30CrMn2Si2NiMo铸钢力学性能及组织的影响.试验结果表明,奥氏体化后空冷ZG30CrMn2Si2NiMo组织为板条贝氏体型铁素体和残余奥氏体组织,奥氏体化后淬火ZG30CrMn2Si2NiMo组织为板条马氏体、贝氏体型铁素体和残余奥氏体组织.ZG30CrMn2Si2NiMo获得板条马氏体、贝氏体型铁素体和残余奥氏体组织时,具有良好的力学性能.     

X80/X100异种钢激光-MIG复合焊接头显微组织和性能

采用激光-MIG复合焊对X80管线钢和X100管线钢进行焊接,研究了激光功率对复合焊接头的焊缝形貌、显微组织、硬度、强度和韧性的影响规律.结果表明,激光功率从2.0 k W增大至3.5 k W时,盖面焊缝熔宽和熔深增加,激光区熔深明显增加;激光区焊缝中AF含量增加、LB含量减少,X100侧粗晶热影响区和细晶热影响区中条状贝氏体含量减少,X80侧粗晶热影响区和细晶热影响区中准多边形铁素体含量增加.复合焊接头硬度分布并不对称,最高硬度出现在X100侧熔合区部位.复合焊接头的抗拉强度基本不随激光功率变化,拉伸试样断裂位置均为X80侧母材.随着激光功率增大,焊接接头最高硬度和韧性均下降.     

07MnCrMoVR水电钢的生产工艺及组织性能

采用激光共聚焦扫描显微镜对07MnCrMoR水电钢奥氏体晶粒长大的动态过程进行了原位观察,并对其静态CCT曲线进行了测定,利用淬火机和热处理炉对38 mm厚的试验钢进行了淬火和回火试验。结果表明:试验钢在1200℃以下加热时奥氏体晶粒长大趋势不明显;当冷却速率为0.05~0.25℃/s时,试验钢的组织转变为多边形铁素体+珠光体,冷却速率为0.5~20℃/s时转变为贝氏体组织,冷却速率为20~50℃/s时转变为马氏体组织;930℃淬火后,试验钢的组织转变为板条贝氏体+马氏体,600℃回火后转变为铁素体+回火贝氏体,大量的碳化物在铁素体基体上析出,其屈服强度为602 MPa,抗拉强度为713 MPa,-20℃低温冲击吸收能量为259 J,力学性能高于国家标准的要求,为最佳的调质生产工艺。     

高碳钢中马氏体形貌及其结构

研究了含C量1.6%超高碳钢不同淬火条件下马氏体的形貌及其亚结构.结果表明,超高碳钢淬火组织随奥氏体化温度变化而发生显著变化.奥氏体化温度较高时形成粗大孪晶马氏体;奥氏体化温度较低时淬火组织为位错亚结构的板条马氏体、枣核状马氏体和少量孪晶马氏体,以及未溶碳化物.高分辨电镜观察表明,三维形态像枣核状的马氏体的亚结构为高密度位错.这是由于奥氏体化时碳化物分解比铁索体向奥氏体转变慢;碳化物分解过程中在碳化物原位形成位错堆积;淬火时马氏体优先在位错堆积处形核,并以位错滑移机制长大、增厚,最终形成板条马氏体或枣核状马氏体.     

显微组织对25CrMo48V超高强度钢在NaCl溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化法和电化学阻抗法等研究了不同冷却方式对25CrMo48V超高强度钢在NaCl溶液中的腐蚀行为的影响。结果表明,25CrMo48V超高强度钢炉冷后的显微组织为多边形铁素体和珠光体,空冷后为下贝氏体和多边形铁素体,水淬后为板条马氏体。由电化学分析可知,不同显微组织的试样在NaCl溶液中具有相似的电化学腐蚀过程;在质量分数为1%、3%、5%、7%的NaCl溶液中,不同显微组织的试样具有相同的腐蚀速率变化规律,下贝氏体组织的空冷试样腐蚀速率最低,而板条马氏体组织的水淬试样腐蚀速率最高。通过观察不同显微组织的试样在NaCl溶液中浸泡后的宏观腐蚀形貌,可知下贝氏体组织的耐腐蚀性最好,板条马氏体组织的耐腐蚀性最差,与电化学测试结果一致。     

Nb对0.2C-1.5Si-1.8Mn淬火配分钢组织和力学性能的影响

在C-Si-Mn系传统Q&P钢的基础上,通过适当添加微合金元素Nb,探讨了微合金元素Nb对淬火配分钢组织性能的影响。结果表明,无Nb钢与加Nb钢的显微组织基本相同,均由铁素体、板条马氏体与M/A岛组成,但加Nb钢马氏体板条明显细化,板条间距明显减小。Nb促进铁素体析出并抑制珠光体生成,Nb的加入有效细化了组织,缩短了C配分距离,有利于碳向奥氏体中扩散,增加奥氏体的稳定性。经相同Q&P工艺处理后含Nb试验钢的屈服强度、抗拉强度均有所提高,其抗拉强度达989.07 MPa,伸长率为18.36%,强塑积为18.16 GPa·%。     

间隙尺寸对结构钢感应加热淬火淬硬层深度的影响

研究了45、40Cr钢感应加热水冷处理后的组织。感应加热频率为15 kHz,功率、工件相对移动速度分别为40 kW、5~11 mm/s和70 kW、6.5~11 mm/s,感应圈与工件之间的间隙尺寸分别为1.5 mm、3 mm。试验结果表明,淬火试样表面至心部由马氏体、马氏体＋铁素体、马氏体＋铁素体＋珠光体组成,中心为珠光体＋铁素体原始组织。40Cr钢试样与感应圈之间的间隙尺寸由3 mm减小到1.5 mm时,淬硬层深度的增加幅度为：宏观测定法为47%,金相测定法为49%;而45钢试样宏观测定法为45%,金相测定法为46%。     

45钢激光相变硬化组织及性能研究

    利用轴流CO₂激光加工机对45钢在轴流基模条件下进行激光相变硬化处理,并研究了其激光相变硬化组织及性能.结果表明,改性层微观组织由表层至基体依次为：表面熔凝区为片状马氏体,均匀相变硬化区为隐晶马氏体,过渡区为混合马氏体、屈氏体和部分未熔的铁素体;激光相变硬化改性层的硬度与基体相比有大幅度提高;最高硬度（约为基体的3倍）出现在次表层;激光相变硬化处理后耐蚀性有所提高,随扫描速度增加,耐蚀性增强.